信号处理方法和装置、系统的制作方法_4

文档序号:9381605阅读:来源:国知局
[0179] 分别对以上公式求解增加梯度和厶1减少梯度。因为以上两个梯度值 是关于权值的二次型,且是开口向上的二次型,因此存在全局的最小值。Λ i的方 向只要取指向全局最小的方向即可;Γ\只要向指向全局最小相反的方向即可。由 于步骤202中,对所有用户设备的权值构成的空间是在T子空间中,因此假定每个 权值都表示为T子空间(Ν - I) XM(单天线下)个不相关向量属,真,-.,見(_ 之加权和,即:伊属+ 及2爲 尾{和-1)在不同的用户设备各有两个建议 方向,分别在τ空间进行投影,分别假定是/1,. =?,,肩+···?, Μ(λ?-ηβιΜ(Ν~?) ^
或=凡A +圮A +…爲A。取所有这2Μ个方向的平均方向,即 进行调整,可整体保证大部分用户信号的功率增加,而干扰的功率降低。
[0180] 在一种可选的实施方式中,对用户设备i,根据其干扰信号和有用信号计算的功 率:
[0183] 分别对以上公式求解Γ i增加梯度和Λ i减少梯度。因为以上两个值是关于权值 的二次型,且是开口向上的二次型。实施例二是从每个用户信号增强和干扰降低最优方向 选取的,但是这样的算法可能出现两个用户互斥的行为。例如,用户1信号增强的方向是用 户2干扰增强的方法。本实施例进行了调整,例如采用翦除方法来确定权值的调整,例如对 每个用户设备的翦除(N - 1)/2个相互正交的方向,这些方向将导致用户设备i的信号功 率降低,对每个用户设备的翦除(N - 1)/2个相互正交的方向,这些方向将导致用户设 备i的干扰功率Λ i的增加,对每个用户设备翦除N - 1个这样的方向,最后一个用户设备 可少翦除一个方向。这样剩余的那个方向,都将保证每个用户信号功率都会有提升,且干扰 功率不会提升。
[0184] 204、站点k为用户设备i的激活集中的站点时,使用上述计算得到的加权权值为 用户设备i发送信号。
[0185] 如果站点不是用户设备i的激活集中的站点,则不需要为用户设备i发送信号。
[0186] 在本实施例中,如果站点采用X个发送天线,那么权值#μ均为X维列向量,NXM 个权值构成NXMXX维列向量。仍然在步骤202中去掉M个约束条件,正交子空间为 NXMXX - M维向量空间。相比而言,多天线具有更大的正交子空间,因此更容易搜索到匹 配的权值。
[0187] 以下通过举例对步骤203中如何在每个用户设备的激活集中的任一激活站点的 权值子空间中确定一个加权权值进行详细的说明:
[0188] 这里以M = 3个用户设备,N = 4个站点为例说明,每个站点是单天线,站点k给 用户设备i发送的信号必须使用权值加权,尺a是一个复数。这样有MXN = 4X3 = 12 个权值,构成一个12维的权值向量,其取值空间为C12。通过一个例子说明下。
[0189] 假定激活集关联系数如下
[0193] 在一种可选的实施方式中,对用户设备i,其权值满足 的约束为:

[0194] 用户设备1约束条件:
[0195] 用户设备2约束条件:
[0196] 用户设备3约束条件:
[0197] 使用矩阵约束,可以把上述约束条件展开为权值向量(即12维)矩阵条件。
[0198]
[0199] 在C12欧氏空间下,由于3个约束条件,因此求解子空间T是一个C9欧氏子空间。 [0200] 采用穷举法,因为一般算法是定点运算,因此上述约束下,其搜索子空间搜索的权 值是一个有限个数的权值空间。其搜索算法如下。
[0201] 对每一个权值,先计算每个用户信号和干扰信号,分别如下:
[0202] 用户信号
?寸每个用户展开如下:
[0203] 用户1信号
[0204] 用户2信号
[0205] 用户3信号
[0206] 其他用户对用户设备i的干扰,由于激活集的干扰被完全消除,因此仅考虑在干 扰集:
'对每个用户设备展开如下:
[0207] 用户1干扰信号:
[0208] 用户2干扰信号:
[0209] 用户3干扰信号:
[0210] 每个用户的信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)等于:SNRi = I I Si I 12/ (I II1112+象
[0211] 详细的算法如下:设C_ = 0,
[0212] (1)对每个权值,计算每个用户吞吐量,按照香农公式:Ci = logd+SNRi), i = 1,2, 3。总的吞吐量之和:C = Q+CdQ。
[0213] ⑵如果Ci彡Ti, i = 1,2,3其中一个成立,则该组向量丢弃,考虑下一组向量;
[0214] (3)否则如果C彡Cniax,则该组向量丢弃,考虑下一组向量;
[0215] (4)如果OCniax,将保存改组向量,并在内存空间替换之前保存的向量。
[0216] 在一种可选的实施方式中,上述计算的权值向量为:
[0218] 因此假定因此求解子空间T是一个C9欧氏子空间的基为:H··.,及。其中 每个属均为I2维的列向量。对于候选的向量r均可以表示为廣,具,…,A的线型和。

[0230] 干扰信号功率表示为λ i的二次型。
[0234] 初始值,可以设
对每个T1存在一个C9向量,Γ\关于
这里Ξ等于算法调整的步 进。这里对Γ\最大的调整方向设为I,同样对于Γ2, Γ3的最佳调整方向分为I2、对 于干扰信号,贝1J选择A1向减少的方向,设最大减少方向为祆同样对于Λ 2、Δ 3分别选择 、?)
[0235] 因此整理最优的调整向量选择# = A1十名+忒+孕+孓+//,,注意这里还需要对邊 的模进行归一化,即最后Pjf =s。
[0236] 在一种可选的实施方式中,上述计算的权值向量为:
[0238] 因此假定因此求解子空间T是一个C9欧氏子空间的基为:肩,在,…,及。其中 每个爲均为I2维的列向量。对于候选的向量,均可以表TK为肩,爲,…,爲的线型和。 这里λ i均为复数。将

[0254] 为了简单说明,每次翦除的方向为1个。
[0255] 同上,友向量的选择这样来选择,先求一个為方向,这个方向是使得在
权值下,F1减少最大的方向。设子空间U1是一个C9的子空间,该空间每 个向量均和_内积为〇,在仏中又可以选择一个使得r2减少最大的方向另一个方向ξ,然 后在在U1中选择子空间U2, U2的每个向量同I内积为0,这里U2是一个C9的子空间,其维 度为9 - 2 = 7维子空间。同理针对Γ3翦除1个方向,得到U3是一个6维的空间。
[0256] 同样,针对A1Q = 1,2,3)各翦除一个使得厶1变大的方向,则最后得到U6是一 个3维的空间。
[0257] 方法一:可以在U6中选取一个方向来调整。
[0258] 方法二:可仍选Γ\、Γ2各自减少一个方向,得到1]8是一个一维向量,那么#就只 能选择这个向量。
[0259] 注意,最后的调整向量都要归一化模等于步进
[0260] 通过本发明实施例提供的信号处理方法是一个分级干扰抑制波束赋形新算法,可 以实现基于激活集中用户设备之间的零干扰,干扰集中最大限度的用户干扰抑制。在无线 密集组网下,可使得所有的用户设备同时使用相同的频段,可以使得系统的容量理论上获 得1000倍的性能增益。
[0261] 其中,对于干扰集的干扰抑制除了梯度算法之外,还可以包括不限于一些标准的 干扰抑制算法,例如MMSE,IRT,Null forming等算法,这些算法属于共知算法,只要是领域 算法工程师均可以将这些算法应用到本专利提出分级去干扰实现高密集大功率的无线通 信系统中,从而提升通信系统的容量。
[0262] 图3为本发明一实施例提供的信号处理装置的结构示意图;如图3所示,包括:
[0263] 第一确定模块31,用于在M个用户设备中,根据用户设备i分别到N个站点的功率 测量值,确定用户设备i的激活集K 1和干扰集K/,所述用户设备i的激活集K1中包括为所 述用户设备i提供有用信号的激活站点的标识Ic 1,所述用户设备i的干扰集K1'中包括为 所述用户设备提供干扰信号的干扰站点的标识k/,Ic 1 e K1, k/ e K/,i = 1,2, ... M,M为 大于或等于1的整数,N为大于或等于1的整数;
[0264] 第二确定模块32,用于在第一确定模块确定的激活集和干扰集的基础上,对用户 设备i的激活集K 1,所有激活站点Ic1的所有其他用户设备j发送信号的叠加相互抵消,得 到权值的一个约束条件,对M个用户设备则得到M个约束条件,确定权值子空间T,其中, 权值子空间中包括M个权值,j为M个用户设备中除用户设备i之外的其他用户设备,j = l,2,...M;j ^ i ;
[0265] 第三确定模块33,用于在第二确定模块确定的权值子空间基础上,根据用户设备 i的干扰集K1'中其他用户设备j对用户设备i的干扰信号,以及用户设备i的激活集K1中 用户设备i的有用信号,在权值子空间中确定一个权值,使得每个用户设备的激活集中的 任一激活站点确定一个加权权值,作为对应激活站点对M个用户设备发送信号时使用的权 值。
[0266] 可选地,所述第一确定模块31具体用于:
[0267] 在M个用户设备中,根据用户设备i分别到N个站点的功率测量值,若用户设备i 到站点k的功率测量值大于等于预设的激活门限值,则将站点k确定为用户设备i的激活 站点h,加入到用户设备i的激活集中K 1, k = 1,2, . . .,N,Ic1 = 1,2, . . .,N ;
[0268] 若用户设备i到站点k的功率测量值小于预设的激活门限值且大于等于预设的干 扰门限值,则将站点k确定为用户设备i的干扰站点k/,加入到用户设备i的干扰集中K/ 中。
[0269] 可选地,所述第二确定模块32得到的权值的一个约束条件为:
[0271] 其中,i为用户设备i的标识,Ic1为用户设备i的激活集中的激活站点的标识;
[0272] 为用户设备i到激活站点Ic1的信道测量值;
[0273] 等于1或0,当用户设备i的激活站点1^是其他用户设备j的激活站点时,4^ 等于1,当用户设备i的激活站点h不是其他用户设备j的激活站点时,為a等于0 ;
[0274] 为用户设备j到用户设备i的激活站点h的功率测量值;
[0275] 4,?.等于1或0,当站点k是用户设备i的激活站点时,為A等于1,当站点k不是 用户设备i的激活站点时,等于0 ;
[0276] 为用户设备i的激活站点h对其他用户设备j发送信号时使用的权值。
[0277] 可选地,所述第三确定模块33具体用于:
[0278] 计算用户设备i的干扰集K1'中其他用户设备j对用户设备i的干扰信号为:
[0279] 计算用户设备i的激活集中用户设备i的有用信号为:
[0280] 根据arg max I I Si I IV (I I Ii I 12+队),确定M个最大权值的目标值,将M个最大权值 的目标值取平均值作为激活站点h使用的加权权值,N 1为用户设备i对应的噪
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