专利名称：基于多点多用户协作下行的干扰松弛对齐方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，更进一步涉及多点多用户协作下行通信技术领域中， 基于干扰对齐技术基础上，采用干扰松弛技术，对发送端信号进行预处理和接收端接收信号进行后处理，以便抑制多点多用户协作下行通信时产生的多用户干扰。
背景技术：
在多点多用户协作通信系统的下行链路，多个传输点通过协作的方式同时向多个用户发送信息。任何一个用户在接收有用信号的同时，还将收到来自其它传输点的信号，可能产生多用户干扰。为消除干扰，目前主要是采用干扰对齐技术使得期望接收信号与干扰信号明显可分，达到消除多用户干扰的目的。Krishna Gomadam 在文 章“Approaching the Capacity of Wireless Networksthrough Distributed Interference Alignment，， (Global TelecommunicationsConference,2008. IEEE GL0BEC0M 2008.IEEE, pp. 1-6, Nov.30 2008-Dec. 42008)中提出一种多点多用户协作下行传输时联合波束成形实现干扰对齐的方法。该方法的实施步骤是第一，发送端的联合处理中心综合考虑所有链路的信道信息， 基于使信道容量最大化(即所有用户获得的等效独立信道数之和最大)的优化目标，为每个发送端和接收端计算出最优的波束成形矩阵和干扰消除矩阵；第二，发送端在发送信号前，对信号进行预处理(即波束成形矩阵左乘发送信号)；第三，接收端对接收信号进行后处理(即干扰消除矩阵的共轭转置左乘接收到的信号)。虽然该方法通过发送端和接收端的联合处理达到了消除多用户干扰的目的，但是，该方法仍然存在不足之处当发送端数目和接收端数目均大于等于3时，对联合波束成形的求解是一个NP-难(Nondeterministic Po 1 ynomial-time hard，非确定性多项式时间困难)问题，很难在多项式时间内求解出系统用于消除多用户干扰所需的波束成形矩阵集合和干扰消除矩阵集合，导致工程上发送端和接收端根本没有办法进行下一步的联合波束成形，无法实现干扰对齐以消除多用户干扰。 尽管可以采用迭代求解方法获得波束成形矩阵集合和干扰消除矩阵集合，但同时在运算过程中，多用户干扰被放大，实际操作中效果很差。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种基于“干扰松弛对齐”的联合波束成形方法，可以快速地寻求联合波束成形的有效解，实现干扰松弛对齐以抑制多点多用户协作下行通信产生的多用户干扰。本发明实现的具体步骤包括如下(1)获得信道矩阵参数。根据通信系统对性能需求的不同和传输方式的不同，发送端采用相应的信道估计技术完成信道估计，得到信道矩阵参数。(2)建立优化方程。2a)确定约束条件。根据每个系统对性能要求不同而产生的最大可容忍的残余多用户干扰，确定对应的松弛因子λ。用松弛因子λ对干扰对齐约束条件进行不大于最大可容忍的残余多用户干扰的松弛，得到干扰松弛对齐的约束条件。2b)选定目标函数。根据使信道容量最大化的优化准则，选定所有接收端获得的等效独立信道数之和最大作为优化方程的目标函数。2c)建立由约束条件和目标函数组成的优化方程目标函数
权利要求
1.一种基于多点多用户协作下行的干扰松弛对齐方法，包括如下步骤(1)获得信道矩阵参数根据通信系统对性能需求和传输方式的不同，发送端采用相应的信道估计技术完成信道估计，得到信道矩阵参数；(2)建立优化方程2a)确定约束条件，根据每个系统对性能要求不同而产生的最大可容忍的残余多用户干扰，确定对应的松弛因子λ，用松弛因子λ对干扰对齐约束条件进行不大于最大可容忍的残余多用户干扰的松弛，得到干扰松弛对齐的约束条件；2b)选定目标函数依据使信道容量最大化的优化准则，选定所有接收端获得的等效独立信道数之和最大作为优化方程的目标函数；2c)建立由约束条件和目标函数组成的优化方程目标函数keK^ [UfHfaV,. < σ2Λ I λ, V k 羊 j 约束条件-Ikkjjk, —课余什·1腦^UfHttVi) =為，\<k<K其中，dk为接收端k获得的等效独立信道数，式=md(UfHttVt)， Uk为第k个接收端的干扰消除矩阵， [·]Η为矩阵的共轭转置，Hkj为第j个发送端到第k个接收端的信道矩阵参数，Vj为第j个发送端的波束成形矩阵， 2为加性高斯白噪声功率，I为单位矩阵，rank(O为矩阵的秩，Hkk为第k个发送端到第k个接收端的信道矩阵参数， Vk为第k个发送端的波束成形矩阵；(3)求解优化方程，获得波束成形矩阵集合和干扰消除矩阵集合，并分别发送给对应的发送端和接收端；(4)各发送端分别用获得的波束成形矩阵集合中对应的波束成形矩阵与发送信号左乘，完成对发送信号的预处理；(5)各接收端分别用获得的干扰消除矩阵集合中对应的干扰消除矩阵的共轭转置左乘接收到的信号，完成对接收到的信号的后处理。
2.根据权利要求1所述的基于多点多用户协作下行的干扰松弛对齐方法，其特征在于，所述的步骤(1)中通信系统的性能包括频谱利用率性能和时延性能。
3.根据权利要求1所述的基于多点多用户协作下行的干扰松弛对齐方法，其特征在于，所述的步骤(1)中通信系统传输方式包括突发传输方式和连续传输方式。
4.根据权利要求1所述的基于多点多用户协作下行的干扰松弛对齐方法，其特征在于，所述的步骤(1)中的相应的信道估计技术采用盲估计和基于参考信号的估计技术。
5.根据权利要求1所述的基于多点多用户协作下行的干扰松弛对齐方法，其特征在于，所述的步骤O)中性能是指残余多用户干扰的量级。
6.根据权利要求1所述的基于多点多用户协作下行的干扰松弛对齐方法，其特征在于，所述的步骤O)中确定的对应松弛因子λ应当满足 max,0/(Uf HytyVy)= a2kl 丨 λ (VA:^ j)其中，maXto/(Ufl^_V7)为最大可容忍残余多用户干扰， Uk为第k个接收端的干扰消除矩阵， [·]Η表示矩阵的共轭转置，Hkj为第j个发送端到第k个接收端的信道矩阵参数， Vj为第j个发送端的波束成形矩阵， q2为加性高斯白噪声功率， I为单位矩阵。
全文摘要
本发明公开了一种基于多点多用户协作下行的干扰松弛对齐方法，其具体步骤包括(1)根据通信系统对性能需求的不同和传输方式的不同，发送端采用相 应的信道估计技术完成信道估计，得到信道矩阵参数；(2)建立由松弛因子λ松弛干扰对齐约束条件后形成的约束条件和目标函数组成的优化方程；(3)求解优化方程；(4)各发送端分别用求解出的波束成形矩阵左乘发送信号完成预处理；(5)各接收端分别用求解出的干扰消除矩阵的共轭转置左乘接收到的信号完成后处理。本发明具有可以快速求解出用于抑制多用户干扰所需的波束成形矩阵集合和干扰消除矩阵集合，并通过发送端和接收端分别进行预处理和后处理抑制多用户干扰的优点。
文档编号H04L25/02GK102170412SQ20111007159
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者刘毅, 刘龙伟, 张弛, 张海林, 李勇朝, 王强, 王晓元, 赵力强, 陈会亮, 黄维博 申请人:西安电子科技大学