专利名称：收发机联合抑制干扰的方法、系统、基站及用户终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及多输入多输出(Multi Input Multi Output,MIM0)技术领域,特别地，涉及一种收发机联合抑制干扰的方法、系统、基站及用户终端。
背景技术：
多用户MMO系统是指由一个基站(Base Station, BS)和若干个用户(UserEquipment,UE)组成的系统。在此系统中，BS和UE都可以具有多根天线、并且BS使用相同频率资源同时为多个用户服务。与单用户MMO系统相比，多用户MMO在信道相关性比较强的环境(例如，郊区)中具有明显的优势。因为当信道相关性比较强时，单用户MMO的复用增益将急剧下降，而多用户MIMO则可把多个数据流同时发送给不同的用户(因为不同 用户之间的信道相关性小)，从而增大系统吞吐量。因此，多用户MMO被认为是下一代无线通信关键技术之一，受到标准化组织(例如，3GPP、IEEE802. 16m等)的重视。多用户MMO预编码需要获得完整信道状态信息(Channel State Information,CSI)才能最大限度地发挥其优势。在频分复用(Frequent Division Duplex,FDD)系统中，下行CSI可以通过用户测量再反馈给基站的方式获取，但该方式带来较大的信令开销。在时分复用(Time Division Duplex, TDD)系统中，由于上下行使用的频率相同，上下行信道状态信息近似相同，基站可以利用上行信道估计得到下行信道的CSI，这样可以节省大量的反馈开销。目前，已有文献表明多用户MMO的最大系统容量可由脏纸编码(Dirty PaperCoding, DPC)得到，但这种算法的计算复杂度较高，很难在实际系统中应用。因此，人们提出了多种线性预编码算法以减小预编码的复杂度，典型的算法为块对角化(BlockDiagonalization, BD)算法,具体算法如下所示在多小区网络结构下，假设基站天线数为N，用户天线数为M，用户k的接收信号为
[I[3 [2/ Xyk,r = HktlWkllSk,, + X HktlWitlSll + X+nk,t (I)
I=IJ^kj^i,j=l I =1其中，yk,,为被基站i服务的用户k的接收信号，Hk,,为用户k与第i个基站之间的信道，矩阵大小为MXN 为用户k在第i个基站上的预编码矩阵，矩阵大小为NX S，S为用户的数据流个数为用户k在基站i上发送的数据，矩阵大小为SX1，并且
= 表示矩阵A的共轭转置，I为单位矩阵^是与用户k同时被基站i服务
的用户数，K2是同时被基站j服务的用户数，K3是与基站i相邻的基站总数；t HkiWusu为用户k所在小区内的干扰；S 队;咋戎;为相邻小区对用户所在小区的小区间干扰，
T=I
其中，r为第j个基站服务的用户讲“是均值为O、方差为O2的高斯白噪声。BD算法的目的是消除同一小区用户之间的干扰，即，
权利要求
1.一种收发机联合抑制干扰的方法，其特征在于，包括 用户终端测量并向所属基站反馈用户自身的干扰加噪声协方差矩阵； 所述基站根据估计的用户信道状态信息和接收到的干扰加噪声协方差矩阵计算所述用户的预编码矩阵、信号恢复矩阵和所述用户在数据流上的功率分配矩阵，并将所述信号恢复矩阵发送至所述用户终端； 利用待发射的用户数据、估计的用户信道状态信息、所述用户的预编码矩阵和所述用户在数据流上的功率分配矩阵计算待发射的下行信号，并向所述用户终端发射所述下行信号; 所述用户终端根据所述信号恢复矩阵和所述用户自身的干扰加噪声协方差矩阵对接收到的下行信号进行恢复以提取用户数据。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述用户终端测量并向所属基站反馈用户自身的干扰加噪声协方差矩阵的步骤包括 所述用户终端估计用户所在小区的相邻小区基站到所述用户终端的信道状态信息；所述用户终端从所述相邻小区基站获取所述相邻小区中各用户的预编码矩阵和功率分配协方差矩阵； 所述用户终端利用估计的用户所在小区的相邻小区基站到所述用户终端的信道状态信息、获取的所述相邻小区中各用户的预编码矩阵和功率分配协方差矩阵计算用户自身的干扰加噪声协方差矩阵。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述基站根据估计的用户信道状态信息和接收到的干扰加噪声协方差矩阵计算所述用户的预编码矩阵、信号恢复矩阵和所述用户在数据流上的功率分配矩阵的步骤包括 利用估计的用户信道状态信息和接收到的干扰加噪声协方差矩阵计算第一信道矩阵； 对所述第一信道矩阵进行奇异值分解，利用奇异值分解得到的左奇异矩阵计算得到第一信号恢复矩阵； 利用所述第一信号恢复矩阵和所述第一信道矩阵计算第二信道矩阵，并利用所述第二信道矩阵构造用户的级联信道矩阵； 对所述用户的级联信道矩阵进行奇异值分解，利用奇异值分解得到的右奇异矩阵计算得到临时的用户预编码矩阵； 对所述第一信道矩阵和所述临时的用户预编码矩阵的乘积进行奇异值分解，利用奇异值分解得到的左奇异矩阵计算得到第二信号恢复矩阵； 判断所述第二信号恢复矩阵与所述第一信号恢复矩阵之差的F范数是否小于预定门限，如果小于，则将所述临时的用户预编码矩阵确定为最终的用户预编码矩阵，以及将所述第二信号恢复矩阵确定为最终的信号恢复矩阵，否则，将所述第二信号恢复矩阵赋值给所述第一信号恢复矩阵，并利用迭代算法重新构造用户的级联信道矩阵，直至所述第二信号恢复矩阵与所述第一信号恢复矩阵之差的F范数小于预定门限； 利用最终的用户预编码矩阵计算得到用户在数据流上的功率分配矩阵。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述用户终端根据所述信号恢复矩阵和所述用户自身的干扰加噪声协方差矩阵对接收到的下行信号进行恢复以提取用户数据的步骤包括 利用所述用户自身的干扰加噪声协方差矩阵对接收到的下行信号进行干扰抑制； 利用所述信号恢复矩阵对干扰抑制后的信号进行处理，以从所述下行信号中提取出用户数据。
5.一种基站，其特征在于，包括 参数接收模块，用于接收用户终端测量的用户自身的干扰加噪声协方差矩阵； 矩阵获取模块，与所述参数接收模块相连，用于根据估计的用户信道状态信息和接收到的干扰加噪声协方差矩阵计算所述用户的预编码矩阵、信号恢复矩阵和所述用户在数据流上的功率分配矩阵； 下行信号预处理模块，与所述矩阵获取模块相连，用于利用待发射的用户数据、估计的用户信道状态信息、所述用户的预编码矩阵和所述用户在数据流上的功率分配矩阵计算待发射的下行信号； 发射模块，与所述下行信号预处理模块和矩阵获取模块相连，用于向所述用户终端发射所述下行信号和所述信号恢复矩阵。
6.根据权利要求5所述的基站，其特征在于，所述矩阵获取模块包括 迭代单元，用于利用估计的用户信道状态信息和接收到的干扰加噪声协方差矩阵计算第一信道矩阵，对所述第一信道矩阵进行奇异值分解，利用奇异值分解得到的左奇异矩阵计算得到第一信号恢复矩阵，利用所述第一信号恢复矩阵和所述第一信道矩阵计算第二信道矩阵，利用所述第二信道矩阵构造用户的级联信道矩阵，对所述用户的级联信道矩阵进行奇异值分解，利用奇异值分解得到的右奇异矩阵计算得到临时的用户预编码矩阵，对所述第一信道矩阵和所述临时的用户预编码矩阵的乘积进行奇异值分解，利用奇异值分解得到的左奇异矩阵计算得到第二信号恢复矩阵； 判断单元，与所述迭代单元相连，用于判断所述第二信号恢复矩阵与所述第一信号恢复矩阵之差的F范数是否小于预定门限，如果小于，则将所述临时的用户预编码矩阵确定为最终的用户预编码矩阵，以及将所述第二信号恢复矩阵确定为最终的信号恢复矩阵，否贝U，将所述第二信号恢复矩阵赋值给所述第一信号恢复矩阵，并利用迭代算法重新构造用户的级联信道矩阵，直至所述第二信号恢复矩阵与所述第一信号恢复矩阵之差的F范数小于预定门限； 功率分配矩阵获取单元，与所述判断单元相连，用于利用最终的用户预编码矩阵计算得到用户在数据流上的功率分配矩阵。
7.一种用户终端，其特征在于，包括 测量模块，用于测量用户自身的干扰加噪声协方差矩阵； 发射模块，与所述测量模块相连，用于向基站发射所述干扰加噪声协方差矩阵； 接收模块，用于接收基站发送的下行信号和信号恢复矩阵； 信号恢复模块，与所述接收模块和测量模块相连，用于根据所述信号恢复矩阵和所述用户自身的干扰加噪声协方差矩阵对接收到的下行信号进行恢复以提取用户数据。
8.根据权利要求7所述的用户终端，其特征在于，所述测量模块包括 信道状态估计单元，用于估计用户所在小区的相邻小区基站到所述用户终端的信道状态息;干扰参数获取单元，用于从所述相邻小区基站获取所述相邻小区中各用户的预编码矩阵和功率分配协方差矩阵； 干扰加噪声协方差矩阵获取单元，与所述信道状态估计单元和干扰参数获取单元相连，用于利用估计的用户所在小区的相邻小区基站到所述用户终端的信道状态信息、获取的所述相邻小区中各用户的预编码矩阵和功率分配协方差矩阵计算用户自身的干扰加噪声协方差矩阵。
9.根据权利要求7所述的用户终端，其特征在于，所述信号恢复模块包括 干扰抑制单元，用于利用所述用户自身的干扰加噪声协方差矩阵对接收到的下行信号进行干扰抑制； 恢复单元，与所述干扰抑制单元相连，用于利用所述信号恢复矩阵对干扰抑制后的信号进行处理，以从所述下行信号中提取出用户数据。
10.一种收发机联合抑制干扰系统，其特征在于，包括权利要求5-6中任一项所述的基站和权利要求7-9中任一项所述的用户终端。
全文摘要
本发明公开了一种收发机联合抑制干扰的方法、系统、基站及用户终端。其中，该方法包括用户终端测量并向所属基站反馈用户自身的干扰加噪声协方差矩阵；基站根据估计的用户信道状态信息和干扰加噪声协方差矩阵计算用户的预编码矩阵、信号恢复矩阵和用户在数据流上的功率分配矩阵，并将信号恢复矩阵发送至用户终端；利用待发射的用户数据、估计的用户信道状态信息、用户的预编码矩阵和用户在数据流上的功率分配矩阵计算待发射的下行信号，并向用户终端发射下行信号；用户终端根据信号恢复矩阵和用户自身的干扰加噪声协方差矩阵对下行信号进行恢复以提取用户数据。本发明既可以对相邻小区干扰起到抑制作用，又可放宽对发射接收天线数的限制。
文档编号H04L1/06GK102711135SQ20111007480
公开日2012年10月3日 申请日期2011年3月28日 优先权日2011年3月28日
发明者崔高峰, 张英海, 王卫东, 王朝炜 申请人:北京邮电大学