专利名称：一种基于施蒂费尔流形的干扰对齐预编码方法
技术领域：
本发明属于无线通信的多天线传输技术领域，具体涉及基于施蒂费尔流形的干扰对齐预编码的方法。
背景技术：
干扰对齐是最近兴起的一种多天线传输技术，能够大幅度提高无线通信系统的容量，因而得到了广泛的重视和应用。据《国际电子与电气工程师协会信息论汇刊》(IEEETransactions on Information Theory, Vol. 54，No. 8，2008，Page (s) : 3425-3441)介绍，干扰对齐技术的核心在于将来自于不同数据流的干扰信号在一个方向上对齐，以减少干扰空间的维度，并且引入了自由度(Degree of Freedom, DoF)的概念。目前利用预编码来实现干扰对齐作为一种切实可行的方法已得到了广泛的研究。据《国际电子与电气工程师协会 2008 年全球通信年会》(IEEE Global Communications Conference, Nov. 30-Dec. 4, 2008, Page (s) : 1-6)介绍，干扰对齐的预编码方法可以利用信道的互易性，通过减少信号子空间内的干扰强度，在前向和反向通信链路反复迭代得到。但是由于该方法依赖于信道互易性，使其适用范围仅局限在时分双工通信系统而不能应用于频分双工通信系统；同时前向和反向通信链路的反复迭代，需要发射机和接收机同时参与并要求严格的同步和反馈，这样会消耗大量的通信系统资源；特别是由于该方法采用的是传统的优化方法，不可避免地存在收敛速度慢、复杂度高以及系统容量低等缺陷。
发明内容
本发明的目的是提出一种发射机单边优化的基于施蒂费尔(Stiefel)流形的干扰对齐预编码方法，以克服传统方法依赖信道的互易性而带来前向和反向通信链路反复迭代的巨大系统开销的缺陷，达到收敛速度快、复杂度低且系统容量高、对于时分双工和频率双工通信系统都能适用的目的。本发明基于施蒂费尔流形的干扰对齐预编码方法，先将多输入多输出通信系统中发射天线数为M、接收天线数为N的K个用户在干扰信道下的接收信号表示为
pi =j^Hmvmsui + wm，式中，第一上标k的取值范围从I到K、第二上标j的取值范围也
厂i
从I到K ；H[kJ]为第j个发射机到第k个接收机的信道系数矩阵；SW为需要发射的数据，Vw为相应的预编码矩阵，Ww为零均值单位方差的高斯白噪声；则第k个接收端的干扰协方差
K p\j]#
矩阵为-Qm = E^iTT妒—好财，式中，P[J]为发送功率，d[J]为发送的数据流个数,上
标符号*代表矩阵的共轭转置操作；对#]进行特征值分解，得到一系列的特征值唭下SQw代表该特征值对应的干扰协方差矩阵，其上标i代表以升序排列特征值的序号；最小化信号空间内的干扰强度等价于最小化dw个特征值^…，从而建立从多维复数空间到正实数空间的映射关系，得到所需的目标函数
权利要求
1.一种基于施蒂费尔流形的干扰对齐预编码方法，先将多输入多输出通信系统中发射天线数为M、接收天线数为N的K个用户在干扰信道下的接收信号表示为
全文摘要
本发明公开了一种发射机单边优化的基于施蒂费尔流形的干扰对齐预编码方法，特征是以最小化信号空间内的干扰强度作为目标函数，将目标函数在施蒂费尔流形上重组，去掉正交约束，计算目标函数在施蒂费尔流形上的内积、投影和最陡下降沿方向，通过基于施蒂费尔流形的最陡下降沿算法来实现干扰对齐的预编码。由于本发明中采用的施蒂费尔流形的维度比传统优化算法所在的多维复数空间维度小得多，所以本发明方法具有收敛速度快、复杂度低、系统容量高等优点；同时因为本发明仅需发射机参与，避免了收发两端都必须参与算法而造成的前向和反向通信链路之间的反复迭代以及随之带来的巨大的同步和反馈等系统开销，对于时分双工和频率双工通信系统都适用。
文档编号H04L1/06GK102710393SQ20121016503
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者卫国, 尹华锐, 张晨 申请人:中国科学技术大学