专利名称：一种降低异构网络小区间干扰的方法
技术领域：
本发明属于无线网络领域，特别是由不同类型小区构建的异构无线通信系统等。
背景技术：
目前，无线通信业务蓬勃发展，迫切要求提高无线网络容量。传统的增加宏基站、小区分裂等技术已难以满足人们对无线通信容量和覆盖的需求。在LTE-A网络中，通过引入微微基站(Pico)、家用基站(Femto)以及中继站(Relay)等构建的异构网络，是解决室内和热点区域覆盖和容量问题的有效途径。这些不同小区基站重叠覆盖形成的异构网络可以显著提升系统容量，但是新基站的引入使得无线网络拓扑结构更加复杂，小区间干扰(ICI)也更为严重。因此，迫切需要研究有效的干扰管理与控制技术来降低甚至完全消除干扰以提高通信系统频谱效率。长期以来，人们针对无线网络的干扰问题进行了大量研究，提出了诸多先进的干 扰抑制技术，如协作多点传输(CoMP)、小区间干扰协调(ICIC)等。3GPPLTE-A标准R10、R11均设立了异构网络ICIC专项课题，研究时域、频域以及功率等资源的协调使用来降低干扰。不同于ICIC，CoMP技术是从信号设计的角度出发，通过多小区基站的协作处理而提高系统容量。但这些技术均限于广播信道(BC)或多址信道(MAC)，实际上，异构网络中多用户通信通常是处于干扰信道(1C)，上述用于BC或MAC信道的技术并不适用于干扰网络，故不能达到干扰信道的实际容量。近年来，文献[I]提出了可达干扰网络最优容量的干扰对齐技术，其思想是在接收天线端把干扰信号均对齐到ー个空域天线端处理，而其他天线用作恢复发送信号，干扰信号的叠加可节省消除干扰所需的空间维度。文献[2]提出了基于迫零(ZF)的显式干扰对齐方法(ZF-IA)，它通过设计预编码器(发送滤波器)使所有干扰信号重叠并准直到接收信号的ー个子空间内，从而能够获得多用户干扰信道的最大自由度。随着人们对干扰对齐相关算法实现的深入研究，近年来在这些方面取得了显著进展。同时，也注意到，目前的这些研究大多局限于简单的理想系统模型，还较少针对实际移动通信网络部署场景，特别是干扰对齐在新一代LTE-A异构网络中的应用。另ー方面，LTE-A异构网部署在提供更高资源利用率、更好链路性能、更大热点覆盖范围的同时，也增加了不同类型基站之间的重叠覆盖区域，使得小区间的干扰更加复杂。文献[1]M.Maddah-Ali, A. Motahari, and A. Khandani, Communication over MIMOX channels: Interference alignment, decomposition, and performance analysis, IEEETrans, on Inf. Theory, vol. 54, pp. 3457 - 3470, 2008文献[2] V. Cadambe and S. Jafarj Interference alignment and the degreesof freedom of the k user interference channel, IEEE Trans, on InformationTheory, vol. 54，pp. 3425 - 3441，Aug. 2008.
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低异构网络小区间干扰的方法，解决干扰网络中的小区间干扰问题。本发明的思想是基于异构网络中宏小区、微微小区等多层蜂窝组网特点，对不同类型小区进行分层连续空域干扰对齐处理来消除干扰。一般干扰对齐技术仅针对同构无线网络，通常假设每小区基站和各个用户端的天线配置相同。而异构无线网络中，宏蜂窝、微微(Pico)和FemtO等不同小区内基站天线配置以及容纳的用户数均不同，故需要设计新型干扰对齐实现方案来降低小区间干扰。本发明提出的干扰对齐实现步骤如图I所示，描述如下一种降低异构网络小区间干扰的方法，基于由宏蜂窝小区和微微蜂窝小区组建的异构网络，包括以下步骤步骤(1)，设计微微蜂窝小区内基站的预编码器，以及微微蜂窝小区内用户端的接收滤波器，以消除微微蜂窝小区之间的干扰；步骤(2)，从消除微微蜂窝小区基站对宏蜂窝小区用户干扰的角度出发，设计宏蜂窝小区用户端接收滤波器，使得经过步骤(I)预编码后的微微蜂窝小区基站发射信号经过信道传播后，与宏蜂窝小区用户期望接收信号正交而不相关；步骤(3)，根据宏蜂窝小区用户端接收滤波器设计宏蜂窝小区基站预编码器，使得宏蜂窝小区基站发送信号对本宏蜂窝小区内的用户造成的干扰与本宏蜂窝小区内的用户期望接收信号正交而不相关，同时使得宏蜂窝小区基站发送信号对各个微微蜂窝小区用户造成的干扰与各个微微蜂窝小区用户期望接收信号正交而不相关，从而完全消除宏蜂窝小区基站对本宏蜂窝小区用户、微微蜂窝小区用户的干扰。异构网络由I个宏蜂窝小区和2个微微蜂窝小区构成，宏蜂窝小区内有I个基站BS2、2个用户UE2和UE3，每个微微蜂窝小区内有I个基站，分别为BSl和BS3，每个微蜂窝小区内有I个用户，分别为UE1、UE4，BSl和UEl属于同一微微蜂窝小区，对于这种情况，步骤(I)所述的微微蜂窝小区内用户端的接收滤波器和微微蜂窝小区内基站的预编码器计算公式如下，用户端UE4的接收滤波器
权利要求
1.一种降低异构网络小区间干扰的方法，基于由宏蜂窝小区和微微蜂窝小区组建的异构网络，其特征在于包括以下步骤 步骤(1)，设计微微蜂窝内基站的预编码器，以及微微蜂窝内用户端的接收滤波器，以消除微微蜂窝小区之间的干扰； 步骤(2)，从消除微微蜂窝小区基站对宏蜂窝小区用户干扰的角度出发，设计宏蜂窝小区用户端接收滤波器，使得经过步骤(I)预编码后的微微蜂窝小区基站发射信号经过信道传播后，与宏蜂窝小区用户期望接收信号正交而不相关； 步骤(3)，根据宏蜂窝小区用户接收滤波器设计宏蜂窝小区基站预编码器，使得宏蜂窝小区基站发送信号对本宏蜂窝小区内的用户造成的干扰与本宏蜂窝小区内的用户期望接收信号正交而不相关，同时使得宏蜂窝小区基站发送信号对各个微微蜂窝小区用户造成的干扰与各个微微蜂窝小区用户期望接收信号正交而不相关，从而完全消除宏蜂窝小区基站对本宏蜂窝小区用户、微微蜂窝小区用户的干扰。
2.根据权利要求I所述的一种降低异构网络小区间干扰的方法，其特征在于异构网络由I个宏蜂窝小区和2个微微蜂窝小区构成，宏蜂窝小区内有I个基站BS2、2个用户UE2和UE3，每个微微蜂窝小区内有I个基站，分别为BSI和BS3，每个微蜂窝小区内有I个用户，分别为UE1、UE4，BS1和UEl属于同一微微蜂窝小区，对于这种情况，步骤(I)所述的微微蜂窝小区内用户端的接收滤波器和微微蜂窝小区内基站的预编码器计算公式如下， 用户端UE4的接收滤波器
3.根据权利要求2所述的一种降低异构网络小区间干扰的方法，其特征在于 宏蜂窝小区用户端UE2的接收滤波器W2的计算公式为， ff2=null ((H21P1)+) 其中，H2;1为基站BSl到用户UE2传输链路之间的信道矩阵，P1为微微蜂窝小区内基站BSl的预编码器，null( ·)表示信号的零空间，(·)+表示伪逆； 宏蜂窝小区用户端UE3的接收滤波器W3的计算公式为， ff3=nulI ((H3jlP1)+) 其中H3;1为基站BSl到用户UE3传输链路之间的信道矩阵。
4.根据权利要求3所述的一种降低异构网络小区间干扰的方法，其特征在于宏蜂窝小区基站预编码器P2，P3计算公式为，
5.根据权利要求I所述的一种降低异构网络小区间干扰的方法，其特征在于异构网络由2个宏蜂窝小区和2个微微蜂窝小区构成，每个宏蜂窝小区内有I个基站，分别为BS2以及BS3，每个宏蜂窝小区内有I个用户，分别为UE2以及UE3，BS2和UE2属于同一个宏蜂窝小区，每个微微蜂窝小区内有I个基站，分别为BSl和BS4，每个微蜂窝小区内有I个用户，分别为UE1、UE4，BSl和UEl属于同一微微蜂窝小区，对于这种情况，步骤(I)所述的微微蜂窝小区内用户端的接收滤波器和微微蜂窝小区内基站的预编码器计算公式如下， 用户端 UE4 的接收滤波器
6.根据权利要求5所述的一种降低异构网络小区间干扰的方法，其特征在于 宏蜂窝小区用户端UE2的接收滤波器W2的计算公式为， ff2=null ((H21P1)+) 其中，H2;1为基站BSl到用户UE2传输链路之间的信道矩阵，P1为微微蜂窝小区内基站BSl的预编码器，null( ·)表示信号的零空间，(·)+表示伪逆； 宏蜂窝小区用户端UE3的接收滤波器W3的计算公式为， ff3=nulI ((H3jlP1)+) 其中H3;1为基站BSl到用户UE3传输链路之间的信道矩阵。
7.根据权利要求6所述的一种降低异构网络小区间干扰的方法，其特征在于宏蜂窝小区基站的预编码器的计算公式为，宏蜂窝小区基站BS2的预编码器
全文摘要
一种降低异构网络小区间干扰的方法属于无线网络领域，特别是由不同类型小区构建的异构无线通信系统等。本发明的目的在于提供一种降低异构网络小区间干扰的方法，解决干扰网络中的小区间干扰问题。本发明首先设计微微蜂窝小区内基站的预编码器，以及微微蜂窝小区内用户端的接收滤波器；然后，从消除微微蜂窝小区基站对宏蜂窝小区用户干扰的角度出发，设计宏蜂窝小区用户端接收滤波器；最后，根据宏蜂窝小区用户端接收滤波器设计宏蜂窝小区基站预编码器，本发明提出的干扰对齐技术是先把异构网络分成不同小区层再逐层处理，采用本发明可完全消除宏、微微小区间干扰而提高系统容量。
文档编号H04L25/03GK102820954SQ20121029157
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者黎海涛 申请人:北京工业大学