专利名称：一种协同多天线系统中的自适应比特分配方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种协同多天线系统中的自适应比特分配方法及装置，属于无线通信技术领域。
背景技术：
在无线通信系统中，小区间干扰是导致小区边缘用户通信质量降低的重要因素。对于小区中心的用户来说，其本身离基站的距离比较近，而外小区的干扰信号距离较远，则其信干噪比相对较大。对于小区边缘的用户，由于相邻小区占用同样带宽资源的用户对其干扰比较大，加之本身距离基站较远，其信干噪比相对就较小，导致虽然小区整体的吞吐量较高，但是小区边缘的用户服务质量较差，吞吐量较低。因此，在无线通信系统中，小区间干扰抑制技术非常重要。传统的减少小区间干扰的方法是频率复用技术。当小区簇越大即频率复用因子越大时，小区间干扰能被有效地减少，但是同时频谱效率也会相应降低。当前，OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)已经成为下一代无线通信系统的一项重要技术。在OFDM系统中，为了提高系统容量，频率复用因子应该接近于1，此时频谱效率很高，但是小区间干扰却非常严重。因此解决小区间干扰的问题对于无线通信系统整体性能的提高至关重要。在基于频分复用的多小区协同通信系统中，用户可通过信道估计技术估计出完整的干扰信道信息，并将该信息通过反馈链路反馈给本小区基站。本小区基站通过X2接口将干扰信道信息传递给对本小区用户造成干扰的基站。干扰小区的基站利用获取的干扰信道的信息进行迫零预编码操作即可完全消除对干扰小区的干扰。然而在基于码本的有限反馈系统中，用户反馈给基站的CSI (Channel Statement Information,信道状态信息)是量化后的，并且有信道时延存在，不是理想的CSI，因此迫零预编码仍无法完全消除干扰，导致残留干扰的存在，残留干扰会导致用户传输速率的下降。
发明内容
本发明实施例提供一种协同多天线系统中的自适应比特分配方法及装置，通过利用固定的反馈开销获得最大的传输速率，以解决小区间干扰的问题。为此，本发明提出了如下的技术方案:一种协同多天线系统中的自适应比特分配方法，包括以下步骤:根据信道估计提取本小区数据信道信息、邻小区干扰信道信息、数据信号和干扰信号的接收功率以及各个信道的时延信息；根据所述信号接收功率和各个信道的时延信息分别计算在总反馈比特数固定的前提下为数据信道和各个干扰信道分配的最优反馈比特数，并将信道信息非理想状态造成的速率损失进行最小化处理，以获得理想信道信息；根据所述最优反馈比特数确定码本的大小，并利用所述理想信道信息根据最小弦距离准则从所述码本中选取相应的码字量化后的信道状态信息，并将所述信道状态信息通过有时延的反馈链路反馈给服务基站；通过有时延的X2接口接收所述量化的信道状态信息，并根据所述量化的干扰信道信息生成迫零预编码矩阵。一种协同多天线系统中的自适应比特分配装置，包括:接收单元，用于根据信道估计提取本小区数据信道信息、邻小区干扰信道信息、数据信号和干扰信号的接收功率以及各个信道的时延信息；反馈计算单元，用于根据所述信号接收功率和各个信道的时延信息分别计算在总反馈比特数固定的前提下为数据信道和各个干扰信道分配的最优反馈比特数，并将信道信息非理想状态造成的速率损失进行最小化处理，以获得理想信道信息；量化计算单元，用于根据所述最优反馈比特数确定码本的大小，并利用所述理想信道信息根据最小弦距离准则从所述码本中选取相应的码字量化后的信道状态信息，并将所述信道状态信息对应的索引信息通过有时延的反馈链路反馈给服务基站；基站预编码单元，用于通过有时延的X2接口接收所述量化的信道状态信息，并根据所述量化的干扰信道信息生成迫零预编码矩阵。本发明通过基站利用获取的非理想信道信息进行迫零预编码操作，从而抑制本小区内的多用户干扰和对邻小区的小区间干扰。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:图1为本发明提供的协同多天线系统中的自适应比特分配方法的流程示意图；图2为本发明实施例中协同MMO的系统框图；图3为本发明提供的协同多天线系统中的自适应比特分配装置的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。如图1所示，本发明实施例提供了一种协同多天线系统中的自适应比特分配方法，包括以下步骤:步骤1，根据信道估计提取本小区数据信道信息、邻小区干扰信道信息、数据信号和干扰信号的接收功率以及各个信道的时延信息；步骤2，根据所述信号接收功率和各个信道的时延信息分别计算在总反馈比特数固定的前提下为数据信道和各个干扰信道分配的最优反馈比特数，并将信道信息非理想状态造成的速率损失进行最小化处理，以获得理想信道信息；步骤3，根据所述最优反馈比特数确定码本的大小，并利用所述理想信道信息根据最小弦距离准则从所述码本中选取相应的码字量化后的信道状态信息，并将所述信道状态信息通过有时延的反馈链路反馈给服务基站；步骤4，通过有时延的X2接口接收所述量化的信道状态信息，并根据所述量化的干扰信道信息生成迫零预编码矩阵。在本具体实施方式
中，假定在多小区协同多输入多输出系统中，一个参考小区周围有M个邻小区，参考小区中的基站安排K个用户同时进行数据传输。系统中每个基站和每个用户分别配置~和％跟天线。当系统频率复用因子为I时，每个用户会受到两种干扰:
1.来自本小区的用户间干扰，2来自邻小区的小区间干扰。参考小区中第k个用户接收到的来自服务基站和第m(l彡m彡M)个干扰基站的信号功率分别为Pk和其中e(0，l)为功率系数，即本小区数据信号的功率强于干扰小区的干扰信号的功率。A的值取决于信道大尺度衰落，包括路径损耗和阴影衰落。参考小区第k个用户在时间点η的接收信号
可写为:
权利要求
1.一种协同多天线系统中的自适应比特分配方法，其特征在于，包括以下步骤: 根据信道估计提取本小区数据信道信息、邻小区干扰信道信息、数据信号和干扰信号的接收功率以及各个信道的时延信息； 根据所述信号接收功率和各个信道的时延信息分别计算在总反馈比特数固定的前提下为数据信道和各个干扰信道分配的最优反馈比特数，并将信道信息非理想状态造成的速率损失进行最小化处理，以获得理想信道信息； 根据所述最优反馈比特数确定码本的大小，并利用所述理想信道信息根据最小弦距离准则从所述码本中选取相应的码字量化后的信道状态信息，并将所述信道状态信息通过有时延的反馈链路反馈给服务基站； 通过有时延的X2接口接收所述量化的信道状态信息，并根据所述量化的干扰信道信息生成迫零预编码矩阵。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将信道信息非理想状态造成的速率损失进行最小化处理包括: 为信号功率较强、时延较小的信道分配较多的反馈比特；为信号功率较弱、时延较大的信道分配较少的反馈比特。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述量化的干扰信道信息生成迫零预编码矩阵包括: 利用奇异值分解获取干扰信道的零空间矩阵，并利用该零空间矩阵作为预编码矩阵以抑制这两种干扰。
4.一种协同多天线系统中的自适应比特分配装置，其特征在于，包括: 接收单元，用于根据信道估计提取本小区数据信道信息、邻小区干扰信道信息、数据信号和干扰信号的接收功率以及各个信道的时延信息； 反馈计算单元，用于根据所述信号接收功率和各个信道的时延信息分别计算在总反馈比特数固定的前提下为数据信道和各个干扰信道分配的最优反馈比特数，并将信道信息非理想状态造成的速率损失进行最小化处理，以获得理想信道信息； 量化计算单元，用于根据所述最优反馈比特数确定码本的大小，并利用所述理想信道信息根据最小弦距离准则从所述码本中选取相应的码字量化后的信道状态信息，并将所述信道状态信息对应的索引信息通过有时延的反馈链路反馈给服务基站； 基站预编码单元，用于通过有时延的X2接口接收所述量化的信道状态信息，并根据所述量化的干扰信道信息生成迫零预编码矩阵。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述反馈计算单元中包括； 最小化处理子单元，用于为信号功率较强、时延较小的信道分配较多的反馈比特；为信号功率较弱、时延较大的信道分配较少的反馈比特。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述基站预编码单元中包括； 干扰抑制子单元，用于利用奇异值分解获取干扰信道的零空间矩阵，并利用该零空间矩阵作为预编码矩阵以抑制这两种干扰。
全文摘要
本发明提供了一种协同多天线系统中的自适应比特分配方法及装置，所述方法包括根据信道估计提取数据信号和干扰信号的接收功率以及各个信道的时延信息；根据信号接收功率和各个信道的时延信息分别计算在总反馈比特数固定的前提下为数据信道和各个干扰信道分配的最优反馈比特数，并将信道信息非理想状态造成的速率损失进行最小化处理；根据最优反馈比特数确定码本的大小，并利用理想信道信息根据最小弦距离准则从码本中选取相应的码字量化后的信道状态信息并发送；接收并根据所述量化的干扰信道信息生成迫零预编码矩阵。本发明通过基站利用获取的非理想信道信息进行迫零预编码操作，抑制本小区内的多用户干扰和对邻小区的小区间干扰。
文档编号H04B7/06GK103117787SQ201310034320
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月29日 优先权日2013年1月29日
发明者康桂霞, 桂鑫 申请人:北京邮电大学