专利名称：一种基于最大比合并接收矢量估计的协调波束赋形方法
技术领域：
本发明属于无线通信系统中协作多点传输技术领域，涉及一种基于对接收波束赋形矢量进行估计的协调波束赋形方法。
背景技术：
协作多点传输中的联合处理技术需要在参与协作的节点间共享数据和信道状态信息，虽然可以最大的提升系统性能，但对回程链路(Backhaul)的吞吐量和时延有很高的要求，并且对符号同步有严格的要求，同时难以在现有的网络架构和标准下实现，因此实现较为困难。而协调波束赋形是协作多点传输技术的一个重要分支，在Backhaul开销和系统性能之间提供了一种折中方案，与联合处理相比，协调波束赋形仅需在基站共享信道状态信息，即可通过收发波束优化、功率控制、用户调度等方法协调和抑制小区间的干扰，因此较容易在现有的网络架构下实现。当系统中的用户数足够多时，通过这种干扰协调方式已经可以显著的改善系统性能。现有的用于多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIM0)系统的协调波束赋形方案主要分为利己方案、利他方案和利己-利他折中方案。在利己方案中，基站发射机无视对其他用户的干扰，最大化自身的效用函数。该方案在信噪比(Signal-to-NoiseRatio, SNR)较小、噪声占优时有不错的性能，但在SNR较大、干扰严重时性能恶化。在利他方案中，基站发射机最小化对其他用户的干扰。该方案能够有效的抑制用户间干扰，特别是在SNR较大，即干扰占优时，能够得到很好的性能。然而，此方案在中低信噪比时效率较低。利己-利他折中方案，将最大化自身效用函数和最小化对其他用户的干扰进行折中，使系统性能达到最优。有 文献已经证明，若以最大化信干噪比(Signal-to-1nterference-and-Noise Ratio, SINR)为准则，设计出的发送波束赋形矢量是利己和利他两种方案的线性组合。若以最大化信漏噪比(Signal-to-Leakage-and-Noise Ratio, SLNR)为准则，从目标函数就可以看出这也是需要在利己和利他之间作以折中的。以上这些方案又可以分为考虑接收矢量的协调波束赋形方案和不考虑接收矢量的协调波束赋形方案两种，而考虑接收矢量的方案在性能上较不考虑接收矢量的方案有明显提升，但是反馈开销和信息共享的开销也比不考虑接收矢量方案的开销大很多。传统的基于SLNR准则的发送波束赋形矢量设计方案，可以在各基站处分布式实现，但是由于这种设计方法没有考虑接收矢量对性能的影响，导致系统性能较差。若考虑各基站的接收矢量，则需各协作基站共享全部的信道状态信息，这又会导致X2接口开销较大，实现起来相对困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于最大比合并接收矢量估计的协调波束赋形方法。为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。该协调波束赋形方法，包括以下步骤:
第一步，各协作基站根据已知的信道状态信息和上一时刻的发送波束赋形矢量，用最大比合并的方式估计服务用户的接收波束赋形矢量，然后在协作基站间共享各自服务用户的接收波束赋形矢量估计值；第二步，各协作基站利用共享得到的接收波束赋形矢量估计值，以最大化信漏噪比为准则，计算当前时刻的发送波束赋形矢量。所述协调波束赋形方法的具体步骤如下:考虑一个协作多点传输系统，该系统含有M个协作基站和M个用户，且第i个用户为第i个基站的服务用户，i=l，2，...，M，基站采用协调波束赋形的方式为用户服务，用PLji表示第i个基站到第j个用户的路径损耗，用Hm表示第i个基站到第j个用户的信道矩阵，并假设Hm的各元素相互独立且服从零均值单位方差的复高斯分布，第i个基站的发射功率为Pi,各用户的接收噪声为rv噪声功率为0 2，每个基站已知其到协作集合内所有用户的信道矩阵；第一步:在发射端，基站首先根据上一时刻的信道状态信息和发送波束赋形矢量基于最大比合并的准则计算上一时刻服务用户的接收波束赋形矢量估计值:
权利要求
1.一种基于最大比合并接收矢量估计的协调波束赋形方法，其特征在于:该协调波束赋形方法，包括以下步骤: 第一步，各协作基站根据已知的信道状态信息和上一时刻的发送波束赋形矢量，用最大比合并的方式估计服务用户的接收波束赋形矢量，然后在协作基站间共享各自服务用户的接收波束赋形矢量估计值； 第二步，各协作基站利用共享得到的接收波束赋形矢量估计值，以最大化信漏噪比为准则，计算当前时刻的发送波束赋形矢量。
2.根据权利要求1所述一种基于最大比合并接收矢量估计的协调波束赋形方法，其特征在于:所述协调波束赋形方法的具体步骤如下: 考虑一个协作多点传输系统，该系统含有M个协作基站和M个用户，且第i个用户为第i个基站的服务用户，i=l，2，...，M，基站采用协调波束赋形的方式为用户服务，用Pb表示第i个基站到第j个用户的路径损耗，用Hm表示第i个基站到第j个用户的信道矩阵，并假设Hm的各元素相互独立且服从零均值单位方差的复高斯分布，第i个基站的发射功率为Pi,各用户的接收噪声为Hi，噪声功率为O2，每个基站已知其到协作集合内所有用户的信道矩阵； 第一步:在发射端，基站首先根据上一时刻的信道状态信息和发送波束赋形矢量基于最大比合并的准则计算上一时刻服务用户的接收波束赋形矢量估计值:
全文摘要
本发明提供一种基于最大比合并接收矢量估计的协调波束赋形方法各协作基站根据已知的信道状态信息和上一时刻的发送波束赋形矢量，用最大比合并的方式估计服务用户的接收波束赋形矢量，然后在协作基站间共享各自服务用户的接收波束赋形矢量估计值；各协作基站利用共享得到的接收波束赋形矢量估计值，以最大化信漏噪比为准则，设计当前时刻的发送波束赋形矢量；本发明通过各协作基站间共享少量信息，获得对干扰用户接收波束赋形矢量的估计值，再依据估计值基于最大化SLNR的准则设计发送波束赋形矢量，相比传统的基于最大化SLNR准则的协调波束赋形方案在性能上有显著提升，而且系统开销较小，并可以在各协作基站处分布式实现。
文档编号H04B7/08GK103236878SQ201310138519
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月19日 优先权日2013年4月19日
发明者吕刚明, 黄莹, 李国兵, 张国梅, 朱世华 申请人:西安交通大学