一种k用户系统的干扰对齐方法及设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种K用户系统的干扰对齐方法及设备，所述方法包括：步骤1)、得到接收端解码矩阵并且计算K用户系统的总速率关于该接收端解码矩阵的梯度，根据该梯度修改该接收端解码矩阵，将修改后的接收端解码矩阵作为发送端预编码矩阵并且互换上下行方向；步骤2)、得到上下行方向互换后的接收端解码矩阵并且计算K用户系统的总速率关于该接收端解码矩阵的梯度，根据该梯度修改该接收端解码矩阵，将修改后的接收端解码矩阵作为发送端预编码矩阵并且互换上下行方向；步骤3)、执行步骤1)和步骤2)直到K用户系统的总速率的变化在一个预定范围内。本发明在实现了干扰对齐和提升系统自由度的同时，进一步提高了K用户系统的总速率。
【专利说明】一种κ用户系统的干扰对齐方法及设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信【技术领域】，以及更具体地，涉及一种Κ用户系统的干扰对齐 方法及设备。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着无线通信业务的不断发展，对无线通信速率的要求也越来也高。为了 满足不断增长的速率需求，多层多小区的异构网络已成为未来发展的趋势。然而，微蜂窝的 引入间接地增加了很多小区边缘用户，使得小区间的干扰变得更加突出，从而对网络容量 造成很大的影响，因此，需要更为有效的干扰抑制技术来增强网络性能。
[0003] 干扰对齐是近几年出现的一种有效的干扰管理方法，该方法把干扰限制在相同的 较小子空间中，以达到减小干扰的目的。在目前的各种干扰对齐方法中，通过迭代的形式逐 步实现干扰对齐具有普遍的适用性，迭代形式的干扰对齐方法主要包括：基于最小干扰泄 漏的干扰对齐、最大总速率干扰对齐和基于秩受限秩最小的干扰对齐。这些干扰对齐方法 考虑的系统（即Κ用户系统）模型如图1所示，其中有Κ个基站（Txl，Tx2，"^TxK)和Κ 个用户（Txl，Tx2，…，TxK)，每个基站服务一个用户。
[0004] 基于最小干扰泄漏的干扰对齐方法利用信道的互易性，通过发送端（基站）和接 收端（用户）的不断迭代，将干扰减小到几乎为零，但是由于在迭代过程中并没有考虑直通 信道产生的影响，所以系统总速率较低。
[0005] 最大总速率干扰对齐方法将基于最小干扰泄漏的方法得到的接收端解码作为逆 向发送端的预编码，然后根据逆向速率的最大化准则，对该编码进行优化（在优化时采用 沿测地线进行搜索的方式），通过发送端和接收端的不断迭代实现干扰对齐和系统速率的 优化。然而，最大总速率干扰对齐方法不能保证实现较高的系统自由度（即系统复用增 益）；此外，由于仅是对发送端进行优化，并没有考虑接收端解码对系统总速率的影响，因 此得到的系统总速率并没有达到最优。
[0006] 基于秩受限秩最小的干扰对齐方法采用在近似凸域上求解，不同的初始预编码会 得到不同的最优解。该方法可使用户有用信号的自由度较大，但系统总速率较低。
[0007] 综上所述，采用现有的干扰对齐方法尽管可以实现干扰对齐或提高系统自由度， 但系统总速率仍然较低。如何在实现干扰对齐并且保证自由度较大的情况下进一步提高Κ 用户系统的总速率仍然是一个有待解决的问题。
【发明内容】
[0008] 为解决上述问题，根据本发明的一个实施例，提供一种Κ用户系统的干扰对齐方 法，包括：
[0009] 步骤1)、得到接收端解码矩阵并且计算Κ用户系统的总速率关于该接收端解码矩 阵的梯度，根据该梯度修改该接收端解码矩阵，将修改后的接收端解码矩阵作为发送端预 编码矩阵并且互换上下行方向；
[0010] 步骤2)、得到上下行方向互换后的接收端解码矩阵并且计算K用户系统的总速率 关于该接收端解码矩阵的梯度，根据该梯度修改该接收端解码矩阵，将修改后的接收端解 码矩阵作为发送端预编码矩阵并且互换上下行方向；
[0011] 步骤3)、执行步骤1)和步骤2)直到Κ用户系统的总速率的变化在一个预定范围 内。
[0012] 上述方法中，在步骤1)和步骤2)中，可根据计算得到的Κ用户系统的总速率关于 接收端解码矩阵的梯度，沿该梯度方向修改接收端解码矩阵。
【权利要求】
1. 一种K用户系统的干扰对齐方法，包括： 步骤1)、得到接收端解码矩阵并且计算Κ用户系统的总速率关于该接收端解码矩阵的 梯度，根据该梯度修改该接收端解码矩阵，将修改后的接收端解码矩阵作为发送端预编码 矩阵并且互换上下行方向； 步骤2)、得到上下行方向互换后的接收端解码矩阵并且计算Κ用户系统的总速率关于 该接收端解码矩阵的梯度，根据该梯度修改该接收端解码矩阵，将修改后的接收端解码矩 阵作为发送端预编码矩阵并且互换上下行方向； 步骤3)、执行步骤1)和步骤2)直到Κ用户系统的总速率的变化在一个预定范围内。
2. 根据权利要求1所述的方法，在步骤1)和步骤2)中，根据计算得到的Κ用户系统的 总速率关于接收端解码矩阵的梯度，沿该梯度方向修改接收端解码矩阵。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，根据下式计算Κ用户系统的总速率关于接收端k 的解码矩阵Uk的梯度：
其中，▽ kR表示K用户系统的总速率关于接收端k的解码矩阵Uk的梯度，Hkl表示发送 端1到接收端k的信道矩阵，' 表示发送端1的预编码矩阵，〇21表示噪声的能量。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，根据下式修改接收端k的解码矩阵Uk:
其中，VkR表示K用户系统的总速率关于接收端k的解码矩阵Uk的梯度，δ表示步长 并且是大于零的数。
5. 根据权利要求4所述的方法，还包括，在修改接收端解码矩阵之后，根据下式修改步 长δ : δ = y * δ 其中，Υ是大于零小于1的数。
6. 根据权利要求1-5中任何一个所述的方法，其中，根据下式得到接收端解码矩阵：
其4
且是接收端k接收到的干扰信号矩阵，Uk表示Κ用户系统 中接收端k的解码矩阵，Hkl表示发送端1到接收端k的信道矩阵，％表示发送端1的预编 码矩阵：
且是接收端k接收到的有用信号的矩阵，Hkk表示发送端k到接收端 k的信道矩阵，Vk表示发送端k的预编码矩阵，λ min (Sk)表示Sk的特征值，ξ是大于零的 数。
7. 根据权利要求1-5中任何一个所述的方法，其中，步骤3)包括： 计算当前K用户系统的总速率，将当前K用户系统的总速率与未执行步骤1)和步骤2) 的K用户系统的总速率进行比较，如果差值在一个预定范围内则结束，否则返回步骤1)。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，根据下式计算K用户系统的总速率R :
其中，Uk表示接收端k的解码矩阵，Hkk表示发送端k到接收端k的信道矩阵，Vk表示 发送端k的预编码矩阵，Hkl表示发送端1到接收端k的信道矩阵，' 表示发送端1的预编 码矩阵，σ2Ι表示噪声的能量。
9. 根据权利要求1-5中任何一个所述的方法，还包括： 在第一次执行步骤1)之前，随机产生发送端预编码矩阵。
10. -种Κ用户系统的干扰对齐设备，包括： 第一计算装置，用于得到接收端解码矩阵并且计算Κ用户系统的总速率关于该接收端 解码矩阵的梯度，根据该梯度修改该接收端解码矩阵，将修改后的接收端解码矩阵作为发 送端预编码矩阵并且互换上下行方向； 第二计算装置，用于得到上下行方向互换后的接收端解码矩阵并且计算Κ用户系统的 总速率关于该接收端解码矩阵的梯度，根据该梯度修改该接收端解码矩阵，将修改后的接 收端解码矩阵作为发送端预编码矩阵并且互换上下行方向； 迭代装置，用于迭代执行所述第一计算装置和所述第二计算装置直到Κ用户系统的总 速率的变化在一个预定范围内。
【文档编号】H04L1/00GK104125043SQ201410373705
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】周一青, 张士亚, 陈宏超, 田霖, 石晶林 申请人:中国科学院计算技术研究所