一种混合蜂窝系统中基于干扰适变选择的上行传输方法
【专利摘要】一种混合蜂窝系统中基于干扰适变选择的上行传输方法，混合蜂窝系统包括宏用户、微微蜂窝用户、宏基站和微微蜂窝基站。微微蜂窝基站根据信道状态信息以及用户的发射功率、位置信息确定干扰模型，利用基站侧协作，实现宏用户数据和微微蜂窝用户数据的共存传输，本发明考虑了干扰的强度对干扰模型以及与模型适应的信号处理方法的影响，根据受到干扰影响的数据速率与忽略干扰的理想速率的比值选择干扰模型，当干扰强度较低时对其予以忽略，简化了系统设计，并且通信资源得到合理利用，系统性能得到提升。
【专利说明】一种混合蜂窝系统中基于干扰适变选择的上行传输方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及通信领域，具体涉及一种混合蜂窝系统中基于干扰适变选择的上行传输方法。
【背景技术】
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[0002]随着通信技术的快速发展，现有的蜂窝系统面临巨大的挑战。混合蜂窝通过在原有蜂窝系统中部署一些低功率、覆盖范围小的基站，可以提高用户的信息传输速率，满足用户不断提高的业务需求。并且，将这些小基站部署在用户密集区域，能够使系统容量得到提升。因此，混合蜂窝网络被认为是无线通信技术的发展方向，受到3GPP的广泛关注，并被纳入LTE-A的相关标准。由于频谱资源稀缺以及频谱价格的昂贵，为小蜂窝开辟新的频段并不现实。因此，当多种类型的蜂窝，如宏蜂窝(Macrocell)、微微蜂窝(Picocell)和毫微微蜂窝(Femtocell)使用相同的频谱时，彼此之间的干扰成为制约通信性能的重要因素。
[0003]针对蜂窝系统间的干扰问题,可以采用软频率复用(Soft frequency reuse, SFR)技术，对小区中心和边缘用户规划不同的频谱，并通过合理的资源和功率分配，实现蜂窝间干扰的抑制。文献 J.Huang, H.Zhang, et al., “Grouping based inter-cellinterference coordinat1n in LTE-A dense small-cell networks,，，in IEEESymposium on Microwave, Antenna, Propagat1n and EMC Technol.for WirelessCommun.(MAPE)，pp.78-83，2013 (LTE-A密集小蜂窝网络中基于分组的小区间干扰协调)提出一种基于小蜂窝分组的干扰管理方法，根据小蜂窝间的干扰强度，将其分成不同的协作组，通过组内多点协作，以及组间动态功率控制和频段调度，实现干扰的有效消除。此夕卜，针对混合蜂窝系统中的干扰，3GPP提出了增强小区间干扰协调(Enhanced inter-cellinterference coordinat1n, eICIC)技术，通过在时域引入几乎空白子巾贞(Almost blanksubframe, ABS)实现时域协调，降低干扰。由于通信过程是对多种通信资源的综合利用，干扰问题也可以通过引入新的维度的通信资源加以解决，空域便是其中一个重要方面。空域资源的利用得益于多输入多输出(Mult1-1nput mult1-output, ΜΙΜΟ)技术的使用，通过设计空间信号处理算法，使相互干扰的信号通过彼此正交的子空间进行传输，从而实现干扰规避。MMO已经成为许多新近的通信标准(如LTE和LTE-A)中的关键技术。干扰对齐(Interference alignment, IA)作为管控干扰的另一种有效手段，自出现以来受到了广泛关注，其与MIMO相结合更成为研究的热点。IA通过将干扰(可能来自多个干扰源)限制在与期望信号空间正交的子空间中，实现干扰信号与期望信号的分离。Ζ.Li, J.Li, etal., “Interference alignment based spectrum sharing and user scheduling forcognitive rad1 MIMO system,，，Journal on Commun., vol.35, n0.1, pp.167-172, 2014(基于干扰对齐的认知MMO系统频谱共享和用户调度)在两对通信实体共存的场景中设计干扰对齐算法，综合发射预编码和接收滤波，实现多路数据的并发传输。
[0004]然而，IA的可行性受到收发信机的天线配置、用户个数等因素的影响，在一些场景中仅使用IA已无法满足多用户共存传输的需求。因此，一部分研究通过利用发送端或接收端的协作，将IA与干扰消除(Interference cancellat1n, IC)相结合,设计了基于IAC 的多用户并发传输机制。其中，L.E.Li, R.Alimi, etal.，“Ageneral algorithm forinterference alignment and cancellat1n in wireless networks,，，in IEEE Int.Conf.Computer Commun.(INFOCOM), pp.1-9，2010 (无线网络中一种干扰对齐与消除的通用算法)针对多跳网状网络设计IAC算法，通过引入协作节点，实现多个数据包的并发传输。X.Qu, C.G.Kang, “OnfeasibiIity of interference alignment and cancellat1nfor Gaussian interference multiple access channel, ”inIEEEInt.Conf.0n Commun.(ICC), pp.2467-2471，2012 (高斯干扰多址接入信道中干扰对齐与消除的可行性研究)在高斯干扰多址接入信道(Multiple access channel, MAC)中研究IAC算法的可行性,给出了每个用户的自由度上限。
【发明内容】
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[0005]为了解决上述问题，本发明提供了一种技术方案:一种混合蜂窝系统中基于干扰适变选择的上行传输方法，混合蜂窝系统包括宏用户、微微蜂窝用户、宏基站和微微蜂窝基站；微微蜂窝基站根据信道状态信息以及用户的发射功率、位置信息确定干扰模型，利用基站侧协作，实现宏用户数据和微微蜂窝用户数据的共存传输，基于干扰适变选择的上行传输方法包括以下步骤:
[0006](I)宏用户获取信道信息，微微蜂窝用户获取信道信息、η: mm，宏基站获取信道信息IC，微微蜂窝基站获取全部信道信息，包括H:、H:、Ηξ和iff ;
[0007](2)宏用户和微微蜂窝用户分别向宏基站和微微蜂窝基站上报发射功率、位置信息，宏基站将所获信息共享给微微蜂窝基站，所述微微蜂窝基站设定干扰适变选择门限n th，然后对H；:和Hf进行奇异值分解，
【权利要求】
1.一种混合蜂窝系统中基于干扰适变选择的上行传输方法，混合蜂窝系统包括宏用户、微微蜂窝用户、宏基站和微微蜂窝基站；微微蜂窝基站根据信道状态信息以及用户的发射功率、位置信息确定干扰模型，利用基站侧协作，实现宏用户数据和微微蜂窝用户数据的共存传输，其特征在于:所述基于干扰适变选择的上行传输方法包括以下步骤: (1)宏用户获取信道信息，微微蜂窝用户获取信道信息/^、Η和宏基站获取信道信息微微蜂窝基站获取全部信道信息，包括if?、if；, 和Mf;其中和分别表示宏用户与宏基站以及所述微微蜂窝基站间的信道矩阵，和.;分别表示所述微微蜂窝用户与宏基站以及微微蜂窝基站间的信道矩阵； (2)宏用户和微微蜂窝用户分别向宏基站和微微蜂窝基站上报发射功率、位置信息，宏基站将所获信息共享给微微蜂窝基站，所述微微蜂窝基站设定干扰适变选择门限n th，然后对『和Hf进行奇异值分解，
根据宏用户和微微蜂窝用户的发射功率、位置信息，以及信道状态信息计算带宽归一化数据速率和属H,
(3)微微蜂窝基站将适变因子η与ηth作比较，如果η > η th，则微微蜂窝用户对宏蜂窝基站造成的干扰可以忽略，选择非对称干扰模型，如果Π ( nth，则所有干扰均不能忽略，选择对称干扰模型，然后微微蜂窝基站将该信息通报给所述微微蜂窝用户以及所述宏基站，宏基站与微微蜂窝基站分别向宏用户和微微蜂窝用户发送开始传输信令，通知其开始数据传输； (4)宏用户对I；1进行奇异值分解，微微蜂窝用户对和Wf进行奇异值分解，宏基站对进行奇异值分解，宏用户构造预编码矩阵Ptl,选取羼=K，微微蜂窝用户根据干
扰模型构造相应的预编码向量P1，对称干扰模型下
非对称干扰模型下 Λ 宏用户和微微蜂窝用户的数据Xtl= [Χοι Xo2]T和X1分别经过P。和P1的预处理，然后发送； (5)宏基站与微微蜂窝基站根据干扰模型选择对应的处理过程，分为对称干扰模型与非对称干扰模型； 针对对称干扰模型，宏基站选取作为接收滤波矩阵，得到的估计信号如下:
针对非对称干扰模型，宏基站仍选取《4"作为接收滤波矩阵，得到的估计信号如下:
解出数据Xtll和Xo2并将该信息共享给所述微微蜂窝基站，微微蜂窝基站从接收到的混合信号中消去&和Xtl2，然后选取< 作为接收滤波向量，得到估计信号如下: 从而无干扰的解出Xl。
2.根据权利要求1所述的一种混合蜂窝系统中基于干扰适变选择的上行传输方法，其特征在于:步骤(2)中α表示路损因子，C为噪声功率，Pn^P Pp分别表示宏用户和微微蜂窝用户的发射功率，Pmu和Ppu分别表示宏用户以及微微蜂窝用户与宏基站间距离，Rtll和Rtl2表示考虑干扰影响的数据速率，属?和属?表示忽略干扰影响的理想数据速率；由Rcu、!^、 和属B计算适变因子η:
3.根据权利要求1所述的一种混合蜂窝系统中基于干扰适变选择的上行传输方法，其特征在于:步骤(3)中微微蜂窝基站根据适变因子η与适变门限Hth的比较结果确定干扰模型，进而确定所述微微蜂窝用户的发送方式以及接收端信号处理方式。
4.根据权利要求1所述的一种混合蜂窝系统中基于干扰适变选择的上行传输方法，其特征在于:步骤(5)中，n为加性高斯白噪声，对称干扰模型中，宏基站解出宏用户的数据Xtll,并将该信息共享给微微蜂窝基站，微微蜂窝基站从接收到的混合信号中消去Xcu，然后
计算等价向量
分别计算为接收数据Xc12和X1所需的滤波向量 f02和，其中
得到的估计信号如下:
5.根据权利要求4所述的一种混合蜂窝系统中基于干扰适变选择的上行传输方法，其特征在于:rm和rPU分别表示所述宏用户以及微微蜂窝用户与微微蜂基站间的距离，微微蜂窝基站解出数据Xtl2和X1,并将Xci2反馈给宏基站。
【文档编号】H04W16/14GK104168574SQ201410404842
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】李钊, 申彪, 刘勤, 赵林靖, 李建东, 黄鹏宇 申请人:西安电子科技大学