一种干扰对齐预编码方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种干扰对齐预编码方法及系统，所述干扰对齐预编码方法包括：在实现干扰对齐的预编码矩阵的解空间中，基于最大正交化有用信号空间和干扰信号空间，找出用于预编码的预编码矩阵；以及，基于预编码矩阵对待发送的信号进行处理。本发明在实现干扰对齐的同时提高了无线通信系统的容量。
【专利说明】一种干扰对齐预编码方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信【技术领域】，以及更具体地，涉及一种干扰对齐预编码方法及系统。
【背景技术】
[0002]干扰对齐是一种多天线传输技术，能够大幅度提高无线通信系统的容量，因此受到了学术界和产业界的广泛重视。干扰对齐的基本思想是将来自不同基站的干扰信号限制在一个特定的空间中，减少干扰空间的维度，使有用信号能被正确解调。
[0003]—种传统的干扰对齐方法(下文中也称作IA方法)通过最小化所有接收端的干扰空间之间的弦距离之和来设计基站的预编码矩阵，通过对待发送的数据进行预编码将来自不同发射端的干扰都放在同一个信号空间里面，从而实现干扰对齐。这种设计预编码矩阵的方法只需要发射机参与，避免了由收发机参与而造成的原始和对偶通信链路的反复迭代，以及随之带来的反馈等系统开销，适用于实际的无线通信系统。然而，采用IA方法得到的基站预编码矩阵仅考虑如何实现干扰对齐，并没有考虑整个无线通信系统的容量，因此采用该方法并没有得到最优的系统容量。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，根据本发明的一个实施例，提供一种干扰对齐预编码方法。所述方法包括:
[0005]在实现干扰对齐的预编码矩阵的解空间中，基于最大正交化有用信号空间和干扰信号空间找出用于预编码的预编码矩阵；以及，基于预编码矩阵对待发送的信号进行处理。
[0006]在一个实施例中，所述方法包括:
[0007]步骤I)、根据所有用户的干扰空间之间的弦距离之和的下降梯度方向，得到基站的中间预编码矩阵；
[0008]步骤2)、计算所有用户的有用信号空间和用户接收到的来自其他小区中基站的干扰信号的信号空间之间的弦距离之和对所述中间预编码矩阵的共轭梯度，根据该共轭梯度修改所述中间预编码矩阵，得到基站的预编码矩阵；
[0009]步骤3)、当所有用户的干扰空间之间的弦距离之和的变化大于预定阈值时，重复步骤D和2)；
[0010]步骤4)、基于预编码矩阵对待发送的信号进行处理。
[0011]在一个实施例中，在步骤2)中，所有用户的有用信号空间和用户接收到的来自其他小区中基站的干扰信号的信号空间之间的弦距离之和表示如下:
[0012]
【权利要求】
1.一种干扰对齐预编码方法，包括: 在实现干扰对齐的预编码矩阵的解空间中，基于最大正交化有用信号空间和干扰信号空间找出用于预编码的预编码矩阵；以及，基于预编码矩阵对待发送的信号进行处理。
2.根据权利要求1所述的方法，包括: 步骤I)、根据所有用户的干扰空间之间的弦距离之和的下降梯度方向，得到基站的中间预编码矩阵； 步骤2)、计算所有用户的有用信号空间和用户接收到的来自其他小区中基站的干扰信号的信号空间之间的弦距离之和对所述中间预编码矩阵的共轭梯度，根据该共轭梯度修改所述中间预编码矩阵，得到基站的预编码矩阵； 步骤3)、当所有用户的干扰空间之间的弦距离之和的变化大于预定阈值时，重复步骤I)和 2)； 步骤4)、基于预编码矩阵对待发送的信号进行处理。
3.根据权利要求2所述的方法，在步骤2)中，所有用户的有用信号空间和用户接收到的来自其他小区中基站的干扰信号的信号空间之间的弦距离之和表示如下:
其中，K表示小区个数；Hkk表示基站k到用户k的信道矩阵；Hkl表示基站I到用户k的信道矩阵，I = I,..., K, k = I,..., K ;Vk’表示基站k的中间预编码矩阵J1 ’表示基站I的中间预编码矩阵。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，步骤2)包括对于每个基站执行以下步骤: 步骤21)、根据下式计算所有用户的有用信号空间和用户接收到的来自其他小区中基站的干扰信号的信号空间之间的弦距离之和对该基站的中间预编码矩阵的共轭梯度:
其中，V表示基站k的中间预编码矩阵，k = 1，…，K，K为小区个数；Al=H1XlHkl，Hkl表示基站I到用户k的信道矩阵，Pkl表示用户k接收到的来自基站I的干扰信号的信号空间为Bi=HfiHtt, Hlk表示基站k到用户I的信道矩阵；C7 =Hf(P^)Hft, P11表示用户I的有用信号空间为PfHfVdHfV;)' 步骤22)、将该共轭梯度投影到格拉斯曼流形的切空间，得到v,r=(iM-yk:yk'H)vj，并且计算奇异值分解;其中，μ表示基站的天线个数；G表示奇异值分解后得到的左奇异分量，F表示奇异值分解后得到的右奇异分量； 步骤23)、根据下式对基站k的中间预编码矩阵进行修改，得基站k的预编码矩阵:
Vk = V' kF(cosXt)FH+G(sinXt)FH
其中，t表示步长且为正数。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤3)还包括:当所有用户的干扰空间之间的弦距离之和的变化大于预定阈值时，令t = Yt并且返回步骤I);其中Y为大于O小于I的数。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤3)包括: 步骤31)、得到在执行步骤I)和2)前后，所有用户的干扰空间之间的弦距离之和的变化值； 步骤32)、将该变化值与预定阈值进行比较，如果大于该预定阈值，则令t = Y t并且返回步骤I)，其中Y为大于O小于I的数；否则结束，将当前的预编码矩阵作为最终的预编码矩阵。
7.根据权利要求2或 3所述的方法，其中，在步骤I)之前还包括: 为基站选取预编码矩阵。
8.一种干扰对齐预编码系统，其特征在于，该系统包括: 用于在实现干扰对齐的预编码矩阵的解空间中，基于最大正交化有用信号空间和干扰信号空间找出用于预编码的预编码矩阵的第一装置；以及 用于基于预编码矩阵对待发送的信号进行处理的第二装置。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一装置包括: 第一计算设备，用于根据所有用户的干扰空间之间的弦距离之和的下降梯度方向，得到基站的中间预编码矩阵； 第二计算设备，用于计算所有用户的有用信号空间和用户接收到的来自其他小区中基站的干扰信号的信号空间之间的弦距离之和对所述中间预编码矩阵的共轭梯度，根据该共轭梯度修改所述中间预编码矩阵，得到基站的预编码矩阵； 迭代设备，用于当所有用户的干扰空间之间的弦距离之和的变化大于预定阈值时，重复执行所述第一计算设备和所述第二计算设备。
【文档编号】H04L1/00GK104202121SQ201410428664
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】陈宏超, 周一青, 田霖, 石晶林, 刘智国 申请人:中国科学院计算技术研究所