一种干扰对齐预编码矩阵和接收滤波器的生成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矩阵和接收滤波器的生成方法和系统，所述方法包括重复执行以下过程直到泄露的干扰信号功率小于预定阈值或者迭代次数达到预定次数：在根据接收端的干扰协方差矩阵得到该接收端的接收滤波器之后，根据最大化系统吞吐量修改该接收滤波器并且交换发射端和接收端的角色；以及，在根据发射端和接收端的角色互换后的接收端的干扰协方差矩阵得到该接收端的接收滤波器之后，根据最大化系统吞吐量修改该接收滤波器并且再次交换发射端和接收端的角色。本发明在实现干扰对齐的同时，进一步提高了系统的吞吐量。
【专利说明】一种干扰对齐预编码矩阵和接收滤波器的生成方法及系统
【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矩阵和接收滤波器的生成方法及系统。
【背景技术】
[0002]随着电子商务和多媒体业务在无线通信领域的广泛应用，接入无线网络的设备不断增加且吞吐量需求也不断增大，从而对现有的无线网络带宽资源提出了巨大的挑战，造成传统蜂窝技术不能适应高速增长的数据业务。因此，如何在频谱资源有限且功率受限的条件下，满足日益增长的用户数、保持网络吞吐量和可靠性，并且高效地解决用户间干扰成为下一代无线网络的核心研究课题。
[0003]干扰对齐是结合收发机设计的一种信号处理和优化方法，该方法是在发送端利用信道状态信息，对信号进行预处理，将干扰信号压缩到一个维数较低的干扰子空间中，同时在接收端使得接收滤波器正交于该干扰子空间，使得接收端能够方便地从信号子空间获得期望的信号，而不受干扰信号的影响。
[0004]目前常用的一种干扰对齐方法(基于最小化干扰泄露的干扰对齐方法，简称IA方法)先选取任意的预编码矩阵，通过不停地迭代更新预编码矩阵和接收滤波器，使得在原始信道和对偶信道中每次迭代泄露的干扰信号功率最小，直至最后收敛从而完成干扰对齐。在该方法中，泄露的干扰信号功率表示如下:
[0005]
【权利要求】
1.一种干扰对齐预编码矩阵和接收滤波器的生成方法，包括: 重复执行以下过程直到泄露的干扰信号功率小于预定阈值或者迭代次数达到预定次数: 在根据接收端的干扰协方差矩阵得到该接收端的接收滤波器之后，根据最大化系统吞吐量修改该接收滤波器并且交换发射端和接收端的角色；以及，在根据发射端和接收端的角色互换后的接收端的干扰协方差矩阵得到该接收端的接收滤波器之后，根据最大化系统吞吐量修改该接收滤波器并且再次交换发射端和接收端的角色。
2.根据权利要求1所述的方法，包括: 步骤I)、根据接收端的干扰协方差矩阵得到该接收端的接收滤波器并且计算系统吞吐量对该接收滤波器的共轭梯度，根据该共轭梯度修改该接收滤波器，交换发射端和接收端的角色并且将该修改后的接收滤波器作为发射端的预编码矩阵； 步骤2)、根据发射端和接收端的角色互换后的接收端的干扰协方差矩阵得到该接收端的接收滤波器并且计算系统吞吐量对该接收滤波器的共轭梯度，根据该共轭梯度修改该接收滤波器，再次交换发射端和接收端的角色并且将该修改后的接收滤波器作为发射端的预编码矩阵； 步骤3)、执行步骤I)和步骤2)直到泄露的干扰信号功率小于预定阈值或者达到预定的迭代次数，从而得到发射端的预编码矩阵和接收端的接收滤波器。
3.根据权利要求2所述的方法，在步骤I)和步骤2)中，根据计算得到的系统吞吐量对接收滤波器的共轭梯度，该共轭梯度在格拉斯曼流形投影后得到的测地线方向修改该接收滤波器。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，根据下式计算系统吞吐量对接收滤波器的共辄梯度:
其中，K为小区个数，VtR R表示系统吞吐量对接收端k的接收滤波器Uk的共轭梯度，Hkl表示发射端I到接收端k的信道矩阵，V1表示发射端I的预编码矩阵，σ 2表示用户接收到的噪声功率，d表示发射端发送给接收端的数据流个数。
5.根据权利要求2或3所述的方法，在步骤I)和步骤2)中，根据共轭梯度修改接收滤波器包括: 步骤A)、将共轭梯度投影到格拉斯曼流形的切空间，得到VfR = (IN -U4Uf) VkR; 其中，ViR表示系统吞吐量对接收端k的接收滤波器Uk的共轭梯度，N表示用户的天线个数； 步骤B)、根据下式计算矩阵Vfi?的奇异值分解:
其中，G是经过奇异值分解得到的左奇异分量，F是得到的右奇异分量； 步骤C)、根据下式修改该接收滤波器:
Uk = UkF (cos Σ t) Fh+G (sin Σ t) Fh
其中，t表示移动的步长且为正数。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤2)还包括: 在修改接收滤波器之后，根据下式修改移动的步长t:
t = Y t 其中，Y是大于零小于I的数。
7.根据权利要求1-3中任何一个所述的方法，在步骤3)中，根据下式计算泄露的干扰信号功率:
其中，
+K为小区个数,Trace [.]表示矩阵的迹,Uk表示接收端k当前的接收滤波器，Hkl表示发射端I到接收端k的信道矩阵，以及V1表示发射端I当前的预编码矩阵。
8.根据权利要求2或3所述的方法，还包括: 在第一次执行步骤I)之前，选取发射端的预编码矩阵。
9.一种干扰对齐预编码矩阵和接收滤波器的生成系统，包括用于重复执行以下过程直到泄露的干扰信号功率小于预定阈值或者迭代次数达到预定次数的装置: 在根据接收端的干扰协方差矩阵得到该接收端的接收滤波器之后，根据最大化系统吞吐量修改该接收滤波器并且交换发射端和接收端的角色；以及，在根据发射端和接收端的角色互换后的接收端的干扰协方差矩阵得到该接收端的接收滤波器之后，根据最大化系统吞吐量修改该接收滤波器并且再次交换发射端和接收端的角色。
10.根据权利要求9所述的系统，所述装置包括: 第一计算设备，用于根据接收端的干扰协方差矩阵得到该接收端的接收滤波器并且计算系统吞吐量对该接收滤波器的共轭梯度，根据该共轭梯度修改该接收滤波器，交换发射端和接收端的角色并且将该修改后的接收滤波器作为发射端的预编码矩阵； 第二计算设备，用于根据发射端和接收端的角色互换后的接收端的干扰协方差矩阵得到该接收端的接收滤波器并且计算系统吞吐量对该接收滤波器的共轭梯度，根据该共轭梯度修改该接收滤波器，再次交换发射端和接收端的角色并且将该修改后的接收滤波器作为发射端的预编码矩阵； 迭代设备，用于执行第一计算设备和第二计算设备直到泄露的干扰信号功率小于预定阈值或者达到预定的迭代次数，从而得到发射端的预编码矩阵和接收端的接收滤波器。
【文档编号】H04L1/00GK104202278SQ201410428771
【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