一种分层异构多小区MIMO系统干扰消除方法及装置与流程

技术特征：

1.一种分层异构多小区MIMO系统干扰消除方法，所述分层异构多小区MIMO系统包括一个宏小区和在所述宏小区覆盖范围内的多个微小区，其特征在于，包括如下步骤：

对微小区用户分组，针对微小区用户设置第一接收滤波矩阵，将宏小区基站对同一微小区的干扰对齐到相同的信号空间；

对宏小区基站的发射信号进行第一预编码，消除宏小区基站对微小区用户的干扰；

针对宏小区用户设置第二接收滤波矩阵，消除宏小区的用户间干扰；

对微小区基站的发射信号进行第二预编码，消除微小区基站对宏小区用户的干扰以及同一微小区内其它用户的干扰。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对微小区用户分组，针对微小区用户设置第一接收滤波矩阵，将宏小区基站对同一微小区的干扰对齐到相同的信号空间，包括：

计算宏小区基站对微小区用户的分组，公式如下：

$\begin{array}{cc}{G}_l=span\left\{{\left(H_{l,1}^0\right)}^H{U}_{l,1}\right\}=span\left\{{\left(H_{l,2}^0\right)}^H{U}_{l,2}\right\}=L& span\left\{{\left(H_{l,K_1}^0\right)}^H{U}_{l,K_2}\right\}\end{array}$

其中，G_l表示宏小区基站对微小区l内所有用户的干扰信号，宏小区的编号为0，微小区的编号为1,L,L，为从宏小区基站到用户(l,i)的信道矩阵，用户(l,i)表示第l个微小区中第i个用户；U_l,i为微小区l中用户i的接收滤波矩阵，K₁为宏小区的用户数量，K₂为微小区中的用户数量；

将宏小区基站对同一微小区的干扰对齐到相同的信号空间，通过如下干扰对齐公式计算：

$\left[\begin{array}{ccccc}{I}_{N_1}& -{\left(H_{l,1}^0\right)}^H& 0& L& 0\\ I_{N_1}& 0& -{\left(H_{l,2}^0\right)}^H& L& 0\\ M& M& M& O& M\\ I_{N_1}& 0& 0& L& -{\left(H_{l,K_2}^0\right)}^H\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{G}_l\\ U_{l,1}\\ U_{l,2}\\ M\\ U_{l,K_2}\end{array}\right]=F_l{X}_l=0;$

其中，为(N₁×N₁)的单位矩阵，且

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对宏小区基站的发射信号进行第一预编码，消除宏小区基站对微小区用户的干扰的步骤，包括：

通过如下第一预编码公式进行计算，V₀表示宏小区基站的发射信号预编码后的信号，

V₀＝null([G₁ G₂ L G_L])。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述针对宏小区用户设置第二接收滤波矩阵的步骤，包括：

对宏小区用户α的第d个子数据流，其宏小区用户接收滤波矩阵公式为：

U_0,α,d＝ν₁(Q_0,α,d)

其中

$Q_{0,\mathrm{\α},d}=\underset{\mathrm{\β}=1}{\overset{K_1}{\Σ}}\underset{p=1}{\overset{D}{\Σ}}{H}_{0,\mathrm{\α}}^0{V}_{0,\mathrm{\β},p}{V}_{0,\mathrm{\β},p}^H{\left(H_{0,\mathrm{\α}}^0\right)}^H-H_{0,\mathrm{\α}}^0{V}_{0,\mathrm{\α},d}{V}_{0,\mathrm{\α},d}^H{\left(H_{0,\mathrm{\α}}^0\right)}^H$

其中，为从宏小区基站到宏小区用户(0,α)的信道矩阵，V_0,β,p表示宏小区用户β的第p个子数据流的预编码矢量，V_0,α,d表示宏小区用户α的第d个子数据流的预编码矢量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对微小区基站的发射信号进行第二预编码的步骤，包括：

通过以下第二预编码公式进行计算：

$V_{l,i}=null{(\[\begin{array}{ccccc}{\left(U_{0,1}^H{H}_{0,1}^l\right)}^H& L{\left(U_{0,K_1}^H{H}_{0,K_1}^l\right)}^H& {\left(U_{l,1}^H{H}_{l,1}^l\right)}^{H}L& {\left(U_{l,k}^H{H}_{l,k}^l\right)}^{H}L& {\left(U_{l,K_2}^H{H}_{l,K_2}^l\right)}^H\end{array}\])}_{l\≠k}$

其中，宏小区的用户数量为K₁，微小区l中的用户数量为K₂，为从微小区基站l到宏小区用户(0,α)的信道矩阵，α＝1，…，K₁；U_l,i为微小区l中用户i的接收滤波矩阵，为从微小区l到用户(l,i)的信道矩阵，i＝1，…K₂。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述干扰对齐公式中F_l的维度为K₂N₁×(N₁+K₂M₂)，需要满足：

其中宏小区基站数量分别为N₁，微小区用户数量为M₂，每个微小区中的用户数量为K₂。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一预编码公式中，[G₁ G₂ L G_L]的维度为：N₁×L，每个宏小区用户的自由度为D₁，需要满足条件：N₁≥L+K₁D₁，K₁为宏小区的用户数量，宏小区用户数量为M₁。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述宏小区用户接收滤波矩阵公式中，需要满足M₁≥K₁D₁。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二预编码公式中V_l,i的维度为N₂×(K₁D₁+K₂-1)，需要满足的条件为：N₂≥K₁D₁+K₂，N₂为微小区基站数量。

10.一种分层异构多小区MIMO系统干扰消除装置，所述分层异构多小区MIMO系统包括一个宏小区和在所述宏小区覆盖范围内的多个微小区，其特征在于，包括：

微小区接收滤波矩阵设置单元21，用于对微小区用户分组，针对微小区用户设置第一接收滤波矩阵，将宏小区基站对同一微小区的干扰对齐到相同的信号空间；

宏小区预编码单元22，用于对宏小区基站的发射信号进行第一预编码，消除宏小区基站对微小区用户的干扰；

宏小区接收滤波矩阵设置单元23，用于针对宏小区用户设置第二接收滤波矩阵，消除宏小区的用户间干扰；

微小区编码单元24，用于对微小区基站的发射信号进行第二预编码，消除微小区基站对宏小区用户的干扰以及同一微小区内其它用户的干扰。