一种多小区mimo系统协作干扰抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及多入多出（Mnro)通信系统，特别涉及多小区MMO系统的协作干扰抑 制设计。
【背景技术】
[0002] 多小区基站通过不同程度地分享信道状态信息（CSI)和用户数据，来实现多个基 站间数据信息的协作传输，其将传统上定义的干扰信息转化为对用户有用的期望信号，突 破了传统传输方式对频谱效率的限制。基站协作面对的主要问题是：如何选择协作基站， 以尽量低的复杂度优化系统的性能；基站协作往往需要交换信道状态信息和用户数据信 息，这对基站用户间的数据链路造成严重负担，如何简化信息的交换量也是难题之一；以及 M頂0系统中干扰抑制技术自身的复杂度以及外界条件对它的限制。
[0003] 根据基站间是否共享CSI和用户数据信息以及共享程度的大小，可以对MMO系统 进行不同的划分。如果基站间不共享CSI和用户数据信息，那么用户只和所在小区的基站 进行通信，各小区基站间不进行协作，也即称为中心用户（附图1)。如果小区基站间需要共 享CSI和用户数据信息，则为多小区协作处理模式；而又根据基站间信息共享的程度大小 分为多小区完全和部分协作模式。多小区完全协作模式，也称为基站协作的联合传输（附 图2)，是指基站间共享所有的CSI和用户数据信息，基站侧知道所有协作基站到各用户的 准确CSI，且联合确定预编码矩阵。多小区部分协作模式（如附图3)可能存在3种情况： ①基站间只共享CSI，不共享用户数据信息；②基站间只共享用户数据信息，不共享CSI;③ 基站间只共享部分的CSI和用户数据信息。
[0004] 对于多小区MIMO系统，就用协作技术进行干扰抑制而言，如果采用单小区模式则 只能消除小区内用户间干扰，而无法抑制小区间干扰；如果采用多小区完全协作处理模式， 由于基站间要共享所有的CSI和用户数据信息，必然会加大通信链路的工作量，而同时每 个用户受到干扰程度不尽相同，对于某些用户而言，其受到的小区间干扰非常小可以忽略 不计，那么此时完全可以采用单小区模式对它受到的干扰进行抑制，但将干扰信号以有用 信号的形式处理，势必会造成资源浪费；如果采用多小区部分协作处理模式，其基站间只 需要共享部分的信息，而如何选择协作基站、共享哪些信道状态信息和用户数据信息，又将 成为一个难题，这也将增大系统干扰抑制的复杂度。基于此，考虑将单小区模式和多小区完 全协作模式相结合来处理网络Mnro系统中用户干扰（附图4)。
【发明内容】
[0005] 发明目的：一种多小区MMO系统协作干扰抑制方法，采用单小区模式处理中心用 户受到的干扰，采用多小区完全协作模式处理边缘用户受到的干扰。
[0006] 为实现本发明的目的，其特征在于：
[0007] 协作干扰抑制方法，对于中心用户所受干扰采用基于块对角化技术的单小区模式 进行抑制，对于边缘用户所受干扰采用基于接收波束成形向量和块对角化技术的多小区完 全协作模式进行干扰抑制。
[0008] 本发明的技术方案：
[0009] 系统模型如附图4所示，假设共有C个小区，每个小区内共有B用户，基站端的发 射天线数为M，用户端接收天数为N。首先获取信道矩阵，具体地，基站j对用户（k，i)发 送源数据信息后，用户（k，i)估计每个基站的每根天线到自己的CSI，然后用户（k，i)将 CSI反馈给基站，基站依据CSI获得HfeC^v，iG{1，2, ? ? ?，B}，kG{1，2, ? ? ?，C}， 」￡{1，2，...，(：}，其中，1^)表示基站」到用户〇^)的信道矩阵，用户〇^)表示第1^个 小区中的第i个用户。假设信道经历时间和频率平稳衰落，每个元素相互独立且满足（0, 1) 的复高斯分布）。
[0010] 同时划分用户，一般按照用户到基站的距离或者用户受到的小区间干扰程度来划 分。设置一个用户临界的干扰功率门阙值，当用户受到的干扰功率小于门阙值时，用户为中 心用户，反之为边缘用户。最后进行干扰抑制。
[0011] 该方法的具体干扰抑制过程为：
[0012] 假设每个小区内有a个中心用户，b个边缘用户，其中B、a、b满足等式B=a+b。 用户（k，i)的接收信号可以描述为：
[0015] 其中，等式（1)表示中心用户的接收信号，等式（2)表示边缘用户的接收信号； S0^和分别表示基站k向中心用户、边缘用户发送的源通信数据；Vfcl)表示小区基站 发送端的预编码矩阵；Nfcl#P 分别表示中心用户、边缘用户受到满足（〇，1)的加性高 斯白噪声。
[0016] 等式⑴和⑵中的第一项表示用户（k，i)接收到的有用信号；第二项表示用户 (k，i)接收到的干扰信号（等式（1)中第二项前面部分表示中心用户（k，i)受到的来自 小区内其它）中心用户的干扰，后面部分表示中心用户（k，i)受到的来自小区内边缘用户 的干扰；等式（2)中第二项前面部分表示边缘用户（k，i)受到的来自小区内和小区间中心 用户的干扰，后面部分表示边缘用户（k，i)受到的来自小区内和小区间其它边缘用户的干 扰）；第三项表示用户（k，i)受到的信道噪声。
[0017] ①中心用户的干扰抑制
[0018] 根据式（1)，基站k为中心用户（k，i)设置的预编码矩阵vfel)选取原则为：
[0019] HfliXiil=OVmJm.,me：[\,B]_
[0020] 设定中心用户（k，i)的干扰信道矩阵:Afa (中心用户只受到所在小区内其它用户 带来的干扰）为：
[0022] 为满足式（3)，预编码矩阵必须在干扰矩阵的零空间里，则对fif进行奇异值分 解（SVD):
[0024] 其中，W/fc/)由右奇异值所对应的非零向量组成，它的列向量构成了干扰矩阵 非零空间；由干扰矩阵fif^右奇异值所对应的零向量组成，它的列向量构成了 的零空间的一组基集合；贝Ij预编码矩阵Vfe 的列可以由的列向量的线性组合来 表示。因此选择预编码矩阵Vfcl)为：
[0025] \j) =W(l" (6)
[0026] 则等效信道矩阵为：
[0030] 则基站k为中心用户（k，i)设置的预编码矩阵为：
[0032] 在中心用户接收端乘以接收矩阵(〇^n)H以后，中心用户（k，i)接收到的信号为：
[0033] Yiki =Aw^ikJ) +N{kt),fef1<|<? (10)
[0034] ②边缘用户的干扰抑制
[0035] 在这里可以将式（2)改写为：
[0037] 小区内边缘用户干扰抑制的处理采用接收端和发射端联合的方式。首先通过SVD 分解获得接收波束成形向量，然后利用接收波束成形向量消除小区外干扰，最后将信 息反馈给基站，在本小区基站利用块对角化（BD)技术消除边缘用户受到的小区内干扰。
[0038] 欲通过接收波束成形向量来抑制边缘用户受到的小区间干扰，需满足等式：
[0039] = 0Vm,i^m：,me[l,.S] (12)
[0040] 边缘用户（k,i)的受到的来自其它小区内用户的干扰矩阵为：
[0044] 式（14)中和分别为左奇异值的非零向量和零向量，（Cr^f张成 干扰信道矩阵的零空间，则的行向量线性组合可以构成接收波束成形向量，即有：
[0045] M； ,=U2ci