[发明专利]用于多基站协作系统的波束成型矩阵的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种无线通信技术领域的方法，具体是一种用于多基站协作系统的波束成型矩阵的优化方法。

背景技术

下行链路多基站协作技术可以有效的消除小区间干扰，改善系统的公平性及增加系统的频谱效率。然而，有关多小区协作技术的实现却存在着两个重大的问题：为了实现基站间协作，网络后台需要很大的回程容量来完成基站间的信息交换；同时在系统的收、发端已知系统的信道状态信息的程度，也是影响系统性能的一大重要因素。因此，在网络后台回程容量有限且发射端只有部分状态信息的情况下，如何有效的设计波束成型矩阵，以减少小区间干扰，提高系统的容量，是目前多小区协作系统中的主要研究课题之一。

在传统的多小区系统中，每个用户均只由小区所属的基站服务。目前，随着通信技术的发展，系统所要求达到的数据传输速率越来越高(LTE-Advanced技术参数要求：下行峰值速率为1Gbps)。一般认为多基站联合传输信息，在满足同步要求的前提下，用户服务质量可以得到改善，特别是小区边缘的用户。然而，多基站联合传输需要很大的后台回程容量，用于基站之间交换信息。而多基站协调波束成形处理，可以有效抑制小区间干扰，同时基站之间所需交换的信息较于多基站联合传输技术要少，但是用户得到的服务质量较于多基站联合传输差一些。因此，采用多基站协调波束成形技术，有时候难以满足用户需要的服务要求，特别是信道质量较差的用户。

经过对现有技术的检索发现，在Antti的文章“On the Value of Coherent andCoordinated Multi-cell Transmission”(参见“ICC Workshops 2009，，June 2009，pp.1-5”)中，比较了采用五种传输技术(其中包括：多基站一致联合传输、查找式多基站协调单基站传输、固定式多基站协调单基站传输、固定式非协调单基站传输以及TDMA单基站传输)时，系统的速率和与相关系数(相关系数定义为本小区内用户大尺度衰落与协作小区内用户大尺度衰落之间的比值)之间的关系。而在Illsoo Sohn的文章“A Graphical Model Approach to DownlinkCooperative MIMO Systems”(参见“IEEE Globecom，2010”)中，作者提出中新的协调波束成形技术：基站分别选择与本基站用户信道最匹配的波束成形矢量以及对别的小区干扰最强的波束成形矢量；在最后基于BP(Belief Propagation)算法抉择最终的波束成形矢量。

但是该现有技术很少基于系统的开销考虑协作处理方式的选择。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于多基站协作系统的波束成型矩阵的优化方法，采用分布式的基站协作选择方式，选择在用户端根据信道状态信息及相关的干扰信道选择协作基站：用户可以选择是否要求基站联合相邻基站协作传输，同时根据自身信道增益与干扰信道增益选择对用户造成干扰较大的基站协作；基站根据反馈的信息，以服务质量最好的原则决定最终选择被协作的方式，实现平衡用户间的服务质量要求。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

步骤一：在多小区MIMO系统中设置初始参数；

所述的多小区MIMO系统是指：K个用户随机分布在多小区系统中，并使用同一频段的信道进行通信，每个用户带有N_r接收天线数，每个基站带有N_t发射天线数，多小区系统中总共有N_b个基站；

所述的信道为平坦衰落信道，在传输周期内信道不变。

所述的初始参数包括：协作基站数和自适应协作策略，其中：协作基站数指的是在整个系统中，协作小区中包含的基站数。由于本发明考虑两种协作方式：联合传输技术(Jointprocessing)和协调波束成型技术(coordinate beamforming)。自适应协作策略的定义为：基站将根据两种协作方式下虚拟上行链路的信道质量选择一种协作方式。

步骤二：用户端进行信道估计得到信道状态信息1≤k≤N_i，其中h_k，i为M×1矩阵，表示基站i到k的信道矩阵；

所述的信道估计是指：用户根据接收到来自基站的导频信号估计出基站与用户之间的信道。本发明假设用户端对信道的估计误差为0，即用户端获得完全的信道状态信息。