[发明专利]LTE-A系统中CoMP下的协调波束成形方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种先进的长期演进(Long Term Evolution-Advanced简称LTE-A)系统中在协作多点传输(Coordinated Multi Point transmission/reception简称CoMP)技术条件下的协调波束成形方法。

背景技术

LTE-A系统中小区内用户间同频干扰可以通过资源分配算法有效地消除，但是在多小区系统中，相邻小区边缘用户间同频干扰依然存在，属于不同小区的用户在相同的时频资源上容易发生冲突，成为小区边缘用户吞吐量进一步提高的主要障碍之一。

为了进一步有效地抑制小区间干扰，LTE-A系统中引入了CoMP技术。由于CoMP技术可以在多个小区间共享信道和数据信息并在这些信息的基础上优化多个小区的整体系统性能，相比于在单小区基础上确定传输方案的LTE系统，其有效改善了边缘用户的性能。协调波束成形技术是下行CoMP技术中的一种，在该种技术下，协作基站只需要共享信道信息，不需要共享数据信息，所要传输的数据信息只能由服务小区所在的基站进行发送，数据信息并不在多个基站之间共享，协作簇内的基站各自服务各自的用户，即一个用户只由一个基站服务，如何进行波束成形则是由协作基站共同决定的。

目前，多小区波束成形技术主要是多小区的块对角化(Block Diagonalization简称BD)算法，此算法是将若干个协作基站和他们服务的用户等效为一个虚拟多输入多输出(Multiple Input Multiple Output简称MIMO)系统，然后再将BD算法应用于此等效系统，但是必须满足接收天线总数必须小于等于发送天线数，不得不限制服务用户的人数，并且根据协调波束成形技术的特点，要求用户的数据只能由服务小区所在的基站进行发送，即一个用户只由一个基站服务，因此就无法形成一个虚拟MIMO系统，所以BD算法也就很难实现多小区协调波束成形技术。

另外，将基于用户泄漏信号最小(Signal to Leakage and Noise Ratio简称SLNR)准则应用于多小区协调波束成形，用户进行波束赋形时，要求泄露到其他用户的信号能量最小。该算法无用户数目和收发天线数目限制，但其缺点是用户吞吐量不高，仅仅减少了泄露信号的能量。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种适用于LTE-A系统的多小区协调波束成形方法。实现本发明目的的基本思想是：将SLNR准则应用于多小区系统，协作小区共享码本，基站不仅仅要根据SLNR准则找到对相邻小区同频用户干扰最小的波束成形向量，而且也要根据最大信噪比(Signal Noise Ratio简称SNR)准则找到使用户信号能量最大的波束成形向量，然后在码本空间中找出到以上两个向量距离之和最小的码字作为用户的波束成形向量。

本发明的方法包括如下步骤：

一种LTE-A系统中CoMP下行小区协调波束成形方法，包括如下步骤：

(1)确定参与CoMP的M个基站BS_m，m＝1，…，M和协作小区中的M个同频用户，共享码本C＝(c₁，c₂，…，c_N)，每个基站有N_t个发送天线，每个用户有N_r个接受天线，目标用户i由基站BS_i服务；

(2)基站BS_i通过上，下行信道的互易性，得到BS_i到目标用户的信道状态矩阵和BS_i到其他同频用户的信道状态矩阵j＝1，…，M，j≠i，然后计算

(3)对相关矩阵进行SVD分解并求出其最大特征值对应的特征向量

(4)计算l＝1…N，c_l∈C得到d₁，…，d_N，找到d＝min{d₁，d₂，…，d_N}所对应的码字记为其中，‖·‖_F代表取Frobenius范数，H代表取共轭；

(5)计算l＝1…N，c_l∈C得SLNR_i，1，…，SLNR_i，N找到所对应的码字记为代表接收到的高斯白噪声的均值；

(6)如果则就作为用户的波束成形向量F_i，否则执行步骤(7)；