[发明专利]基于有效信道参数半正交的干扰消除方法

说明书

技术领域

本发明涉及小区间和小区内干扰对齐技术，更具体地说，本发明涉及一种基于有效信道参数半正交的干扰消除方法。

背景技术

多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，简称MIMO)技术，就是一种典型的可以获得分集复用增益的全频复用的技术。但是在全频率复用的环境下采用MIMO技术时，来自邻小区的同频干扰、和小区内多用户的干扰，会严重影响期望用户的接收信噪比，导致通信系统的传输速率和的服务质量大大下降。通常情况下采用MIMO协作方式时，单小区用户之间最常用的干扰抑制技术包括：迫零波束成型(Zero Forcing Beam-Forming，简称ZFBF)、块对角波束成型(Block Diagonalization Beam-Forming，简称BDBF)；小区间的干扰抑制技术主要包括：干扰随机化、干扰消除、干扰协调等。目前，干扰对齐(Interference Alignment，简称IA)作为一个新兴的干扰管理技术，由于其冲击了传统的有线和无线网络的吞吐量限制的理论，而成为目前通信学界的研究热点。干扰对齐的本质是，将多个干扰信号对齐到小于干扰源数量的自由度空间上，使得有用信号占用的自由度空间更大。鉴于干扰对齐技术的优势，目前，有研究综合考虑小区内和小区间两种干扰并存的情况，依据干扰对齐的思想，提出一种双层预编码机制来实现小区间和小区内的干扰消除。具体来说，通过设计双层编码矩阵，其中一层预编码为固定预编码矩阵，使得邻小区干扰对齐在一个平面内；另一层预编码矩阵使得小区内用户间的干扰也落在同一干扰平面内。

然而，上述干扰消除方法存在以下问题：

1.干扰随机化只是白化了干扰，并没有真正的减少系统的干扰信号，带来的信噪比改善程度有限；

2.目前现有的干扰消除技术复杂度高、应用条件严格，而且只能消除一些强干扰源，而实际系统中干扰主要是由很多小的干扰叠加在一起产生的，因此这项技术在实际应用中效果有限；

3.小区间干扰协调技术可分为静态协调、半静态协调和全动态协调三种，这三种干扰协调方法仍然有一定的局限性，如频谱效率不高或者信令开销大等；

4.在上述干扰对齐方案中，各个小区协作用户是随机选择的。尽管通过设计固定预编码矩阵，可以保证完全消除小区间的干扰，但是小区内用户间的干扰不一定能很好的消除。这是因为采用迫零波束成型(ZFBF)计算预编码向量，其本质是通过空分多址(SDMA)的思想，找到处于干扰用户信道零空间的线性预编码矩阵，从而消除用户间的相关干扰。如果随机选择的用户信道相关性比较大，则ZFBF算法就不能得出夹角适宜的波束，用户间的干扰不能很好的消除。对此，对用户的直接信道参数(即发射端到接收端的信道参数)进行半正交选择可以获得较好的改善。但是针对本发明具体场景，从接收端来看，对有效信道参数(即接收端处理后的信道参数)进行半正交选择得到用户的集合，用户的平均容量会有更大的提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于有效信道参数半正交的干扰消除方法，其可实现干扰的消除和容量的最大化。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于有效信道参数半正交的干扰消除方法，包括以下步骤：

(1)小区α和邻小区β共同设定预编码矩阵P＝[f₁，f₂，…f_S，0，…0]_M*M，其中f₁，f₂，…，f_s表示任意S个M*1的标准正交基，M为发射天线数，且小区α和邻小区β的基站和所有用户已知P；

(2)小区α的基站分别发送第一信道估计信号和第二信道估计信号到小区α的所有N个用户和邻小区β的所有N个用户，小区α的所有N个用户接收第一信道估计信号，小区α中第k个用户根据第一信道估计信号计算第一信道估计值H_αk，其中k＝1，2…，N，邻小区β的所有N个用户接收第二信道估计信号，小区α中第k个用户根据第二信道估计信号计算第二信道估计值G_αk；邻小区β的基站分别发送第一信道估计信号和第二信道估计信号到小区α的所有N个用户和邻小区β的所有N个用户，邻小区β的所有N个用户接收第二信道估计信号，小区β中第k个用户根据第二信道估计信号计算第三信道估计值H_βk，小区α所有N个用户接收第一信道估计信号，小区β中第k个用户根据第一信道估计信号计算第四信道估计值G_βk；