[发明专利]一种基于最大化虚拟信噪比的分布式协作波束赋形方法

说明书

技术领域：

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种小区间进行协作的基于最大虚拟信噪比的分布式协作波束赋形方法(Coordinated Beamforming,CB)。

背景技术：

为了更好应对日益增长的需求，3GPP组织于2004年12月正式开始了第三代移动通信(3G)长期演进(Long Term Evolution,LTE)系统的标准化工作。IEEE 802.16工作组也开始进行WiMAX演进系统IEEE 802.16m标准的讨论。这些演进系统要实现的频谱效率相对3G系统会有质的飞跃。

为了解决更高的要求，国际电联（International Telecommunication Union,ITU）对未来移动通信系统(IMT-Advanced)提出了更为长远的目标与展望：系统可用的最大带宽将为100MHZ；在固定和低速率移动的热点覆盖场景下能提供1Gbit/s的速率，在高速移动的广域覆盖场景下提供不低于100Mbit/s的速率；相应的频谱效率应能达到5～20bit/s/Hz。

相应的为了保证LTE及其后续技术的长久生命力，同时也为了满足IMT-A和未来通信的更高需求，3GPP开始了LTE的平滑演进LTE-Advanced(以下简称LTE-A)的研究，并将其作为4G的首选技术，为了满足上述要求，LTE-A引入载波聚合、多天线增强、中继技术和多点协作传输(Coordinated Multipoint transmission,CoMP)等关键技术。

协作波束赋形技术作为其中的一个关键技术多点协作子问题，近些年也随着要求，而得到了不断的发，很多组织机构都对其进行了研究。对于协作调度/波束赋形技术，很多企业给出了一些方案，NEC公司，分析了当前CoMP几种技术，对CoMP下容量上线进行了分析。摩托罗拉公司，提出了一种基于信露比的迭代算法。ZTE提出的协作波束赋形算法中，比较了几种发送端权值调整的方法，对比了局部预编码、全局预编码、SFBC+Beamforming后，发现SFBC+BF性能最好。三菱公司对ZF、JLS、CISVD三种算法进行了仿真分析，对比总结出CISVD性能最好，但是需要迭代，而JLS基本也能达到和CISVD差不多的性能。

很多关心这一技术的实验室、研究院等科研机构也发表了很多文章，来讨论这一技术。对于SIMO（发送端多天线接收端单天线，multiple-input single-output）情况下，实际上是属于上行接受波束赋形的范畴，经典的接受波束赋形算法在一些文献中有研究，作者提出了两种算法MVDR和MMSE。对于MISO情况下的发送波束赋形，其主要想法是把下行MISO问题转化为上行SIMO接受波束赋形问题，是一种对偶问题，后来又有人应用对偶理论，在MIMO情况下讨论了波束赋形问题。实际上波束赋形，主导思想是，在最大化自己接受功率的时候，尽量减少对别的协作小区用户的干扰，其实是一个利己利他的博弈，结合博弈论对MISO、MIMO情况下的波束赋形算法进行了讨论。还有最近比较热门的分布式干扰对齐算法，，当前研究的最热门的就是分布式算法，因为分布式算法更能体现出协作节点之间的独立来，小区之间需要更少的共享信息，更能体现出波束赋形该算法应用于实际的优势，所以现在很多文献提到的算法基本都是趋于分布式的。

现在比较热门的分布式波束赋形算法，尤其是MISO情况，加权和速率时候，虚拟VSINR，现有算法要不是没有根据和速率加权值进行设计波束赋形值，要不是计算过程繁琐，需要进行矩阵运算和迭代。本发明主要针对这个问题进行改进。

发明内容：

本发明，针对上述的基于最大化VSINR(虚拟信噪比，virtual signal-to-interference-plus-noise ratio)现在的协作波束赋形进行了一些改进，使其更好应用于实际中。

本发明采用如下的技术方案，包括如下步骤：

一种基于最大虚拟信噪比的分布式协作波束赋形方法，包括如下步骤：

1)在多小区MISO系统中设置初始参数，包括：加权和速率的加权值w，信噪比SNR，固定的发送功率，根据SNR计算得到的噪声；

2)根据上面设定的初始参数，生成独立非相关的信道h；根据发送功率和当前的SNR，计算得到噪声方差N₀；

3)使用加权和速率的加权值w，得到一组相应的虚拟信噪比VSINR分母干扰项权值系数α，根据VSINR可以得到一个初始的发送波束赋形矢量；

4)加权和速率对其中一个基站的发送波束赋形矢量求偏导；