[发明专利]TDD多用户MIMO系统中基于凸优化的鲁棒性传输优化方案及实现

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，在TDD-MIMO系统中，针对有信道互易性误差的情况，采用基于凸优化理论的预编码方法对下行信道发送数据进行处理，能够优化系统传输鲁棒性，提高系统容量。

背景技术

MIMO系统中，数据的预编码方式有很多种，从数学性质上，可以分为线性预编码和非线性预编码，从接收端的数目看，可以分为单用户预编码和多用户预编码，从发射端可以利用的信道状态信息（CSI）来衡量，可以分为发射端具有完全CSI、部分CSI以及完全不知道CSI的几种预编码。传统的预编码方式没有很好地对预编码进行设计，本发明采用的基于凸优化的鲁棒性传输优化方式能够在有信道误差的情况下，优化预编码，提高系统在最坏情况下的性能，从而优化系统传输鲁棒性。

发明内容

未来无线通信用户业务量的不断增长，服务质量的要求不断提高，MIMO系统的容量需求也越来越大，未来无线蜂窝网络通信将要求高频谱效率，大容量和更好的用户体验。一个小区需要适应更多的用户，这就要求限制小区干扰。由于一个基站要同时服务多个用户，多小区多用户网络存在小区内干扰，并且还有来自相邻小区的小区间干扰。在下行链路中，减小干扰的一个有效途径是一个基站配置多根天线并且发送预编码。这种预编码利用空间维度以确保不同用户的信号在接收端能够很容易地分离。对于预编码传输，基站需要用到信道状态信息。

信道互易性被认为是TDD系统优于FDD系统的一大优势，但在实际情况中，由于各种原因，不存在绝对的信道互易性。传统的无线网络是基于单小区的，其信号处理仅在本小区内的基站中独立完成，且没有考虑信道互易性误差情况，而在实际情景下，由于信道互易性误差，信道状态信息是不完全正确的，这是必须要考虑的，所以传统方法采用的波束成形和预编码技术不能有效对抗小区间干扰。这就使得我们要针对单小区模型如图1和多小区模型中如图2，提出一种新的方案，在不完美的信道状态信息模型中，减小小区间和小区内干扰。在发射端，利用预编码技术能够有效做到这一点，但传统的预编码技术不能很好的减小小区间和小区内干扰，于是我们提出一种新的预编码方法，将容量问题转化为MSE求解问题，再利用求得结果算出容量，基于凸优化理论，利用凸优化工具解决此类问题，找到最优解，从而更好地使小区间和小区内干扰最小化，提高系统性能。

图1中的主要干扰来自小区内干扰和噪声，图2的干扰主要来自小区内干扰、小区间干扰以及噪声，数据的传输过程如图3所示，发送信号首先经过预编码，经过信道和接收端均衡器到达接收端，得到接收信号。

对于多小区场景，主要解决的问题包括两种：

1、在满足每小区总发射功率限制的前提下，最大化最坏场景下的用户最坏容量；