[发明专利]一种多小区MIMO系统中能效优先的干扰对准方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信的技术领域，特别涉及一种多小区多天线（MIMO）系统中能效优先的干扰对准方法。

背景技术

在多小区MIMO系统中，小区间干扰是抑制系统吞吐量提升的一个主要因素。当各个基站共享信道信息和数据信息时，小区间干扰可以转化为有用信号；当基站间只进行信道信息的共享时，协作波束成形则是抑制干扰从而提高频谱效率的有效方法。

如果进行协作的基站超过三个，同时每个用户都配备多天线，那么可以在接收端把来自其他不同小区的干扰对准到同一空间中，从而提高系统的复用增益。现有的干扰对准算法包括中心式干扰对准算法和分布式干扰对准算法。前者需要知道全局的信道信息，而后者则只需要知道局部的信道信息即可通过迭代来实现。这两种干扰对准算法由于都能够提高系统的复用增益，因此都可以用来提高系统的频谱效率。

随着无线数据业务的快速增多，能量效率，即单位能量的信息传输率（bits/j），正在成为一个越来越受关注的设计指标。MIMO技术已经被深入挖掘了其在提升频谱效率方面的潜力。然而，高频谱效率的传输策略却未必能带来高的能量效率。

尽管现有的高能效波束成形可以在单用户场景和单小区多用户场景下提升系统的能量效率，但到了多小区MIMO系统的场景下，由于小区间干扰的存在使得能效优化模型中的能效目标函数和数据率约束条件都是非凸的，因此难以用传统的方法进行优化。即便采用现有的干扰对准算法，虽然小区间干扰得以完全消除，优化模型中的能效目标函数和数据率约束条件从而可以分别转化为准凹和凸的，但由于功率分配并不是最佳的（从能量效率的意义上看），因此这样的方法仍旧会造成功率的损失。

已有的干扰对准算法提高了多小区MIMO系统的复用增益从而达到了很高的频谱效率，但是其能量效率却未必是最优的。

发明内容

本发明的目的是为了优化系统的能量效率，提出了一种多小区MIMO系统中能效优先的干扰对准方法，满足各用户的数据率需求下优化系统的能量效率。

本发明的一种多小区MIMO系统中能效优先的干扰对准方法，包括以下几个步骤：

步骤一：采用中心式干扰对准算法，在接收端把来自其他小区的干扰对准到同一个空间并彻底消除，从而得到发射、接收波束成形矩阵的解析解；

步骤二：根据能效最优准则，从步骤一中得到解析解中选取一组在给定各个用户数据率需求下使得系统能量效率最大的发射、接收波束成形矩阵；

步骤三：在满足各个用户的数据率需求的条件下，以最大化系统的能量效率为目标进行功率分配；

本发明的优点在于：

（1）实现复杂度低。在中心式干扰对准算法的基础上，只需要根据能效最优准则进行“择优”，然后进行功率分配即可实现；

（2）性能好。本发明方法的性能明显优于频分复用的方法。并且，与以最小化系统总发射功率为目标的功率分配方法相比，本发明方法在低数据率需求下明显更优，在高数据率需求下性能略有优势；

（3）适应性广。本发明所提出的多小区MIMO系统中能效优先的干扰对准方法是基于信道状态信息的预编码的设计方案，可以广泛应用于各类协作的干扰网络中。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明的多用户MIMO干扰信道原理图；

图3是本发明与其他方法的性能比较。

图中：

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种多小区MIMO系统中能效优先的干扰对准方法，流程如图1所示，包括以下几个步骤：

步骤一：采用中心式干扰对准算法，在接收端把来自其他小区的干扰对准到同一个空间并彻底消除，从而得到发射、接收波束成形矩阵的解析解。

如图2所示，图左端有三个发射机，图右端有三个接收机，每个发射机、接收机均配置M根天线。三个发射机分别发出数据流数为d₁,d₂,d₃的信号x₁,x₂,x₃，并满足：