[发明专利]一种应用于部分连通MIMO干扰广播信道的干扰对齐方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信物理层技术领域，具体地说，本发明涉及一种应用于部分连通MIMO干扰广播信道的干扰对齐方法。

背景技术

多输入多输出(Multi-input Multi-output；MIMO)是一种用来描述多天线无线通信系统的抽象数学模型，能利用发射端的多个天线发送信号，同时在接收端用多个天线接收并解调原信息。众所周知，在多小区蜂窝网络下行通信中，每个小区内的基站在同一个资源块上同时服务多个用户，整个系统中不仅存在小区间干扰，还存在小区间用户干扰，而干扰会影响信号接收质量，降低整个系统容量，本文中，将这种信道称为MIMO干扰广播信道。

现有的干扰管理的技术，如频分复用(FDMA)，时分复用(TDMA)和码分复用(CDMA)主要是通过信号的正交化来消除干扰信号对期望信号的影响。然而，当K个用户共享频谱资源时，这种处理方法只能做到将频谱资源在K个用户之间进行分配。当用户数量很大时，每个用户所能获得的频谱资源仍然非常有限。所以人们提出了一系列新的干扰管理技术，包括干扰对齐，干扰随机化，干扰协调/回避和干扰消除等。其中，干扰对齐技术是将信号空间划分为期望信号空间和干扰信号空间两个部分，在发射端通过预编码技术使干扰信号在接收端对齐到干扰信号空间，从而使得有用信号传输时不会受到任何干扰，消除干扰信号对期望信号的影响，达到提高整个系统容量的目的。目前，干扰对齐(Interference Alignment，IA)技术主要有闭合算法和迭代算法。

现有的闭合算法仅针对全连通的MIMO干扰广播信道系统而设计。对于一个全连通的MIMO干扰广播信道系统模型，假设该模型中包含L个小区，每个小区包含一个基站(BS)，第j个小区包含K_j个用户，其中j＝1,…,L，而且第j个小区的基站在同一资源块上服务K_j个用户。小区j中基站配置M_j根天线，每个用户配置N_j根天线。众所周知，闭合算法中要求解下列方程式(1)，以获得每个小区的每个用户的接收滤波器：

公式(1)中，F_j为的矩阵，

公式(1)中，

其中，为从基站i到小区j中用户的第s个有效小区间干扰信道,

s＝1,2，…，t_j,i。

为小区j中用户k的接收滤波器,

k＝1,2，…，K_j。

公式(1)中，

其中，

S＝1,2,…t_j,i

其中，为从基站i到小区j中受干扰用户的小区间干扰信道对齐到的数目，且需满足：

当对于任意的有

其中表示基站i到小区j中k用户间的信道矩阵，并且矩阵中的所有元素服从独立同分布(i.i.d)的复高斯分布

在根据方程式(1)获得各用户的接收滤波器后，再设计基站的预编码矩阵，使得使其正交于有效ICI信道、IUI信道、ISI信道，即基站j给用户k传输第m数据流时的预编码矩阵需满足式(2)

其中

其中和为小区j中用户k解调第m个数据流的接收滤波器。

通过上述方程式(1)、(2)，可以较为快速地得出每个小区的每个用户的接收滤波器，并进而得出基站的预编码矩阵，从而将所有用户的干扰信号在接收端对齐到一个限定的空间(可称为有效小区间干扰信道)，消除干扰信号对期望信号的影响，达到提高整个系统容量的目的。

然而，在实际系统中，MIMO干扰广播信道系统往往并不是全连通MIMO干扰广播信道系统，而是部分连通MIMO干扰广播信道系统，即由于路径损耗和空间相关性的影响，某些接收端和其它小区的发送端之间并不存在干扰，因此只是部分连通。这种情况下，如果直接应用现有的干扰对齐闭合算法，会导致基站天线资源的浪费。

而迭代算法能够适应部分连通MIMO干扰广播信道系统，但是它需要依次求解发射端的预编码矩阵和接收端的接收滤波器并反复交替迭代直至收敛，其算法复杂度很高且可实现性差。

发明内容

本发明的任务是提供一种能够克服上述缺陷的适应于部分连通MIMO干扰广播信道的干扰对齐方法。