[发明专利]基于多天线技术的非对称TDD异构网络中跨层干扰减轻方法

权利要求书

1.基于多天线技术的非对称TDD异构网络中跨层干扰减轻方法，其特征在于，包括以下步骤：

■宏基站的下行传输；

步骤1宏基站对下行信道矩阵进行如下SVD分解：

其中为奇异值按照由大到小排列所构成的对角矩阵；若宏蜂窝下行链路传输个数据流，则宏基站下行传输的预编码矩阵T₀和宏用户解码矩阵可设计为

T0=V0‾0[×d0‾0],]]>

其中为前个列向量构成的矩阵；

步骤2宏基站将其所使用的预编码矩阵T₀广播给其覆盖区域内的所有picocell基站；

步骤3每个picocell基站根据宏基站的预编码矩阵T₀和自身的上行信道矩阵没计出最优的编解码矩阵；picocell用户的预编码矩阵和picocell基站的解码矩阵W_k的设计按照如下公式进行：

Tk‾=V~kk‾[×dkk‾],]]>

其中

H~k0=Hk0T0,]]>

Jk=U~kk‾,]]>

为矩阵第l个大特征值所对应的特征向量，和H_k0分别为picocell用户到picocell基站和宏基站到picocell基站的信道，为picocell上行链路传输的数据流个数；

步骤4picocell基站将求得的预编码矩阵发送给picocell用户；

步骤5picocell用户使用预编码矩阵进行上行传输；

步骤6picocell基站使用解码矩阵W_k解调用户的上行信号；

■宏基站的上行传输

步骤1宏基站对信道矩阵进行SVD分解：

其中为奇异值按照由大到小排列所构成的对角矩阵；若宏蜂窝上行链路传输个数据流，则宏基站上行传输的预编码矩阵和宏用户解码矩阵W₀可设计为

T0‾=V00‾[×d00‾],]]>

其中为前个列向量构成的矩阵；

步骤2宏基站将其所使用的解码矩阵W₀广播给其覆盖区域内的所有picocell基站；

步骤3每个picocell基站根据宏基站的解码矩阵W₀和自身的下行信道矩阵设计出最优的编解码矩阵；picocell基站的预编码矩阵T_k和picocell用户的解码矩阵的设计按照如下公式进行：

T_k＝Q_kD_k，

其中

Dk=V~k‾k,]]>

和H_0k分别为picocell基站到picocell用户和宏基站的信道矩阵，为矩阵第l个小的特征值所对应的特征向量，为矩阵Q_k的第l列向量，为picocell下行链路传输的数据流个数；

步骤4picocell基站将求得的最优解码矩阵发送给picocell用户；

步骤5picocell基站用预编码矩阵T_k发送下行信号；

步骤6picocell用户使用解码矩阵解调基站的下行信号；

2.如权利要求1所述的非对称TDD异构网络中基于多天线技术的跨层干扰减轻方法，其特征在于，在步骤3中，最优的编解码矩阵设计方法如下：

■宏蜂窝下行传输

步骤3.1根据宏蜂窝下行信道的SVD分解，宏基站的预编码矩阵T₀和宏用户解码矩阵设计按如下公式进行：

T0=V0‾0[×d0‾0],]]>

其中为宏基站下行链路传输的数据流个数；为奇异值按照由大到小排列所构成的对角矩阵，为前个列向量构成的矩阵；

步骤3.2为了最小化宏基站干扰的同时最大化来自picocell用户的有用信号，

picocell基站使用的解码矩阵W_k分成以下两步进行设计：首先使用矩阵来去除来自宏基站的干扰，然后使用矩阵来消除多流干扰；这样解码矩阵W_k表示为

为了最小化宏基站的干扰，矩阵S_k设计为

其中H~k0=Hk0T0,]]>和分别为矩阵第l个大特征值和其所对应的特征向量；定义picocell上行等效信道矩阵以及其SVD分解表示为

从而矩阵J_k和picocell用户的预编码矩阵分别可设置为：

Jk=U~kk‾,Tk‾=V~kk‾[×dkk‾];]]>

■宏蜂窝上行传输

步骤3.1宏基站用户的预编码矩阵和宏基站的解码矩阵W₀设计按如下公式进行：

T0‾=V00‾[×d00‾],]]>

其中为宏用户到宏基站的信道，为宏用户上行链路传输的数据流个数；

步骤3.2为了保护宏蜂窝的上行传输，所有的picocell基站需要降自身的传输信号对齐到宏蜂窝上行信号的零空间上，即picocell基站的预编码矩阵需满足下面式子：

同时，预编码矩阵T_k还需要最大化有用信号；因此T_k分成以下两步进行设计：首先使用矩阵Q_k将自身信号对齐到宏基站上行信号的零空间上干扰，然后使用矩阵D_k来最大化自身的信号；这样预编码矩阵T_k表示为

T_k＝Q_kD_k；

矩阵Q_k的设计分解成个子问题；具体地，最大化picocell下行信号中第l个数据流信号构建成如下的最优化问题：

s.t.

根据约束C1和C2，表示为

其中是引入的一个未知向量；这样目标函数改写为

其中为了最大化个数据流信号，表示为

其中为矩阵第l个小的特征值所对应的特征向量；定义picocell下行等效信道：

根据SVD波束成形，矩阵和D_k分别按如下式子计算

Dk=V~k‾k.]]>