[发明专利]一种基于最小化干扰投影矩阵核范数的干扰对齐方法

说明书

本发明涉及一种基于最小化干扰投影矩阵核范数的干扰对齐方法,包括如下步骤:步骤1随机生成干扰抑制矩阵，设定迭代次数；步骤2：正交标准化干扰抑制矩阵；步骤3：以干扰投影矩阵的核范数为目标函数，实现最小化投影模值，计算预编码矩阵；步骤4：通信方向逆转，收发双方角色互换；步骤5：正交标准化互易信道下的干扰抑制矩阵；步骤6：以干扰投影矩阵的核范数为目标函数，实现最小化投影模值，计算互易信道下的预编码矩阵；步骤7：判断是否进行完所有的迭代次数；如果是，正交标准化所有的预编码矩阵和干扰抑制矩阵；否则，返回步骤2。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于最小化干扰投影矩阵核范数的干扰对齐方法算法。

背景技术

多天线技术(Multi-input Multi-output,MIMO)通过发送端和接收端配置多根天线为通信系统引入了额外的自由度，提高了信道容量。但随着用户数量的增加，干扰严重限制了容量的提升。因此，干扰对齐技术应运而生。干扰对齐技术通过将接受端所有的干扰对齐在较小的空间里，提高系统的发送自由度，进而提升系统容量。理想干扰对齐首先要求干扰信号对齐到一定的子空间，然后在接收端通过迫零将干扰消除。

现有技术中，Cadambe V R和Jafar S A在IEEE Global TelecommunicationsConference，2008发表的《Approaching the Capacity of Wireless Networks throughDistributed Interference Alignment》提出基于信道互易性的最小干扰泄漏算法，通过收发双方多次迭代进行算法优化，但该算法只最小化干扰泄漏，并没有利用信干噪 比的作用，针对这一点，Gomadam K等人在IEEE Trans.Inf.Theory,2011发表的《A DistributedNumerical Approach to Interference Alignment and Applications to WirelessInterference Networks》描述了最大信干噪比算法，该算法将接收数据流的信干噪 比做为目标函数，提升系统的能量利用率。该算法在信噪比较低时，可以获得较高的信道容量，信噪比增加，速率的增加不如最小干扰泄漏快。Dimitris S.Papailiopoulos和AlexandrosG.Dimakis在IEEE Transactions on Signal Processing,2012发表的《InterferenceAlignment as a Rank Constrained Rank Minimization》给出了秩约束秩最小化算法(简记RCRM)将接收端经干扰抑制矩阵处理后的残留干扰信号的秩作为优化目标，并利用核范数作为秩的凸包络，通过最小化核范数实现干扰对齐。核范数等于奇异值之和，该算法优化本质是追求每个奇异值很小，使残留干扰信号维度降低。然而该算法中核范数优化极易受到奇异值大小的影响，并不能达到最大自由度。S Bazzi等人在IEEE 13th InternationalWorkshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications(SPAWC),2012发表的《Interference Alignment Via Minimizing Projector Distances OfInterfering Subspaces》提出最小干扰空间弦距离算法，该算法无需发送接收端联合设计，仅在发送端进行单边预编码矩阵设计，接收端只需简单的迫零处理，放宽了以往算法对信道互易性的严格要求。但该算法最小化接收端所有干扰空间的弦距离，随着用户的增加，这势必会增加算法的复杂度。例如当系统5个用户时，每个用户需优化4个干扰空间的距离，系统总优化20个空间距离；当用户数量增加一倍变为10个用户时，系统需优化90个空间距离。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于最小化干扰投影矩阵核范数的干扰对齐方法，能够有效解决干扰对齐方法存在的目标函数非凸的问题，并保证结果的全局最优性。

实现本发明目的的技术方案：