[发明专利]基于干扰置零的任意消息拓扑MIMO系统最优天线配置方法

说明书

本发明提出了基于干扰置零的任意消息拓扑MIMO系统最优天线配置方法，对任意消息类型(广播、多播、单播)下多发多收(MTMR)多输入多输出(MIMO)系统基于干扰置零技术进行最优天线配置，并提供了一个通用的计算公式。提出用系统消息拓扑矩阵分析天线配置，基于发射端干扰置零技术(IN)得到每个接收端所需最少天线，然后进一步得到每个发射端所需最少天线。该方案的具体过程为：将干扰消息置于对应信道的零空间的交空间，根据交空间的维度特性分析最优天线配置问题。通过仿真系统的和速率得到仿真最大空间复用增益，结果表明，理论复用增益与仿真复用增益基本一致，证明了该方法的可行性。

技术领域

本发明涉及发射机干扰置零和接收机线性迫零方法，更具体地，涉及发射机消除干扰消息和接收机解码期望消息的方法。

背景技术

多天线系统可以增大容量，但是天线过多也将增加成本，在保证系统容量的情况下，使系统所需天线数量最少成为了研究要点。目前使用干扰对齐和基于零空间的交的迫零技术配置系统天线的研究不少，但都是特殊网络系统或者要求网络是对称的，且干扰对齐技术要求发射机和接收机都就要全局的信道状态信息，对任意消息拓扑MIMO系统最优天线配置的研究寥寥无几。本发明即是针对任意消息拓扑MIMO网络的天线数量提供了配置方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种任意消息拓扑MIMO系统天线数量的配置方法，解决非对称等网络天线配置的问题。用系统消息拓扑矩阵分析天线配置，基于发射机干扰置零技术(IN)得到每个接收机所需最少天线，然后进一步得到每个发射机所需最少天线。该方法的具体过程为：将干扰消息置于对应信道的零空间的交空间，根据交空间的维度特性分析最优天线配置问题，最后用系统消息拓扑矩阵元素及其行和、范数等表示最优天线配置。根据发射机发送的消息种类讨论了发射机的天线配置方法，最终得到了发射机天线总数的一般表达式。

具体地，本发明通过以下方法实现上述目的：

发射机消除干扰消息和接收机解码期望消息的方法，包含以下步骤：

S1、根据信道模型、发射机发射的消息种类(单播、多播、广播)，确定系统消息拓扑；

S2、对将每个干扰消息置于对应信道的零空间的交空间，根据交空间的维度特性分析最优天线配置问题，然后用步骤S1中消息拓扑矩阵元素及其行和、范数等表示最优天线配置；

S3、对发射机信号线性预编码，在接收机通过迫零方法得到线性解码矩阵，然后解码出期望消息；

S4、用系统消息拓扑矩阵的行和、列和、元素、范数等表示网络的最优天线配置；

S5、对系统的和速率随着系统发送信噪比的变化情况仿真，曲线斜率就是系统的复用增益；

优选地，所述步骤S1进一步包含以下步骤：

S1.1、M×N用户MIMO系统，D₀、D₁和E_k分别表示系统的广播消息拓扑矩阵、单播消息拓扑矩阵以及第k个多播消息的拓扑矩阵，各种消息拓扑矩阵表示方法如下：

矩阵的第i行表示接收机i所接收到的消息，矩阵的第j列表示发射机j所发送的消息；d_0j表示发射机j发送的广播消息，j∈{1,2,…,M}；d_ij为发射机j发送给接收机i的单播消息数量，i∈{1,2,…,N}；表示发射机j发送给接收机i的第k个多播消息，k∈{1,2,…,K}，K为发送多播消息最多的发射机发送的多播消息的个数，令若发射机j发送了至少k个多播消息，对于接收机i，若为期望消息，则若为干扰消息，那么若发射机j发送的多播消息少于k个，那么

S1.2、为了不失一般性，系统的消息拓扑矩阵表示方法为：