[发明专利]基于稀疏低秩分解的拓扑干扰管理方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于稀疏低秩分解的拓扑干扰管理方法及装置，该方法采用稀疏低秩分解的数学模型建模干扰管理的问题，然后利用拓扑对齐矩阵的低秩性和误差矩阵的稀疏性，构建优化问题，求解最优的预编码矩阵和干扰抑制矩阵。本发明极大的降低了获取网络准确信道状态信息的复杂度和开销，降低了干扰管理的高计算量和高复杂度，同时，提高了自由度性能。

技术领域

本发明涉及一种通信干扰处理技术领域，具体涉及一种基于稀疏低秩分解的拓扑干扰管理方法及装置。

背景技术

在未来的无线通信系统中，人们对信息传输和通信速率的要求都在不断的提高，而干扰是影响网络频谱资源使用效率的主要因素之一。无线网络中的干扰是由无线信道的广播特性及多用户频谱共享所导致的信号相互叠加引起的，如果处理不当，干扰信号将会显著降低网络的吞吐量。因此，高效的干扰管理将成为提高网络性能的关键技术之一。传统的干扰管理方法是让每个用户独占一部分无线资源进行通信以避免干扰；但随着网络更加密集、更多层次、更灵活多变，这种传统的干扰处理方法将遇到网络容量提升的瓶颈问题。

基于信号空间理论的干扰对齐技术为解决这一瓶颈问题提供了新的思路。干扰对齐技术通过对发送端信号预编码和接收端信号干扰抑制，使得接收端干扰信号重叠，从而压缩干扰信号所占的资源；同时还将接收端的干扰信号与目标信号分离，使接收端较易得到目标信号。在K用户的发送接收系统中，基于干扰处理的传统方法每个用户可获得1/K的自由度；而通过干扰对齐，每个用户可获得的自由度可达1/2。干扰对齐技术由于其优越的性能，得到了广泛应用。但大多数的干扰对齐技术的实现都依赖全局完整的信道状态信息，故在准确信道状态信息无法获取的情况下，干扰对齐很难实现。尤其在实际的通信系统中，由于用户数目多以及信道估计、量化、反馈带来误差等原因，获取的信道状态信息一般较差，多数情况下根本无法获知信道状态信息，这时干扰对齐更难实现甚至无法实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于稀疏低秩分解的拓扑干扰管理方法及装置，基于稀疏低秩分解的模型建模干扰管理的优化问题，极大的降低了干扰管理的高计算量和高复杂度，同时，提高了自由度性能。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于稀疏低秩分解的拓扑干扰管理方法，包括：

根据干扰网络实际连接状态构建网络拓扑结构信息矩阵；

基于网络拓扑结构信息矩阵推导拓扑对齐矩阵；

基于干扰网络中干扰对齐条件和拓扑对齐矩阵，构建基于稀疏低秩分解的拓扑干扰管理的优化问题；

求解所述优化问题，得到预编码矩阵和干扰抑制矩阵。

进一步的，所述根据干扰网络实际连接状态构建网络拓扑结构信息矩阵，包括：

判断干扰网络中发送端和接收端用户之间的连接状态，如果发送端与接收端之间有连接，信道状态系数设置为1；如果发送端与接收端之间无连接，信道状态系数设置为0，得到网络拓扑结构信息矩阵T。

进一步的，所述拓扑对齐矩阵是基于目标信号完整恢复，干扰信号完全对齐的原则推导得到的，推导过程包括：

网络拓扑结构信息矩阵中对角线上元素不能为0，对应的目标信号需完整恢复；

网络拓扑结构信息矩阵中为“1”的元素需对齐为0，对应干扰信号需完全对齐；

网络拓扑结构信息矩阵中为“0”的元素为无需处理的干扰信号，对应的元素为任意值；

由此推导出拓扑对齐矩阵M。

进一步的，所述干扰网络中干扰对齐条件为：

且