[发明专利]一种多小区MIMO系统双层预编码方法

摘要

本发明提出一种多小区MIMO系统双层预编码方法。该方法首先依据用户受到的干扰类型和干扰程度不同，将用户分为中心用户和边缘用户，然后采用干扰对齐技术与最大化信漏噪比相结合的技术对用户干扰采取双层预编码处理，其中第一层预编码采用干扰对齐技术，以消除边缘用户受到的小区间干扰，而第二层预编码采用最大化信漏噪比技术，以抑制用户受到的小区内干扰。该方法基于空间自由度，对于天线的数目没有限制。

主权项

1.一种多小区MIMO系统双层预编码方法，其特征在于，包括：S1，获取信道矩阵，然后优化信道矩阵；S1‑1，信道矩阵的获取，共有C个小区，每个小区内共有B用户，基站对用户发送源数据信息后，用户预估每个基站的每根天线到自身的CSI，然后将预估到的CSI反馈给基站，基站依据CSI获得是基站j到用户(k,i)的信道矩阵，(k,i)表示第k个小区中的第i个用户；S1‑2，信道矩阵的优化，计算原每列的F范数，选出F范数最大的D列用以进行数据通信，以构成新的矩阵表示基站j到用户(k,i)的信道矩阵；S2，根据用户到基站的距离或用户受到的干扰程度来划分中心用户和边缘用户；设置一个临界的功率门阙值Pth，用户受到的干扰信号功率大于Pth时，表明该用户为边缘用户；反之，则为中心用户；S3，第一层编码——干扰对齐技术，以抑制边缘用户受到的小区间干扰；信道矩阵和预编码矩阵均是满秩的，V_(k,i)表示第一层预编码矩阵；小区数C＝5，且每个小区内的每个基站只服务一个用户；此时，简写信道矩阵为T_ji，T_ji表示基站j到用户i的信道状态信息；基于干扰对齐技术的基本思想，必须满足的对齐条件为：移动用户MS1处，span(T12V2)＝span(T13V3)＝span(T14V4)＝span(T15V5)，移动用户MS2处，span(T21V1)＝span(T23V3)＝span(T24V4)＝span(T25V5)，移动用户MS3处，span(Τ31V1)＝span(T32V2)＝span(T34V4)＝span(T35V5)，移动用户MS4处，span(T41V1)＝span(T42V2)＝span(T43V3)＝span(T45V5)，移动用户MS5处，span(T51V1)＝span(T52V2)＝span(T53V3)＝span(T54V4)，其中，span(X)表示矩阵X的列向量所张成的空间，V1、V2、V3、V4、V5分别表示基站1、2、3、4、5为对应用户设置的预编码矩阵；简化上述式子，得到：T12V2＝T13V3＝T14V4＝T15V5，引入矩阵G1，使得等式span(V1)＝span(G1V1)成立，联立由V1表示的V2、V3、V4、V5的等式，得到：假设g1,g2,g3,g4,...,gD是矩阵G1的特征向量，则V1表示为任意D/2个特征向量，有：V1＝[g1,g2,g3,g4,...,gD/2]，同理得到V2、V3、V4、V5；在接收端设计干扰抑制矩阵W(k,i)，将非期望信号限定在期望信号子空间的零空间内，从而完全消除小区间干扰，S4，第二层编码——最大化信漏噪比技术，抑制用户受到的小区内干扰；用户(k,i)的泄漏给小区内其它用户的能量为：故用户(k,i)的SLNR为：其中，表示用户(k,i)设计的第二层预编码矩阵，表示用户受到的噪声，N_(k,i)表示满足(0,1)的加性高斯白噪声；表示基站k到用户(k,i)的信道矩阵；最大化信漏噪比，也即求解如下等式：其中P_(k,i)表示用户(k,i)的发射功率，根据广义瑞利熵问题，最优解为如下矩阵束的最大特征值对应的广义特征向量：因此用户(k,i)第二层预编码向量为：则经过双层预编码后，所得发射端预编码矩阵为：