[发明专利]一种全双工基站蜂窝网络的时分干扰对齐方法

摘要

一种全双工基站蜂窝网络的时分干扰对齐方法，将上、下行用户的信号通过两个时隙进行传输，之后将两个时隙的下行用户接收信号进行合并，得到的下行用户信号的空间维度为天线数目的两倍，因此，本发明的方法既可以用于对多天线用户进行干扰对齐，也可以用于对单天线用户进行干扰对齐。信号在传输过程中，基站端通过预编码将上行对下行用户的干扰和下行用户间的干扰对齐在同一空间维度，上行用户不需要进行预编码，也即不需要获取全局信道状态信息。本发明增强了多天线用户和单天线用户干扰对齐的兼容性，同时降低了上行用户获取信道状态信息的难度。

主权项

1.一种全双工基站蜂窝网络的时分干扰对齐方法，包括如下步骤：(1)选择用户组：(1a)从全双工基站蜂窝网络的所有上行用户中任意选择一个上行用户；(1b)从全双工基站蜂窝网络的所有下行用户中任意选择两个下行用户；(1c)将所选的一个上行用户和两个下行用户组成一个用户组；(2)用户组传输第一时隙信号：(2a)用户组中的上行用户向基站发送上行信号s₁；(2b)基站接收经过信道的上行信号，得到上行接收信号基站对上行接收信号进行信道求逆解码，得到解码的上行信号(2c)利用干扰对齐公式，基站对拟发送给第一个下行用户的信号d₁，第二个下行用户的信号d₂，分别构造第一时隙的两个预编码系数；所述的干扰对齐公式如下：其中，v_i(t)表示基站端在t时隙对下行用户i的预编码系数，i＝1,2，t＝1,2，g_j(t)表示在t时隙基站到下行用户j的信道系数，j＝1,2且j≠i，‑1表示求逆操作，h_j1(t)表示在t时隙上行用户到下行用户j的信道系数；(2d)用第一时隙的两个预编码系数分别左乘与其对应的下行用户信号，对两个下行用户信号进行预编码，将经过预编码的两个下行用户信号相加，得到第一时隙的基站端信号(2e)基站将第一时隙的基站端信号广播给用户组内的两个下行用户；(2f)用户组内的第一个下行用户第一时隙的接收信号为y₁(1)，用户组内第二个下行用户第一时隙的接收信号为y₂(1)；所述y₁(1)和y₂(1)的表达式分别如下：其中，y₁(1)表示第一个下行用户第一时隙的接收信号，g₁(1)表示第一时隙基站到第一个下行用户的信道系数，g₂(1)表示基站第一时隙到第二个下行用户的信道系数，h₂₁(1)表示第一时隙用户组的上行用户到第二个下行用户的信道系数，h₁₁(1)表示第一时隙用户组的上行用户到第一个下行用户的信道系数，d₁表示第一个下行用户信号，d₂表示第二个下行用户信号，s₁表示上行用户向基站发送的上行信号，表示第一时隙第一个下行用户端的加性高斯白噪声，y₂(1)表示第二个下行用户第一时隙的接收信号，表示第一时隙第二个下行用户端的加性高斯白噪声；(3)用户组传输第二时隙信号：(3a)用户组中的上行用户向基站发送上行信号s₁；(3b)利用干扰对齐公式，基站对拟发送给第一个下行用户的信号d₁，第二个下行用户的信号d₂，分别构造第二时隙的两个预编码系数；所述的干扰对齐公式如下：其中，v_i(t)表示基站端在t时隙对下行用户i的预编码系数，i＝1,2，t＝1,2，g_j(t)表示在t时隙基站到下行用户j的信道系数，j＝1,2且j≠i，‑1表示求逆操作，h_j1(t)表示在t时隙上行用户到下行用户j的信道系数；(3c)用第二时隙的两个预编码系数分别左乘与其对应的下行用户信号，对两个下行用户信号进行预编码，将经过预编码的两个下行用户信号相加，得到第二时隙的基站端信号(3d)基站将第二时隙的基站端信号广播给用户组内的两个下行用户；(3e)用户组内的第一个下行用户第二时隙的接收信号为y₁(2)，用户组内第二个下行用户第二时隙的接收信号为y₂(2)；所述y₁(2)和y₂(2)的表达式分别如下：其中，y₁(2)表示第二时隙的第一个下行用户接收信号，g₁(2)表示第二时隙基站到第一个下行用户的信道系数，g₂(2)表示基站第二时隙到第二个下行用户的信道系数，h₂₁(2)表示第二时隙用户组的上行用户到第二个下行用户的信道系数，h₁₁(2)表示第二时隙用户组的上行用户到第一个下行用户的信道系数，d₁表示第一个下行用户信号，d₂表示第二个下行用户信号，s₁表示上行用户向基站发送的上行信号，表示第二时隙第一个下行用户端的加性高斯白噪声，y₂(2)表示第二时隙的第二个下行用户接收信号，表示第二时隙第二个下行用户端的加性高斯白噪声；(4)合并两个时隙的下行用户接收信号：(4a)将第一时隙的第一个下行用户接收信号y₁(1)和第二时隙的第一个下行用户接收信号y₁(2)纵向排列，得到第一个下行用户的接收信号矩阵y₁；(4b)将第一时隙的第二个下行用户接收信号y₂(1)和第二时隙的第二个下行用户接收信号y₂(2)纵向排列，得到第二个下行用户的接收信号矩阵y₂；(5)消除下行用户的干扰：(5a)用干扰消除矩阵左乘第一个下行用户的接收信号矩阵y₁，得到消除干扰后的第一个下行用户的期望信号Y₁；(5b)用干扰消除矩阵左乘第二个下行用户的接收信号矩阵y₂，得到消除干扰后的第二个下行用户的期望信号Y₂；所述的干扰消除矩阵如下：其中，W_j表示下行用户j的干扰消除矩阵，j＝1,2，null表示取矩阵的零空间操作，h_j1(1)表示在第一时隙上行用户到下行用户j的信道系数，h_j1(2)表示在第二时隙上行用户到下行用户j的信道系数；(6)解码下行用户的期望信号：(6a)对第一个下行用户期望信号Y₁的等效信道进行求逆，得到第一个下行用户期望信号Y₁的解码系数；(6b)用解码系数左乘第一个下行用户的期望信号Y₁，得到解码的第一个下行用户信号(6c)对第二个下行用户期望信号Y₂的等效信道进行求逆，得到第二个下行用户期望信号Y₂的解码系数；(6d)用解码系数左乘第二个下行用户的期望信号Y₂，得到解码的第二个下行用户信号(7)判断是否选择完全双工基站蜂窝网络的所有用户，若是，则执行步骤(8)，否则，执行步骤(1)；(8)完成全双工基站蜂窝网络时分干扰对齐。