[发明专利]有哈密尔顿环的MIMO协作拓扑干扰对齐方法

摘要

本发明公开了一种有哈密尔顿环的MIMO协作拓扑干扰对齐方法，本发明的实现步骤是：(1)设置系统参数；(2)构建多输入多输出MIMO干扰信道的部分连接模型；(3)判断发送端发送的当前期望信息是否满足对齐可行条件；(4)确定哈密尔顿环场景下的有效发送端；(5)以信息共享的形式，构建每个发送端的发送数据向量；(6)获得每个发送端的发送信号向量；(7)获得每个接收端接收到的信号向量；(8)对哈密尔顿环场景下接收到的信号向量进行解码；(9)结束干扰对齐。本发明实现了在有哈密尔顿环场景下协作拓扑干扰对齐方法，可用于提高MIMO干扰信道系统的传输速率。

主权项

1.一种有哈密尔顿环的MIMO协作拓扑干扰对齐方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)设置系统参数：将多输入多输出MIMO干扰信道系统中的每个发送端配置Mi根天线，每个接收端配置Nj根天线，其中，发送端与接收端的数目相等且Mi,Nj≥2，i表示发送端的序号，j表示接收端的序号，i,j∈{1,2...,K}，∈表示属于符号，K表示发送端与接收端的数目；(2)构建多输入多输出MIMO干扰信道的部分连接模型：将P≥η时的干扰链路设置为1，将P＜η时的干扰链路设置为0，忽略置0干扰链路对系统传输的影响，得到有发送端与接收端之间的连接关系的拓扑信息的MIMO干扰信道的部分连接模型；其中，P表示来自多个干扰链路的干扰功率之和，η表示根据MIMO干扰信道的传输要求设置的干扰门限；(3)判断每个多输入多输出MIMO干扰信道系统中的发送端发送的当前期望信息是否满足对齐可行条件，若是，则执行步骤(4)，否则，执行步骤(9)；(4)确定哈密尔顿环场景下的有效发送端：(4a)以每个满足对齐可行条件的期望信息作为顶点，任意两个满足对齐可行条件的期望信息之间的对齐可行关系作为边，绘制对齐可行图；(4b)从每个对齐可行图中，找出所有经过对齐可行图中所有顶点且只经过一次的哈密尔顿环；(4c)找出每个哈密尔顿环中满足对齐可行条件的期望信息对应的所有多输入多输出MIMO干扰信道系统中的发送端；(4d)构造一个只包含0，1元素的K×K维的满足对齐可行图条件的对齐无冲突矩阵，剔除对齐无冲突矩阵中以1元素表示的与接收端无关的多输入多输出MIMO干扰信道系统中的发送端，得到对齐无冲突矩阵中以0元素表示的与多输入多输出MIMO干扰信道系统中的接收端有关的发送端，确定哈密尔顿环场景下发送每个接收端期望信号的发送端数目；(5)以信息共享的形式，构建多输入多输出MIMO干扰信道系统中相互协作的每个发送端的发送数据向量如下：其中，s_i表示多输入多输出MIMO干扰信道系统中的第i个发送端的发送数据向量，<·>表示按列累加操作，表示多输入多输出MIMO干扰信道系统中的第j个接收端期望接收到的数据向量，H表示共轭转置操作，表示所有与多输入多输出MIMO干扰信道系统中第i个发送端有连接关系的接收端序号的集合；(6)获得多输入多输出MIMO干扰信道系统中每个发送端的发送信号向量：(6a)按照下式，设计多输入多输出MIMO干扰信道系统中的每个发送端的传输预编码矩阵：其中，D_i表示多输入多输出MIMO干扰信道系统中的第i个发送端的传输预编码矩阵，v_i表示单输入单输出SISO干扰信道的拓扑干扰对齐中第i个发送端的预编码向量，表示克罗内克积操作，表示阶数为的单位矩阵，表示多输入多输出MIMO干扰信道系统中的第j个接收端期望数据向量的有效发送端的天线总数；(6b)对多输入多输出MIMO干扰信道系统中的发送端的发送数据向量利用传输预编码矩阵进行编码处理，得到每个发送端的发送信号向量；(7)获得多输入多输出MIMO干扰信道系统中的每个接收端接收到的信号向量：(7a)按照下式，获得多输入多输出MIMO干扰信道系统中每个发送端与接收端之间的信道矩阵：其中，表示多输入多输出MIMO干扰信道系统中的第i个发送端到多输入多输出MIMO干扰信道系统中的第j个接收端之间对角线上全为信道系数矩阵H_ji的信道矩阵，I_F表示阶数等于扩展系数F的单位矩阵，该扩展系数F由发送信号向量的传输时隙确定，H_ji表示多输入多输出MIMO干扰信道系统中的第i个发送端与第j个接收端之间的信道系数矩阵，维度为N_j×M_i；(7b)将每个发送端的发送信号向量与信道矩阵相乘，得到多输入多输出MIMO干扰信道系统中每个接收端接收到的信号向量；(8)对哈密尔顿环场景下接收到的多输入多输出MIMO干扰信道系统中信号向量进行解码：(8a)在哈密尔顿环场景下，对多输入多输出MIMO干扰信道系统中每个接收端，用干扰消除向量和空间保持矩阵的克罗内克积的形式，设计两个接收波束成形矩阵；(8b)用两个接收波束成形矩阵分别与多输入多输出MIMO干扰信道系统中接收到的信号向量相乘，得到解码处理后的多输入多输出MIMO干扰信道系统中每个接收端的无干扰信号向量；(9)结束干扰对齐。