[发明专利]LTE中一种基于联合功率分配的干扰对齐方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及LTE中干扰对齐的功率分配问题。

背景技术

LTE是3GPP提出的一种3G演进版宽带移动通信技术，具有高的数据速率，降低了迟延、分组传送、广域覆盖和向下兼容。LTE采用OFDM接入方式，不同用户的信息承载在不同的子载波上，因此，小区内干扰基本上得以消除，但是，LTE小区间干扰依然存在，特别是小区边缘用户的性能下降十分明显。

干扰对齐(Interference alignment，S.Jafar,M.Fakhereddin.Degrees of freedom for the MIMO interference channel,IEEE International Symposium on Information Theory，2006,pp.1452–1456)由于在系统容量上的优势而成为最近几年的研究热点，其主要思想就是在有限的资源内，如时隙、频谱、空间上最大化期望信号的无干扰空间的方法。利用发射端的完全信道信息，通过预编码矩阵形成权矢量，用来将发射机对每个用户造成的干扰信号最大可能的重叠化，以确保到达接收机的期望信号是线性独立于干扰子空间的，在接收端进行简单的用户信号检测，就可以实现最大的自由度，干扰网络的总容量随着用户数量的增长而线性增长。

将LTE小区的基站看做发射机，LTE小区的边沿用户看做接收机，每个小区边缘有1个用户，多小区边沿用户的下行信道等效于一个多用户MIMO干扰信道，因此，干扰对齐在消除LTE网络小区间干扰方面具有优势。

目前经典的干扰对齐方法(V.R.Cadambe,S.A.Jafar.Interference alignment and degrees of freedom ofthe K-user interference channel.IEEE Transactions on Information Theory，2008,54(8):3425-3441)，它利用子空间法将干扰信号子空间与期望信号子空间相互独立，实现的复杂度较低，但效果不好。另一种最小干扰泄露迭代方法（K.S.Gomadam,V.R.Cadambe,S.A.Jafar.Approaching the capacity of wireless networks through distributed interference alignment.IEEE Global Telecommunications Conference,2008,pp.1-6），将干扰信号泄漏到信号子空间的功率最小化，效果较好，但复杂度较高。

在现有关于干扰对齐技术中，一般在给定各用户功率（即等功率分配）的情况下进行干扰对齐，或者虽然对各用户进行功率分配，但将各用户的功率视为一个整体，并没有考虑在MIMO干扰信道中用户的各个数据流之间的差异。这样，未充分利用系统的总功率，使得系统性能下降。

发明内容

本发明针对现有多用户MIMO干扰信道的干扰对齐方法在功率分配方面的缺陷，考虑在MIMO干扰信道中用户的各个数据流之间的差异设计功率分配矩阵，提出一种基于联合功率分配的干扰对齐方法，可以获得更好的系统容量和能量效率。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：提出一种LTE中联合功率分配的干扰对齐方法，其特征在于，根据最大弦距离准则选择个最大特征值对应的特征向量获得预编码矩阵，使干扰子空间与期望信号子空间的距离尽可能大，根据距离最大获得的预编码矩阵的特征向量所对应的特征值确定功率分配矩阵，在用户的各个数据流之间进行功率分配，在接收端根据发射机分配的功率，将对应的预编码矩阵进行QR分解，并从接收信号矢量获取等效信道矩阵，对等效信道矩阵进行SVD分解，建立接收矩阵。

对于所有发射机配备M根天线（M≥2），所有接收机有N根天线（N≥2）的系统，H_ij为发射机j(j=1,2,…,K)与接收机i（i=1,2,…,K）之间的MIMO信道矩阵。根据用户数确定干扰信道的自由度，根据最大弦距离准则选择个最大特征值对应的特征向量建立预编码矩阵，使干扰子空间与期望信号子空间的距离尽可能大；根据距离最大预编码矩阵的特征向量所对应的特征值确定功率分配矩阵，在发射机的各个数据流之间进行功率分配，使得功率在用户的数据流之间得以充分的利用，减小干扰；最后，通过对等效信道矩阵进行奇异值分解（SVD分解），得到接收矩阵，使干扰迫零，噪声得到抑制。具体包括：