[发明专利]一种基于MRC-ZF 接收矢量估计的协调波束赋形方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信系统中协作多点传输技术领域，涉及一种基于对接收波束赋形矢量进行估计的协调波束赋形方法。 

背景技术

协作多点传输中的联合处理技术需要在参与协作的节点间共享数据和信道状态信息，虽然可以最大的提升系统性能，但对回程链路（Backhaul）的吞吐量和时延有很高的要求，并且对符号同步有严格的要求，同时难以在现有的网络架构和标准下实现，因此实现较为困难。而协调波束赋形是协作多点传输技术的一个重要分支，在Backhaul开销和系统性能之间提供了一种折中方案，与联合处理相比，协调波束赋形仅需在基站共享信道状态信息，即可通过收发波束优化、功率控制、用户调度等方法协调和抑制小区间的干扰，因此较容易在现有的网络架构下实现。当系统中的用户数足够多时，通过这种干扰协调方式已经可以显著的改善系统性能。 

现有的用于多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）系统的协调波束赋形方案主要分为利己方案、利他方案和利己-利他折中方案。在利己方案中，基站发射机无视对其他用户的干扰，最大化自身的效用函数。该方案在信噪比（Signal-to-Noise Ratio,SNR）较小、噪声占优时有不错的性能，但在SNR较大、干扰严重 时性能恶化。在利他方案中，基站发射机最小化对其他用户的干扰。该方案能够有效的抑制用户间干扰，特别是在SNR较大，即干扰占优时，能够得到很好的性能。然而，此方案在中低信噪比时效率较低。利己-利他折中方案，将最大化自身效用函数和最小化对其他用户的干扰进行折中，使系统性能达到最优。有文献已经证明，若以最大化信干噪比（Signal-to-Interference-and-Noise Ratio,SINR）为准则，设计出的发送波束赋形矢量是利己和利他两种方案的线性组合。若以最大化信漏噪比（Signal-to-Leakage-and-Noise Ratio,SLNR）为准则，从目标函数就可以看出这也是需要在利己和利他之间作以折中的。以上这些方案又可以分为考虑接收矢量的协调波束赋形方案和不考虑接收矢量的协调波束赋形方案两种，而考虑接收矢量的方案在性能上较不考虑接收矢量的方案有明显提升，但是反馈开销和信息共享的开销也比不考虑接收矢量方案的开销大很多。 

传统的基于SLNR准则的发送波束赋形矢量设计方案，可以在各基站处分布式实现，但是由于这种设计方法没有考虑接收矢量对性能的影响，导致系统性能较差。若考虑各基站的接收矢量，则需各协作基站共享全部的信道状态信息，这又会导致X2接口开销较大，实现起来相对困难。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于MRC-ZF接收矢量估计的协调波束赋形方法。 

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。 

该协调波束赋形方法，包括以下步骤： 

第一步，各协作基站根据已知的信道状态信息和上一时刻的发送波束赋形矢量，用最大比合并的方式估计服务用户的接收波束赋形矢量，得到最大比合并接收波束赋形矢量估计值，然后在协作基站间共享各自服务用户的最大比合并接收波束赋形矢量估计值； 

第二步，各协作基站根据共享得到的干扰用户的最大比合并接收波束赋形矢量估计值和信道状态信息，再对干扰用户的接收波束赋形矢量进行一次基于最大比合并-迫零的估计，得到最大比合并-迫零接收波束赋形矢量估计值； 

第三步，各协作基站利用服务用户的最大比合并接收波束赋形矢量估计值以及干扰用户的最大比合并-迫零接收波束赋形矢量估计值，以最大化信漏噪比为准则，计算当前时刻的发送波束赋形矢量。 

所述协调波束赋形方法具体包括以下步骤： 

考虑一个协作多点传输系统，该系统含有M个协作基站和M个用户，且第i个用户为第i个基站的服务用户，i=1,2,...,M，基站采用协调波束赋形的方式为用户服务，用PL_ji表示第i个基站到第j个用户的路径损耗，用H_ji表示第i个基站到第j个用户的信道矩阵，假设H_ji的各元素相互独立且服从零均值单位方差的复高斯分布，第i个基站的发射功率为P_i，各用户的接收噪声为n_i，噪声功率为σ²，每个基站已知其到协作集合内所有用户的信道矩阵；