[发明专利]一种多小区MIMO系统双层预编码方法

说明书

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。

技术领域

本发明涉及多入多出(Multiple InputMultiple Output,MIMO)通信系统，特别涉及多小区MIMO系统双层预编码设计。

背景技术

多小区MIMO系统中，用户受到的干扰类型和干扰程度不尽相同，用户可能同时受到小区内和小区间的干扰。靠近小区中心的用户受到的小区间干扰较小，可以忽略不计，而位于小区边缘的用户受到的小区间干扰较大，因而在基站端进行预处理的时候，要区别中心用户和边缘用户并分别对其进行干扰抑制，目前在这方面已有大量的方案。

其中，一种方案是通过估计用户的接收功率值，来预测小区内是否存在边缘用户；如果存在，则采用多小区协同技术对边缘用户进行干扰抑制；如果不存在，则采用单小区干扰抑制技术。这种方法无需所有相邻小区用户的信道状态信息(CSI)，其大大降低了基站间CSI的交换量。一种方案是基于小区内信漏噪比(SLNR)最大化准则来消除小区内干扰，并根据博弈论原理获取一定的预编码向量来抑制小区间的干扰。一种方案是在基站发射端利用小区用户的反馈信息设计两种预编码器：一种预编码器是以块对角化(BD)技术为基础设计迫零(ZF)预编码器，另一种预编码器是基于最小均方差(MMSE)信道反转技术的MMSE预编码器，用以抑制小区内干扰；在用户接收端则利用BD技术寻找接收波束成型向量，以消除小区间的干扰。但是以上这些方案对接收端、发射端的天线数目有着严格的限制，空间自由度不高。

基于此，本发明针对现有双层预编码方法空间自由度受限这一问题，提出一种将干扰对齐技术与最大化信漏噪比技术相结合的多小区MIMO系统双层预编码方法，其中采用干扰对齐抑制技术进行第一层预编码以抑制小区间干扰，利用最大化信漏噪比技术进行第二层预编码以抑制小区内干扰。

发明内容

发明目的：提出一种多小区MIMO系统双层预编码方法，针对系统干扰处理空间自由度受限问题，采用干扰对齐技术和最大化信漏噪比技术，以抑制干扰。

为实现本发明的目的，其特征包括：

双层预编码方法，第一层采用干扰对齐技术，以抑制小区间干扰，第二层采用最大化信漏噪比，以抑制小区内干扰。

本发明的技术方案：

系统模型如附图1所示，假设共有C个小区，每个小区内共有B用户，基站端的发射天线数为M，用户端接收天数为N。首先获得信道矩阵，具体地，基站j对用户(k,i)发送源数据信息后，用户(k,i)估计每个基站的每根天线到自身的CSI，然后用户(k,i)将CSI反馈给基站，基站依据CSI获得其中，用户(k,i)是第k个小区中得第i个用户，表示基站j到用户(k,i)的信道矩阵，M和N分别是发射天线数、接收天线数，i∈{1,2,...,B}，k∈{1,2,...,C}，j∈{1,2,...,C}。假设信道经历时间和频率平稳衰落，每个元素相互独立且满足(0,1)的复高斯分布。

优化信道矩阵：计算原每列的F范数，选出F范数最大的D(M＞D≥N)列构成新的矩阵

方法具体的过程是：

①根据预估得到的信道矩阵，计算出基站j∈{1,2,...,C}中每根发射天线到用户(k,i)所有接收天线的信道衰落系数的F范数：

其中表示信道矩阵第d列，||·||_F表示矩阵的F范数。