[发明专利]一种基于优化比特分配的多小区MIMO有限反馈干扰对齐方法

说明书

本发明请求保护一种基于优化比特分配的多小区MIMO有限反馈干扰对齐方法，涉及无线通信系统。首先，为克服低SNR时频谱效率的损失，通过最大化用户的信号功率与泄漏到其他小区的干扰与噪声功率之和的比值来求取预编码，通过最大化每个数据流的信干噪比来设计干扰抑制矩阵。其次，由于传统的比特分配算法是基于干扰泄露均值的，会使系统实际用到的比特总数小于系统提供的总比特数目，而并非最优，因此本文给出了一种新颖的比特分配方案来提高系统比特利用率，以减小量化误差的影响。最后，仿真实验表明，采用本发明所提出的方案能有效减少量化误差对系统性能的影响并显著提高系统的比特利用率，使有限反馈CSI时的性能得以提升。

技术领域

本发明属于无线通信领域，尤其涉及多小区无线通信中干扰管理。

背景技术

目前，大多数干扰对齐(Interference Alignment,IA)都是基于理想的信道状态信息(Channel State Information,CSI)假设之下的方案。但是，在如FDD等实际的无线通信系统中，发送端的CSI是由接收端有限反馈而得的，因而所得的CSI常常不可避免地存在误差，进而导致干扰对齐算法的性能下降。近年来，越来越多的学者开始对有限反馈CSI条件下的IA技术展开了的研究。

在量化信道矩阵方面，文献[Zhang Yuxian,Cheng R S.On the design ofinterference alignment scheme for multi-user MIMO with limited feedback[C]//2013IEEE International Conference on Communications(ICC).Budapest:IEEE Press,2013:5646-5650.]给出了独立矢量量化矩阵的解决方案，将量化矩阵的问题转化为量化M+1个独立矢量的问题，使得在更少的天线数下可以获得更好的性能。该方案虽然给出了较好的解决方案，但是由于信道矩阵占用的空间终究比量化预编码占用的空间大，因而造成的量化误差较大，性能并不理想。在量化预编码矩阵方面，文献[Gao Hui,Lv T,Wei Long,etal.Limited feedback-based interference alignment for interfering multi-accesschannels[J].IEEE Communications Letters,2014,18(4):540-543.]改变预编码的量化策略并给出一种联合的量化方案，扩大用户的独立码本并从扩大的复合码本中选择出最小化小区间干扰的量化码字，但没有考虑信号的传输质量。

不论是量化信道矩阵还是量化预编码矩阵，传统比特分配方案是基于干扰泄露的均值来进行的，这会使实际使用的反馈比特总数小于系统提供的总比特数目，且有的用户速率偏低，这并非最优。另外，传统的线性干扰对齐要求干扰严格对齐的条件苛刻，不能满足实际通信系统的需要。为此，在有限反馈CSI的情况下，发明了适用于MIMO-MAC系统下的一种基于优化比特分配的多小区MIMO有限反馈干扰对齐方案。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种有效减少量化误差对系统性能的影响并显著提高系统的比特利用率，使有限反馈CSI时的性能得以提升的基于优化比特分配的多小区MIMO有限反馈干扰对齐方法。本发明的技术方案如下：

一种基于优化比特分配的多小区MIMO有限反馈干扰对齐方法，其包括以下步骤：

101、在多小区MIMO-MAC系统中，通过最大化本小区用户自身的信号功率与泄露到其他小区的干扰加噪声功率和的比值来求取预编码矩阵，通过最大化每个数据流的信干噪比来设计干扰抑制矩阵；

102、在系统总反馈比特数目固定的情况下，为每个用户分配最佳反馈比特数目；

103、在步骤102用户得到分配的比特数后，采用最小弦距离准则对步骤101中得到的预编码矩阵进行量化，得到量化预编码；