[发明专利]一种幅度空间干扰对齐信号分层方法

说明书

本发明公开了一种幅度空间干扰对齐信号分层方法，该方法通过模拟确定性信道原理在高斯干扰信道中设计满足干扰对齐技术的发射信号。在发射节点，发射信号采用Q进制形式来表示正实数信号。为提高系统吞吐量，以干扰对齐为约束分配信号的有效层，即并不是每一层都携带信息。通过设立目标函数并求解得到发射信号的各个有效层，从而确认各发射信号的信息位构成，最终完成发射信号的构建。该信号设计适用于单天线时不变信道，并能有效提升系统性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及多用户单天线干扰信道的栅格干扰对齐方法。

背景技术

互联网业的广泛发展，对高质量、多业务通信和高速率数据传输的迫切需求，不断冲击并推动着无线通信技术的革新。干扰是制约未来无线通信网络有效提升系统容量和频谱效率的瓶颈因素，为了克服干扰对通信系统的负面影响，人们提出了干扰对齐技术等多种干扰抑制或者消除方法。从空间角度阐述，干扰对齐的主要思想是各个发射节点协作设计发射信号，使在每个接收节点处的干扰尽可能地在较低维数的空间内聚集起来实现“对齐”，而让有用信号占据更多不被干扰的子空间，这样，干扰对齐最大化了干扰信道中可同时传输的非干扰符号，实现最大的复用增益。研究表明，应用干扰对齐技术后系统容量随用户数增加可保持线性增长，证明了多用户系统的容量不是干扰受限的这一结论。

上述对齐方式称为矢量空间干扰对齐，它依赖于信道的变化。而在发射节点和接收节点单天线，信道系数时不变，频率平坦条件下，由于信道分集有限，矢量空间干扰对齐类的方法不再适用。此时，信号幅度成为可利用的另一种资源，一般使用结构码比如格码来实现干扰对齐。由于格点的整数线性组合的结果本身仍是此栅格中的格点，因此将格点用作码字，可以利用这个性质将多个干扰源造成的影响如同单个干扰源，称之为幅度空间干扰对齐。因多借助于栅格实现，又称之为栅格干扰对齐。

幅度空间对齐方案可以处理多个干扰。在该方案中，期望信号的符号与干扰信号的符号(干扰符号)占用幅度空间中不同的层，多个干扰符号可以占用同一层，即对齐，以压缩其占用的空间，而留下更多幅度空间用于期望信号传输，从而提高系统吞吐量。对幅度空间干扰对齐的研究目前在多用户干扰信道中已经取得了一些研究结论，但方案设计依赖于特定的信道状态，这是不符合期望的。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术的不足，提出了一种幅度空间干扰对齐信号分层方法，适用于信道系数时不变条件下的干扰对齐，提升系统容量。

技术方案：一种幅度空间干扰对齐信号分层方法，包括如下步骤：

步骤1：根据确定性信道原理构建K用户高斯干扰信道的发射信号的形式，发射信号为正实数并采用Q进制表示；

步骤2：满足发射节点的功率限制并根据各接收节点处的信噪比确定发射信号的总层数；

步骤3：设置发射信号需要满足的干扰对齐约束条件，实现幅度空间干扰对齐；

步骤4：限制发射信号中发射符号的取值范围来防止同层级叠加溢出，并获得信号的发射速率；

步骤5：以最大系统和速率为目标并满足所述干扰对齐约束条件，获得优化目标函数；

步骤6：使用整数规划方法之分支定界算法求解目标函数得到最优解；

步骤7：根据获得的最优解确定发射信号的有效层，确认各发射信号的信息位构成，最终完成发射信号的构建。

进一步的，所述步骤1中，信道模型为K用户全连接高斯干扰信道，发射信号采用将二进制拓展后的Q进制表示，Q为正整数；用户k，k∈K＝{1，2，L K}的发射信号形式为：

其中，表示发射信号X^[k]的第l层的发射符号， N表示最高非零信号层，L表示最低非零信号层。