[发明专利]基于缓存的SISO X网络延迟CSIT干扰对齐方法

权利要求书

1.一种基于缓存的SISO X网络延迟CSIT干扰对齐方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)构建单输入单输出SISO X网络系统：

构建包括数据库、基站Tx_i和用户S_K的单输入单输出SISO X网络系统，i表示基站的序号，i＝{1,2}，S_K＝{Rx₁,Rx₂,…,Rx_j,…,Rx_K}，Rx_j表示第j个用户，K表示用户的总数，K≥3，其中：

所述数据库，用于存储文件W＝{W₁,W₂,…,W_n,…,W_N}，W_n表示包含F个数据包的第n个文件，每个数据包包含B个符号，F≥2K,B≥1，且为整数，N表示文件的总数，N≥K；

所述基站Tx_i，用于对W_n中包含的个数据包进行缓存，向S_K发送请求文件，获取延迟一个时隙的信道状态信息CSIT；

所述用户Rx_j，用于接收Tx_i发送的文件，对W_n包含的个数据包进行缓存，获取瞬时的全局信道状态信息；

(2)基站Tx_i和用户S_K缓存子文件：

将W_n划分为两个各包含K个子文件的子文件集合W_n¹和子文件集合W_n²，并通过基站Tx₁对进行缓存，通过用户Rx_j对子文件进行缓存，同时通过基站Tx₂对进行缓存，通过用户Rx_j对子文件进行缓存；

(3)用户S_K向基站Tx_i发送请求：

假设K个用户的需求各不相同，用户Rx_j根据自身的需求，请求基站Tx_i向自己发送需求文件d_j∈{1,2,…,N}；

(4)基站Tx_i构建二阶信号：

(4a)基站Tx_i对S_K中每两个用户进行组合，得到包含个用户对的集合S₂，其中表示包含Rx_c与比Rx_c编号大的每个用户组成的用户对的集合，{Rx_c,Rx_l}表示由用户Rx_c和用户Rx_l组合的用户对；

(4b)基站Tx_i通过{Rx_c,Rx_l}中需要发送给Rx_c的子文件和需要发送给Rx_l的子文件构建包含个用户Rx_c和用户Rx_l需要的二阶信号集合

其中，表示基站Tx_i通过子文件中的第k个符号和子文件中的第k个符号构建的第k个用户Rx_c和用户Rx_l需要的二阶信号，和表示基站Tx_i随机生成的系数；

(5)基站Tx_i对二阶信号集合进行划分：

基站Tx_i将二阶信号集合划分为三个子集合和该三个子集合所包含的二阶信号的数量分别为p₁(2K-3)、q₁(K-1)和z₁个，其中，r₁是p₁的余数，z₁是q₁的余数，q₁∈{0,1}；

(6)基站Tx_i判断p₁＝0是否成立，若是，执行步骤(13)，否则，取计数变量u₁＝1，并执行步骤(7)；

(7)基站Tx_i构建二阶信号向量并发送：

(7a)基站Tx₁按照由小到大的顺序，从中选取(K-1)个未发送的二阶信号构建二阶信号向量w^[1|c,l]，并对w^[1|c,l]进行预编码，得到编码二阶信号向量x^[1|c,l]，x^[1|c,l]＝V^[1|c,l]w^[1|c,l]，同时Tx₂按照由小到大的顺序，从中选取(K-2)个未发送的二阶信号构建二阶信号向量w^[2|c,l]，并对w^[2|c,l]进行预编码，得到编码二阶信号向量x^[2|c,l]，x^[2|c,l]＝V^[2|c,l]w^[2|c,l]，其中，V^[1|c,l]表示基站Tx₁随机生成预编码矩阵，V^[2|c,l]表示基站Tx₂随机生成的预编码矩阵；

(7b)基站Tx₁将编码二阶信号向量x^[1|c,l]发送至用户对{Rx_c,Rx_l}，基站Tx₂将编码二阶信号向量x^[2|c,l]发送至用户对{Rx_c,Rx_l}；

(8)用户Rx_j接收二阶信号向量：

用户Rx_j接收x^[1|c,l]经过信道编码后的信道编码信号向量与x^[2|c,l]经过信道编码后的信道编码信号向量叠加而成的信号向量

其中，j∈{1,2,…,K}，表示基站Tx₁给用户对{Rx_c,Rx_l}发送信号向量时基站Tx₁到用户Rx_j的信道系数矩阵，表示基站Tx₂给用户对{Rx_c,Rx_l}发送信号向量时基站Tx₂到用户Rx_j的信道系数矩阵，

(9)用户Rx_j′生成额外信号w^{[1|c,l；j′]}：

用户S_K中除用户对{Rx_c,Rx_l}以外的其他用户Rx_j′通过所接收的信号向量以及的左零向量生成额外信号w^{[1|c,l；j′]}：

其中，j′∈S_K/{Rx_c,Rx_l}；

(10)基站Tx₁通过Tx_i发送中的二阶信号构建三阶信号：

(10a)基站Tx₁对S_K中每三个用户进行组合，得到包含个三个用户组合的集合S₃，其中表示包含Rx_c与比Rx_c编号大的用户中的每个两个用户的用户对的组成的三个用户组合的集合，表示由用户Rx_j，Rx_c和编号比Rx_c大的每个用户组成的三个用户组合的集合；

表示用户Rx_j，Rx_c和Rx_l组合的三个用户组合；

(10b)基站Tx₁通过延迟的信道状态信息重构{Rx_j,Rx_c,Rx_l}中用户Rx_j、Rx_c、Rx_l在基站Tx_i给用户对{Rx_c,Rx_l}、{Rx_j,Rx_l}、{Rx_j,Rx_c}发送二阶信号时生成的额外信号w^[1|c,l；j]、w^[1|j,l；c]、w^[1|j,c；l]，并通过该三个额外信号构建{Rx_j,Rx_c,Rx_l}需要的三阶信号

其中，k＝{2u₁-1,2u₁},α_k,β_k和γ_k是基站Tx₁选取的随机系数；

(11)基站Tx₂通过Tx_i发送中的二阶信号构建三阶信号：

将基站Tx₁从中所选取的未发送的二阶信号的数量(K-1)调整为(K-2)，同时将基站Tx₂从中所选取的未发送的二阶信号的数量(K-2)调整为(K-1)，并执行步骤(7)-步骤(10)，得到基站Tx₂所构建的{Rx_j,Rx_c,Rx_l}需要的三阶信号

其中，k＝{2u₁-1,2u₁},α_k,β_k和γ_k是基站Tx₂选取的随机系数；

(12)基站Tx_i令u₁＝u₁+1，并判断u₁＞p₁是否成立，若是，执行步骤(13)，否则，执行步骤(7)；

(13)基站Tx_i判断q₁＝0是否成立：

基站Tx_i判断q₁＝0是否成立，若是，执行步骤(14)，否则，基站Tx₂使用一个时隙给用户对{Rx_c,Rx_l}发送中第(K-1)个二阶信号；然后基站Tx₁通过中的(K-1)个二阶信号重新构建w^[1|c,l]，同时Tx₂从中按照由小到大的顺序选取(K-2)个二阶信号重新构建w^[2|c,l]，并按照步骤(7)-(10)的方法得到基站Tx₁所构建的{Rx_j,Rx_c,Rx_l}需要的两个三阶信号和并执行步骤(14)；

(14)基站Tx_i判断z₁＝0是否成立：

基站Tx_i判断z₁＝0是否成立，若是，执行步骤(15)，否则，通过时分多址TDMA给用户对{Rx_c,Rx_l}发送中的z₁个二阶信号，并执行步骤(15)；

(15)基站Tx_i判断p₁＝0且q₁＝0是否成立，若是，实现延迟CSIT的干扰对齐，否则，令m＝3，并执行步骤(16)；

(16)基站Tx_i判断m＝K是否成立：

基站Tx_i判断m＝K是否成立，若是，使用TDMA给所有用户发送K阶信号，并执行步骤(28)；否则，执行步骤(17)；

(17)基站Tx_i对m阶信号进行划分：

(17a)基站Tx_i对S_K中每m个用户进行组合，得到包含个m用户组合的集合S_m，其中，3≤m≤K-1，表示第a个m用户组合；

(17b)基站Tx₁将(p_m-2+q_m-2)(m-1)个m阶信号划分为四个子集合和且和所包含的m阶信号数量分别为p_m-1[2(K-m)+1]、q_m-1(K-m+1)、z_m-1和q_m-2(m-1)个；基站Tx₂将p_m-2(m-1)个m阶信号划分为三个子集合和且和所包含的m阶信号数量分别为p_m-1[2(K-m)+1]、q_m-1(K-m+1)和z_m-1个，其中，r_m-1是p_m-1的余数，z_m-1是q_m-1的余数，q_m-1∈{0,1}，p_m-2和q_m-2不同时为零；

(18)基站Tx_i判断p_m-1＝0是否成立，若是，执行步骤(25)，否则，取计数变量u_m-1＝1，并执行步骤(19)；

(19)基站Tx_i构建m阶信号向量并发送：

(19a)基站Tx₁按照由小到大的顺序，从中选取(K-m+1)个未发送的m阶信号构建m阶信号向量并对进行预编码，得到编码m阶信号向量同时Tx₂按照由小到大的顺序，从中选取(K-m)个未发送的m阶信号构建m阶信号向量并对进行预编码，得到编码m阶信号向量其中，表示基站Tx₁随机生成预编码矩阵，表示基站Tx₂随机生成的预编码矩阵；

(19b)基站Tx₁将编码m阶信号向量发送至基站Tx₂将编码m阶信号向量发送至

(20)用户Rx_j接收m阶信号向量：

用户Rx_j接收经过信道编码后的信道编码信号向量与经过信道编码后的信道编码信号向量叠加而成的信号向量

其中，j∈{1,2,…,K}，表示基站Tx₁给发送信号向量时基站Tx₁到用户Rx_j的信道系数矩阵，表示基站Tx₂给发送信号向量时基站Tx₂到用户Rx_j的信道系数矩阵，

(21)用户Rx_j′生成额外信号

用户S_K中除以外的其他用户Rx_j′通过所接收的信号向量以及的左零向量生成额外信号

其中，

(22)基站Tx₁通过Tx_i发送中的m阶信号构建(m+1)阶信号：

(22a)基站Tx₁对S_K中每(m+1)个用户进行组合，得到包含个(m+1)个用户组合的集合S_m+1，其中表表示第a个(m+1)用户的组合；

(22b)基站Tx₁通过延迟的信道状态信息重构中Rx_j′上生成的额外信号基站Tx₁通过生成m个(m+1)个额外信号的线性组合构建m个(m+1)阶信号k∈{mu_m-1-m+1,mu_m-1-m+2,…,mu_m-1}；

(23)基站Tx₂通过Tx_i发送中的m阶信号构建(m+1)阶信号：：

将基站Tx₁从中所选取的未发送的m阶信号的数量(K-m+1)调整为(K-m)，同时将基站Tx₂从中所选取的未发送的m阶信号的数量(K-m)调整为(K-m+1)，并执行步骤(19)-步骤(22)，得到m个(m+1)阶信号k∈{mu_m-1-m+1,mu_m-1-m+2,…,mu_m-1}；

(24)基站Tx_i令u_m-1＝u_m-1+1，并判断u_m-1＞p_m-1是否成立，若是，执行步骤(25)，否则，执行步骤(19)；

(25)基站Tx_i判断q_m-1＝0是否成立：

基站Tx_i判断q_m-1＝0是否成立，若是，执行步骤(26)，否则，基站Tx₂先使用一个时隙发送中第(K-m+1)个m阶信号至然后基站Tx₁通过中(K-m+1)个m阶信号重新构建同时基站Tx₂在中按照由小到大的顺序选取(K-m)个m阶信号重新构建并按照步骤(19)-(22)的方法得到基站Tx₁所构建的m个(m+1)阶信号k∈{mp_m-1+1,mp_m-1+2,…,mp_m-1+m}，并执行步骤(26)；

(26)基站Tx_i判断z_m-1＝0是否成立：

基站Tx_i判断z_m-1＝0是否成立，若是，执行步骤(27)，否则，使用TDMA给发送中的z_m-1个m阶信号，并执行步骤(27)；

(27)基站Tx₁判断q_m-2＝0是否成立：

基站Tx₁判断q_m-2＝0是否成立，若是，执行步骤(28)，否则，使用TDMA发送中的q_m-2(m-1)个m阶信号至并执行步骤(28)；

(28)基站Tx_i判断p₁＝0且q₁＝0，或p_m-1＝0且q_m-1＝0，或m＝K是否成立：

基站Tx_i判断p₁＝0且q₁＝0，或p_m-1＝0且q_m-1＝0，或m＝K是否成立，若是，实现延迟CSIT的干扰对齐，否则，令m＝m+1，并执行步骤(16)。