專利名稱：多小區(qū)mimo系統(tǒng)中一種抗區(qū)間干擾的基站下行預(yù)編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，具體涉及到多小區(qū)MIMO系統(tǒng)中基站下行預(yù)編碼方法。
背景技術(shù)：
在未來第四代移動(dòng)通信中，小區(qū)基站和用戶將采用基于多個(gè)天線的多入多出 (Multiple Input Multiple Output, ΜΙΜΟ)技術(shù)。同時(shí)，由于相鄰小區(qū)間采用相同頻譜資源，則位于中心小區(qū)邊緣的用戶會(huì)受到相鄰小區(qū)基站發(fā)射信號(hào)的干擾，稱為區(qū)間干擾。傳統(tǒng)克服區(qū)間干擾的方法是采用基站下行預(yù)編碼方式，具體就是中心小區(qū)基站首先獲得本小區(qū)和相鄰小區(qū)所有用戶的信道狀態(tài)信息(Channel State Information, CSI)，然后把所有這些用戶均視為本小區(qū)用戶，進(jìn)行預(yù)編碼。這樣的方式，需要在基站間傳遞所有用戶的CSI，由于傳輸數(shù)據(jù)量太大，會(huì)造成傳輸延時(shí)，從而導(dǎo)致CSI信息不準(zhǔn)確，也不容易實(shí)現(xiàn)不同小區(qū)間的同步。事實(shí)上，區(qū)間干擾僅僅對(duì)小區(qū)邊緣用戶存在影響，對(duì)于距離基站較近的中心用戶， 僅僅相當(dāng)于噪聲。因此，小區(qū)預(yù)編碼可以利用邊緣用戶和中心用戶的區(qū)別，改進(jìn)基站下行預(yù)編碼方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服第四代移動(dòng)通信中，傳統(tǒng)基站下行預(yù)編碼方法需要在小區(qū)基站間傳遞過多用戶CSI而造成的延時(shí)過大，小區(qū)間同步困難的問題，采用本發(fā)明的多小區(qū)MIMO系統(tǒng)中一種抗區(qū)間干擾的基站下行預(yù)編碼方法。多小區(qū)MIMO系統(tǒng)中一種抗區(qū)間干擾的基站下行預(yù)編碼方法，本方法針對(duì)I個(gè)小區(qū)構(gòu)成的系統(tǒng)，I = 2，3，...，基站位于小區(qū)中心，具有M個(gè)天線，M= 1，2，...，每個(gè)小區(qū)具有 K個(gè)用戶，K = 1，2，...，用戶具有N個(gè)天線，N= 1,2,...，其實(shí)現(xiàn)步驟為第一步，系統(tǒng)首先設(shè)置一個(gè)參考半徑IV，然后第i個(gè)小區(qū)的第k個(gè)用戶通過定位方法，i = l，...，I，k = 1，. . .，K，判斷出自身在小區(qū)的位置，從而計(jì)算出到小區(qū)基站的距離dik，如果dik彡Rth，該用戶標(biāo)記為中心用戶，如果dik > Rth,該用戶標(biāo)記為邊緣用戶，同時(shí)根據(jù)位置信息，可以判斷出距離第j個(gè)相鄰基站距離最近，其中j Φ i。第二步，對(duì)于第i個(gè)小區(qū)的第k個(gè)用戶，如果其為中心用戶，則該用戶估計(jì)出其相對(duì)于第i個(gè)小區(qū)的基站下行信道狀態(tài)信息Hik，并反饋給第i個(gè)小區(qū)的基站。第三步，對(duì)于第i個(gè)小區(qū)的第k個(gè)用戶，如果其為邊緣用戶，距離第 j個(gè)相鄰基站最近，則該用戶估計(jì)出其相對(duì)于第i個(gè)小區(qū)基站的下行信道狀態(tài)信息Hik，同時(shí)估計(jì)出其相對(duì)于第j個(gè)小區(qū)基站的下行信道狀態(tài)信息雙；!，并把Hik和硬i同時(shí)反饋給第i個(gè)小區(qū)的基站。第四步，第i個(gè)小區(qū)基站，通過基站間連接，把本小區(qū)邊緣用戶的信道狀態(tài)信息雙；i，傳遞給第j個(gè)基站，同時(shí)，接收來自相鄰第1個(gè)小區(qū)基站傳遞給自己的邊緣用戶信道狀態(tài)信息，對(duì)于巧，1 e {1, ... , i_l，i+1，...，1}，k e {1, ... , K}，所有相鄰小區(qū)的巧用符號(hào)巧‘，坎,好丨表示。第五步，第i個(gè)小區(qū)根據(jù)本小區(qū)所有K個(gè)用戶信道狀態(tài)信息Hil，......，HiK，以及所有相鄰小區(qū)傳遞給自己的邊緣用戶信道狀態(tài)信息丑丨，好)，…，開;■，采
用迫零預(yù)編碼方法，計(jì)算出第k個(gè)用戶的預(yù)編碼矩陣Tik，實(shí)現(xiàn)預(yù)編碼。上述方法第一步中，第i個(gè)小區(qū)的基站和該小區(qū)內(nèi)第k個(gè)用戶均通過自身GPS獲取位置信息，基站通過廣播方式，把位置信息告知用戶，用戶則利用基站和自身位置信息， 計(jì)算到基站距離。上述方法第五步為一種線性預(yù)編碼方式，每個(gè)小區(qū)用戶對(duì)應(yīng)一個(gè)預(yù)編碼矩陣，具體實(shí)現(xiàn)步驟為第一步，構(gòu)建矩陣(；=[試，..，^，瑰+1，...成，(球..,(祐汀,符號(hào)[]T表示轉(zhuǎn)
置，對(duì)該矩陣進(jìn)行奇異值分解得到，G = C^rJpfdt，其中為非零奇異值對(duì)應(yīng)的奇異矢量構(gòu)成的矩陣，if3為零奇異值對(duì)應(yīng)的奇異矢量構(gòu)成的矩陣，符號(hào)[]H表示共軛轉(zhuǎn)置。第二步，計(jì)算& = HikV^，把矩陣Sik進(jìn)行奇異值分解得到，尾4 廣，其中4°為非零奇異值對(duì)應(yīng)的奇異矢量構(gòu)成的矩陣，5； )為零奇異值對(duì)應(yīng)的奇異矢量構(gòu)成的矩陣。第三步， 第i個(gè)小區(qū)內(nèi)第k個(gè)用戶預(yù)編碼矩陣為7； = 本發(fā)明專利的有益效果是通過用戶位置信息區(qū)分邊緣用戶和中心用戶，相鄰小區(qū)基站間僅僅需要傳輸邊緣用戶的CSI，從而減少數(shù)據(jù)傳輸量，克服延時(shí)和小區(qū)間同步問題。 本發(fā)明可以應(yīng)用于采用MIMO技術(shù)的第四代移動(dòng)通信體制中。


圖1是多小區(qū)和多用戶位置關(guān)系圖。圖2是同一小區(qū)內(nèi)用戶和基站實(shí)現(xiàn)預(yù)編碼方法的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式假設(shè)系統(tǒng)只有I = 2個(gè)小區(qū)，分別為Celll和Cell2。每個(gè)小區(qū)為六邊形，基站Bl 和B2位于小區(qū)中心，具有M個(gè)天線。每個(gè)小區(qū)內(nèi)用戶數(shù)為K = 2，具有N個(gè)天線。Celll內(nèi)用戶為Ull和U12，二者都是中心用戶，Cell2內(nèi)用戶為U21和U22，其中U21是邊緣用戶， U22是中心用戶，如圖1所示?；竞陀脩舳季哂蠫PS定位功能。顯然，基站Bl發(fā)射信號(hào)會(huì)對(duì)U21產(chǎn)生區(qū)間干擾，通過Bl的預(yù)編碼，可以抑制該區(qū)間干擾。方法實(shí)現(xiàn)步驟參考圖2，具體為第一步，Bl和B2利用GPS獲得自己的位置信息，并相互交換，再通過廣播方式傳遞給用戶。用戶也利用GPS獲得自己的位置信息，并通過基站和自己的位置信息，可以計(jì)算到本小區(qū)基站的距離和相鄰小區(qū)基站的距離。根據(jù)系統(tǒng)確定的參考半徑IV，由于d12 < Rth, dn < Rth,Ull和U12均為中心用戶，沒有區(qū)間干擾問題。同時(shí)，由于d22 < Rth,U22也是中心用戶，但d21 > Rth，U21是邊緣用戶。從圖1可以看出，在Ce 112所有相鄰小區(qū)中，由于U21距離Bl最近，所以，U21會(huì)受到Bl產(chǎn)生的區(qū)間干擾，需要通過Bl預(yù)編碼進(jìn)行區(qū)間干擾抑制。第二步，各個(gè)用戶估計(jì)自己的CSI。對(duì)于U11，U12，U22，由于其為中心用戶，僅僅需要估計(jì)相對(duì)于本小區(qū)基站的CSI，即Hn，H12，反饋給Bi，h22反饋給B2。第三步，對(duì)于邊緣用戶U21，其不僅要估計(jì)相對(duì)于B2的CSI，也要估計(jì)相對(duì)于Bl的 CSI，并都反饋給B2，即H21，_丨。
第四步，通過Bl和B2間的有線連接，B2把邊緣用戶U21的信道信息功丨傳遞給Bi。第五步，Bl根據(jù)H11, H12，計(jì)算Ull的預(yù)編碼矩陣T11和U12的預(yù)編碼矩陣
T120具體計(jì)算方法為第一步，構(gòu)建矩陣C^=[fl「2 (錢JrJr，對(duì)該矩陣進(jìn)行奇異值分解得到，
Cu=UnEx^M ]!，其中K//)為非零奇異值對(duì)應(yīng)的奇異矢量構(gòu)成的矩陣，if)為零奇異值對(duì)應(yīng)的奇異矢量構(gòu)成的矩陣。第二步，計(jì)算S11 = HuV^，把矩陣S11進(jìn)行奇異值分解得到，
S11=A1X^I ^jflw,其中為非零奇異值對(duì)應(yīng)的奇異矢量構(gòu)成的矩陣，#· )為零奇異值對(duì)應(yīng)的奇異矢量構(gòu)成的矩陣。第三步，Celll小區(qū)內(nèi)Ull用戶預(yù)編碼矩陣為T11=O(I)C^ 樣步驟可以計(jì)算T12，第一步，構(gòu)建矩陣,對(duì)該矩陣進(jìn)行奇異值分解得到，
Cn=U^l2[v^ff，其中^21)為非零奇異值對(duì)應(yīng)的奇異矢量構(gòu)成的矩陣，廠/2。)為零奇異值對(duì)應(yīng)的奇異矢量構(gòu)成的矩陣。第二步，計(jì)算S12 =^12Fif)，把矩陣S12進(jìn)行奇異值分解得到， ,SI2M^2N1] ^sfii，其中5 )為非零奇異值對(duì)應(yīng)的奇異矢量構(gòu)成的矩陣，為零奇異值對(duì)
應(yīng)的奇異矢量構(gòu)成的矩陣。第三步，Celll小區(qū)內(nèi)U12用戶預(yù)編碼矩陣為T12 =V^bS。本發(fā)明通過基站和用戶的位置信息，區(qū)分中心用戶和邊緣用戶，只把邊緣用戶的 CSI傳遞給相鄰小區(qū)，相對(duì)于傳統(tǒng)方法，減少了基站間的數(shù)據(jù)傳輸量，從而減少了時(shí)延，有利于確保CSI的正確性，也有利于實(shí)現(xiàn)小區(qū)間同步。本發(fā)明在第四代移動(dòng)通信中具有應(yīng)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.多小區(qū)MIMO系統(tǒng)中一種抗區(qū)間干擾的基站下行預(yù)編碼方法，本方法針對(duì)I個(gè)小區(qū)構(gòu)成的系統(tǒng)，1 = 2,3,...,基站位于小區(qū)中心，具有M個(gè)天線，M= 1,2,...,每個(gè)小區(qū)具有K 個(gè)用戶，K = 1，2，...，用戶具有N個(gè)天線，N= 1，2，...，其實(shí)現(xiàn)步驟為第一步，系統(tǒng)首先設(shè)置一個(gè)參考半徑Rth，然后第i個(gè)小區(qū)的第k個(gè)用戶通過定位方法， i = 1,... ,I,k = 1，...，K，判斷出自身在小區(qū)的位置，從而計(jì)算出到小區(qū)基站的距離dik， 如果dik ( Rth，該用戶標(biāo)記為中心用戶，如果dik > Rth，該用戶標(biāo)記為邊緣用戶，同時(shí)根據(jù)位置信息，可以判斷出距離第j個(gè)相鄰基站距離最近，其中j興i ；第二步，對(duì)于第i個(gè)小區(qū)的第k個(gè)用戶，如果其為中心用戶，則該用戶估計(jì)出其相對(duì)于第i個(gè)小區(qū)的基站下行信道狀態(tài)信息Hik，并反饋給第i個(gè)小區(qū)的基站；第三步，對(duì)于第i個(gè)小區(qū)的第k個(gè)用戶，如果其為邊緣用戶，距離第j個(gè)相鄰基站最近， 則該用戶估計(jì)出其相對(duì)于第i個(gè)小區(qū)基站的下行信道狀態(tài)信息Hik，同時(shí)估計(jì)出其相對(duì)于第 j個(gè)小區(qū)基站的下行信道狀態(tài)信息硬丨，并把Hik和H,(同時(shí)反饋給第i個(gè)小區(qū)的基站；第四步，第i個(gè)小區(qū)基站，通過基站間的連接，把本小區(qū)邊緣用戶的信道狀態(tài)信息^， 傳遞給第j個(gè)基站，同時(shí)，接收來自相鄰第1個(gè)小區(qū)基站傳遞給自己的位于第1個(gè)小區(qū)的邊緣用戶信道狀態(tài)信息％，對(duì)于丑^，1 e {1，...，i-1，i+1，...，1}，k e {1，...，K}，所有相鄰小區(qū)的巧用符號(hào)丑丨，坧，…，圯表示；第五步，第i個(gè)小區(qū)根據(jù)本小區(qū)所有K個(gè)用戶信道狀態(tài)信息Hil，......，HiK，以及所有相鄰小區(qū)傳遞給自己的邊緣用戶信道狀態(tài)信息丑 ,Λ^，..., ^，采用迫零預(yù)編碼方法，計(jì)算出第k個(gè)用戶的預(yù)編碼矩陣Tik，實(shí)現(xiàn)預(yù)編碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多小區(qū)MIMO系統(tǒng)中一種抗區(qū)間干擾的基站下行預(yù)編碼方法，其特征在于所述第一步中，第i個(gè)小區(qū)的基站和該小區(qū)內(nèi)第k個(gè)用戶均通過自身GPS獲取位置信息，基站通過廣播方式，把位置信息告知用戶，用戶則利用基站和自身位置信息，計(jì)算到基站距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述多小區(qū)MIMO系統(tǒng)中一種抗區(qū)間干擾的基站下行預(yù)編碼方法，其特征在于所述第五步實(shí)現(xiàn)步驟為第一步，構(gòu)建矩陣G =[^，.·，《，‘,…成， ，.>jf，符號(hào)[]τ表示轉(zhuǎn)置，對(duì)該矩陣進(jìn)行奇異值分解得到，G =WAhf^fT，其中”)為非零奇異值對(duì)應(yīng)的奇異矢量構(gòu)成的矩陣，丨 )為零奇異值對(duì)應(yīng)的奇異矢量構(gòu)成的矩陣，符號(hào)[]Η表示共軛轉(zhuǎn)置；第二步，計(jì)算#,；[。)，把矩陣Sik進(jìn)行奇異值分解得到，4=4^41 嫂1"，其中錢S 為非零奇異值對(duì)應(yīng)的奇異矢量構(gòu)成的矩陣，β,Ρ為零奇異值對(duì)應(yīng)的奇異矢量構(gòu)成的矩陣；第三步，第i個(gè)小區(qū)內(nèi)第k個(gè)用戶預(yù)編碼矩陣為7； =V^B^.
全文摘要
多小區(qū)MIMO系統(tǒng)中一種抗區(qū)間干擾的基站下行預(yù)編碼方法，其實(shí)現(xiàn)步驟為第一步，小區(qū)用戶通過GPS定位，判斷是中心用戶還是邊緣用戶；第二步，對(duì)于中心用戶，估計(jì)出信道狀態(tài)信息(CSI)反饋給基站；第三步，對(duì)于邊緣用戶，估計(jì)出相對(duì)于本小區(qū)基站和干擾基站的CSI，反饋給本小區(qū)基站；第四步，基站間進(jìn)行邊緣用戶的CSI傳遞；第五步，產(chǎn)生區(qū)間干擾的基站采用迫零預(yù)編碼方法，計(jì)算用戶的預(yù)編碼矩陣。本發(fā)明能減少基站間數(shù)據(jù)交換量，有利于保證CSI的準(zhǔn)確性，也益于小區(qū)同步實(shí)現(xiàn)，可以應(yīng)用于第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04L1/06GK102255706SQ20111020044
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月9日
發(fā)明者劉玲, 曾浩, 袁昂飛, 黃揚(yáng)帆 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)