一種以用戶為中心的多基站協(xié)作干擾抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以用戶為中心的多基站協(xié)作干擾抑制方法，屬于無線通信領(lǐng)域。本發(fā)明首先獲取基站到用戶集合的信道狀態(tài)信息，然后設(shè)計(jì)基站到各個(gè)用戶的預(yù)編碼，計(jì)算用戶為中心的基站協(xié)作簇內(nèi)干擾，簇內(nèi)干擾值共享和統(tǒng)計(jì)后，得到基站服務(wù)的用戶的數(shù)據(jù)率，在確保更新后的預(yù)編碼給基站協(xié)作簇內(nèi)的其他基站的服務(wù)用戶造成的簇內(nèi)干擾值，不大于初始預(yù)編碼造成的簇內(nèi)干擾值的約束條件下，求解出使和數(shù)據(jù)率最大時(shí)，對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼，并將作為最終傳輸?shù)念A(yù)編碼向量。本發(fā)明解決了以用戶為中心的多基站協(xié)作系統(tǒng)中的干擾抑制問題，可以拓展到多小區(qū)場(chǎng)景，不受限于小區(qū)數(shù)；對(duì)初始預(yù)編碼以及更新預(yù)編碼的方法并沒有約束，可以找到低復(fù)雜度的解決方法。
【專利說明】一種以用戶為中心的多基站協(xié)作干擾抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，主要面向以用戶為中心的多基站協(xié)作系統(tǒng)，具體來說，是一種以用戶為中心的多基站協(xié)作干擾抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多基站協(xié)作，或稱為協(xié)作多點(diǎn)(CoMP，Coordinated Mult1-Point)傳輸技術(shù)是LTE-Advanced (Long Term Evolution-Advanced)系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。利用協(xié)作多點(diǎn)技術(shù)傳輸，蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)基站形成一個(gè)協(xié)作簇，通過協(xié)作簇內(nèi)的基站之間的信息交換和協(xié)作傳輸以減小簇內(nèi)小區(qū)之間的相互干擾、提高期望信號(hào)能量，進(jìn)而提高系統(tǒng)的平均吞吐量。但在實(shí)際應(yīng)用中，全網(wǎng)協(xié)作下基站獲取所有用戶的信道狀態(tài)信息以及信號(hào)同步等存在難度，目前采用在較少的基站間形成有限協(xié)作的基站分簇的技術(shù)實(shí)現(xiàn)CoMP傳輸。在CoMP中，基站協(xié)作簇的形成方式分為靜態(tài)分簇和動(dòng)態(tài)分簇兩種。靜態(tài)分簇方式根據(jù)基站的地理位置，預(yù)先將基站劃分為不重疊的多個(gè)固定的協(xié)作簇，聯(lián)合服務(wù)處在協(xié)作簇內(nèi)的用戶；動(dòng)態(tài)分簇中，以用戶為中心進(jìn)行協(xié)作簇的劃分，每個(gè)用戶根據(jù)自己的信道狀態(tài)信息去選擇多個(gè)能夠提供最佳服務(wù)的基站進(jìn)行協(xié)作傳輸，這樣協(xié)作簇存在相互重疊的情況，并且每個(gè)基站獲知的信道狀態(tài)信息的集合存在不同。在如圖1所示的典型7小區(qū)模型中，按照靜態(tài)分簇方式，基站101、基站102與基站107形成一個(gè)協(xié)作簇，基站103與基站104形成一個(gè)協(xié)作簇，基站105與基站106形成一個(gè)協(xié)作簇；按照以用戶為中心的分簇方式，以用戶111為中心，基站101、基站102與基站107形成一個(gè)協(xié)作簇，以用戶112為中心，基站107、基站102與基站103形成一個(gè)協(xié)作簇，以用戶113為中心，基站105與基站107形成一個(gè)協(xié)作簇。與靜態(tài)分簇方式相比，以用戶為中心的分簇方式能減小小區(qū)邊緣用戶受到的強(qiáng)烈簇間干擾，實(shí)現(xiàn)多小區(qū)系統(tǒng)中的分布式覆蓋，由此解決靜態(tài)分簇方式下CoMP系統(tǒng)中遇到的瓶頸。因此，以用戶為中心的分簇方式在CoMP系統(tǒng)的實(shí)際實(shí)現(xiàn)中有重要作用。
[0003]然而，在以用戶為中心的CoMP系統(tǒng)中，由于基站協(xié)作簇的劃分是從用戶的角度，這樣形成的協(xié)作簇與靜態(tài)分簇下的CoMP系統(tǒng)中按照基站的地理位置進(jìn)行協(xié)作簇劃分不同。在這種情況下，簇內(nèi)基站進(jìn)行信息交換后，每個(gè)基站獲知的用戶信道狀態(tài)信息集合是不同的，同時(shí)，基站間的協(xié)作存在于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并非靜態(tài)分簇中基站間協(xié)作僅限于協(xié)作簇內(nèi)的基站間的情況。因此，不能直接采用靜態(tài)分簇中將協(xié)作簇內(nèi)的基站視為協(xié)作的虛擬MMO系統(tǒng)進(jìn)行簇內(nèi)干擾抑制的方法，這樣給干擾抑制帶來困難。此外，將現(xiàn)有的利用本地信道狀態(tài)信息的干擾抑制方法直接用于以用戶為中心的多基站系統(tǒng)，并不能充分利用協(xié)作簇內(nèi)基站間共享的部分信息。因此，需要根據(jù)以用戶為中心的分簇下信道狀態(tài)信息的特點(diǎn)以及簇內(nèi)共享信息的方式進(jìn)行干擾抑制的設(shè)計(jì)，從而提升系統(tǒng)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決以用戶為中心的多基站協(xié)作干擾抑制問題，在協(xié)作波束賦形的傳輸方式下，提出了一種以用戶為中心的多基站協(xié)作干擾抑制方法，是一種以用戶為中心的多基站協(xié)作系統(tǒng)中由協(xié)作信息計(jì)算、共享和利用組成的兩級(jí)干擾抑制方法，它能夠有效地利用協(xié)作簇內(nèi)基站間共享的部分信息，并且在網(wǎng)絡(luò)大小方面具有可擴(kuò)展性。
[0005]以用戶為中心的多基站協(xié)作系統(tǒng)包含N個(gè)基站BSb，K個(gè)單天線用戶MSu ；b為基站編號(hào)b=l、2、3、……4;11為用戶編號(hào)，11=1、2、3、……、K ;各基站均具有T個(gè)發(fā)射天線。以用戶為中心劃分基站協(xié)作簇，令用戶MSu對(duì)應(yīng)的基站協(xié)作簇內(nèi)的基站集合為Cu ;向用戶MSu傳輸數(shù)據(jù)的基站為Bu，Bu e Cu ;基站BSb接入的用戶集合為Ub，Ub中接收基站傳輸數(shù)據(jù)的用戶集合為Mb (基站服務(wù)的用戶集合)；在以用戶為中心的多基站協(xié)作系統(tǒng)中，簇內(nèi)干擾由兩部分組成，一是當(dāng)基站服務(wù)多個(gè)用戶時(shí)造成的多用戶干擾，二是在同一基站協(xié)作簇的其他基站造成的小區(qū)內(nèi)干擾，本發(fā)明中進(jìn)行處理的簇內(nèi)干擾為第二種情況的干擾；則本發(fā)明中的以用戶為中心的多基站協(xié)作干擾抑制方法通過下述步驟實(shí)現(xiàn):
[0006]步驟1:基站BSb通過上行訓(xùn)練得到自身到用戶集合Ub內(nèi)各個(gè)用戶MSu的信道狀態(tài)信息hub ；hub為基站BSb到用戶MSu的信道狀態(tài)信息； [0007]步驟2:基站BSb根據(jù)自身到用戶MSu的信道狀態(tài)信息hub，得到hub的共軛轉(zhuǎn)置h=;
隨后基站BSb通過分布式預(yù)編碼設(shè)計(jì)方法(如Virtual SINR預(yù)編碼)進(jìn)行初始預(yù)編碼的設(shè)計(jì)，得到基站BSb到各個(gè)用戶的預(yù)編碼(這里的預(yù)編碼包含了發(fā)射功率的分配)，其中，基站BSb到用戶集合Mb中各個(gè)用戶MSi初始預(yù)編碼為w°z，MSi e Mb, i e u ;基站BSb到其余用戶 MSj的初始預(yù)編碼為,且為TX I的零向量，即0TX1，MSj €Mb j e u，且j關(guān)i。
[0008]步驟3:在基站BSb接入的用戶集合不包含基站服務(wù)用戶的集合，即{Ub-Mb}中，若用戶MSk，MSk e IUb-MJ對(duì)應(yīng)的基站協(xié)作簇中，除了基站BSb還有其它基站時(shí)，SP Ck≥2時(shí)(I Ck I表示基站集合Ck內(nèi)的基站個(gè)數(shù))，則基站BSb傳輸數(shù)據(jù)過程中對(duì)用戶MSk造成簇內(nèi)
干擾，通過計(jì)算得到基站BSb對(duì)用戶MSk造成的簇內(nèi)干擾值為Σ ||?Ι (II □ I I表示




MSi^Mb
Frobenius范數(shù));若用戶MSk對(duì)應(yīng)的基站協(xié)作簇中具有除基站BSb外沒有其它基站，即I Ck=I時(shí)，則表示用戶MSk無簇內(nèi)干擾，定義簇內(nèi)干擾值為O。
[0009]步驟4:在以用戶MSu為中心，形成的基站協(xié)作簇Cu中，非Bu的基站BSi (這里BS1 ECuAS1^ Bu)將之前計(jì)算出的對(duì)用戶MSu造成的簇內(nèi)干擾值Σ IhWw1-共享給基站Bu。
[0010]步驟5:對(duì)基站Bu接收到的其他基站對(duì)用戶MSu造成的所有簇內(nèi)干擾值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，得到:^’ BS1 e Cu，BS1 ^ BulMSv e Ml。
[0011]步驟6:通過初始設(shè)計(jì)的預(yù)編碼，可得到基站BSb服務(wù)的用戶MSi的數(shù)據(jù)率R(i)為:
【權(quán)利要求】
1.一種以用戶為中心的多基站協(xié)作干擾抑制方法，其特征在于:假設(shè)以用戶為中心的多基站協(xié)作系統(tǒng)包含N個(gè)基站BSb，K個(gè)單天線用戶MSu ;b為基站編號(hào)b=l，2，3，……，N;u為用戶編號(hào)，u=l，2，3，……，K;各基站均具有T個(gè)發(fā)射天線；以用戶為中心劃分基站協(xié)作簇，令用戶MSu對(duì)應(yīng)的基站協(xié)作簇內(nèi)的基站集合為Cu ;向用戶MSu傳輸數(shù)據(jù)的基站為Bu，Bu e Cu ;基站BSb接入的用戶集合為Ub，Ub中接收基站傳輸數(shù)據(jù)的用戶集合為Mb ;對(duì)于同一基站協(xié)作簇內(nèi)除基站Bu外的其他基站造成的小區(qū)間干擾，通過包括方法進(jìn)行抑制: 步驟1:基站BSb通過上行訓(xùn)練得到自身到用戶集合Ub內(nèi)各個(gè)用戶MSu的信道狀態(tài)信息hub ；hub為基站BSb到用戶MSu的信道狀態(tài)信息； 步驟2:基站BSb根據(jù)自身到用戶MSu的信道狀態(tài)信息hub，得到hub的共軛轉(zhuǎn)置Jifi ;隨后基站BSb通過分布式預(yù)編碼設(shè)計(jì)方法進(jìn)行初始預(yù)編碼的設(shè)計(jì)，得到基站BSb到各個(gè)用戶的預(yù)編碼，其中，基站BSb到用戶集合Mb中各個(gè)用戶MSi初始預(yù)編碼為,MSi e Mb, i e u ；基站BSb到其余用戶MSj的初始預(yù)編碼為< ,且為TX I的零向量，即0TX1，MSj ^Mbj e u,且 j 關(guān) i ; 步驟3:在基站BSb接入的用戶集合不包含基站服務(wù)用戶的集合，即集合{Ub-Mb}中，若用戶MSk對(duì)應(yīng)的基站協(xié)作簇中，MSk e {Ub-Mb}，除了基站BSb還有其它基站時(shí)，即|Ck|≥2時(shí)，則基站BSb傳輸數(shù)據(jù)過程中對(duì)用戶MSk造成簇內(nèi)干擾，通過計(jì)算得到基站BSb對(duì)用戶MSk造成的簇內(nèi)干擾值為Σ ||h?>I!，I I □ I I表示Frobenius范數(shù)；若用戶MSk對(duì)應(yīng)的基站

MSfMb協(xié)作簇中具有除基站BSb外沒有其它基站，即|Ck| = I時(shí)，則表示用戶MSk無簇內(nèi)干擾，定義族內(nèi)干擾值為O ; I Ck I表不基站集合Ck內(nèi)的基站個(gè)數(shù)； 步驟4:在以用戶MSu為中心，形成的基站協(xié)作簇Cu中，非Bu的基站BS1將之前計(jì)算出的對(duì)用戶MSu造成的簇內(nèi)干擾值Σ IKwV/Il共享給基站Bu，其中BS1 e Cu，BS1 Φ Bu ；


MSv^Ml 步驟5:對(duì)基站Bu接收到的其他基站對(duì)用戶MSu造成的所有簇內(nèi)干擾值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，得到:各 ? lh,,/Wv/l，BS1 e Cu，BS1 幸 Bu, MSv e M1 ； 步驟6:通過初始設(shè)計(jì)的預(yù)編碼，得到基站BSb服務(wù)的用戶MSi的數(shù)據(jù)率R(i)為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以用戶為中心的多基站協(xié)作干擾抑制方法，其特征在于:所述的分布式預(yù)編碼設(shè)計(jì)方法選擇為Virtual SINR預(yù)編碼方法，但不僅限于此種方法。
【文檔編號(hào)】H04L1/06GK103546934SQ201310499687
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】韓圣千, 陳盼, 袁方, 楊晨陽, 王剛, 雷鳴 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué), 日電（中國）有限公司