CN101350645B - 一种消除用户间干扰的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除用户间干扰的方法，包括以下步骤：S102，定义四个矩阵，通过四个矩阵中的一个或多个将多个用户中的每个用户分别反馈的信道信息矩阵的第一个列向量传送至发射端；S104，发射端利用多个用户中的每个用户分别反馈的信道信息矩阵的第一个列向量组成的矩阵分别对多个发射信号进行加权处理；以及S106，多个用户中的每个用户分别对多个经过加权处理的发射信号进行接收端加权处理，以分离多个经过加权处理的发射信号，进而消除用户间的干扰。通过本发明，可以在有限的反馈开销情况下，使所设计的码本能够具有尽量好的性能。

Description

一种消除用户间干扰的方法

技术领域

本发明涉及多输入多输出无线移动通信领域，更具体地涉及一种消除用户间干扰的方法。

背景技术

多输入多输出(Multiple Input and Multiple Output，简称MIMO)系统由于其能够有效提高信道容量而成为长期演进(Long TermEvolution，简称LTE)的研究中一项倍受人们关注的技术。

对于多用户MIMO(Multi-User MIMO，简称MU-MIMO)系统，所关心的核心问题在于，利用空间信息将用户区分开来，使得多个用户能够同时使用相同的频率、时间等资源。仅通过空间信息区分用户，消除用户间的干扰。

在多用户MIMO模式中，可以通过设计合适的发射天线和接收天线的权值矢量来分开多用户的信号，去除干扰。为了减小反馈开销，提出了仅反馈一个矢量的迫零(Zero forcing，简称ZF)方法，简称Vector ZF方法。

发明内容

鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提供了一种消除用户间干扰的方法。

根据本发明的消除用户间干扰的方法，包括以下步骤：S102，定义四个矩阵，通过四个矩阵中的一个或多个将多个用户中的每个用户分别反馈的信道信息矩阵的第一个列向量传送至发射端；S104，发射端利用多个用户中的每个用户分别反馈的信道信息矩阵的第一个列向量组成的矩阵分别对多个发射信号进行加权处理；以及S106，多个用户中的每个用户分别对多个经过加权处理的发射信号进行接收端加权处理，以分离多个经过加权处理的发射信号，进而消除用户间的干扰。

其中，定义的四个矩阵分别为：

$M_1=\frac{1}{\sqrt{4}}*\mathrm{DFT}=0.5*\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& j& -1& -j\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& -j& -1& j\end{array}\right]$

$M_2=\mathrm{diag}(\mathrm{1,1},j,j)*M_1=0.5*\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& j& -1& -j\\ j& -j& j& -j\\ j& 1& -j& -1\end{array}\right]$

$M_3=\mathrm{diag}(-1,-\mathrm{1,1,1})*M_1=0.5*\left[\begin{array}{cccc}-1& -1& -1& -1\\ -1& -j& 1& j\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& -j& -1& j\end{array}\right]$

$M_4=\mathrm{diag}(-1,-1,j,j)*M_1=0.5*\left[\begin{array}{cccc}-1& -1& -1& -1\\ -1& -j& 1& j\\ j& -j& j& -j\\ j& 1& -j& -1\end{array}\right].$

其中，在步骤S102中，通过表格对应法从四个矩阵中的一个或多个中找出相应的列向量码本，将多个用户中的每个用户分别反馈的信道信息矩阵的第一个列向量传送至发射端。

其中，在步骤S106中，通过对发射到多个用户中的每个用户的多个经过加权处理的发射信号进行以下运算，来分离多个经过加权处理的发射信号：[U_j，D_j，V_j]＝svd(H_j)，其中，UH_j＝(U_j ^H*H_j)^T＝(D_j*V_j ^H)^T，D_j是由大到小排列的特征值，V_j是有效的预编码权值矢量。

其中，多个用户中的每个用户反馈的信道信息矩阵的第一个列向量是UH_j矩阵的第一个列向量。第一个列向量组成的矩阵为H_MU＝[UH₁(:，1:N_S)…UH_j(:，1:N_S)…UH_K(:，1:N_S)]^T。由第一个列向量组成的矩阵得出的用于对多个发射信号进行加权处理的权值矢量为W＝pinv(H_MU)，其中，U_j为第j个用户的预编码权值。根据本发明的消除用户间干扰的方法适用于存在4个发射天线的情况。

通过本发明，可以在有限的反馈开销情况下，使所设计的码本能够具有尽量好的性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的消除用户间干扰的方法的流程图；

图2是使用Vector ZF方法的MU-MIMO方案中的码本模块的作用和所在的位置的示意图。

具体实施方式

下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。

参考图1，说明根据本发明实施例的消除用户间干扰的方法。如图1所示，该消除用户间干扰的方法包括以下步骤：S102，定义四个矩阵，通过四个矩阵中的一个或多个将多个用户中的每个用户分别反馈的信道信息矩阵的第一个列向量传送至发射端；S104，发射端利用多个用户中的每个用户分别反馈的信道信息矩阵的第一个列向量组成的矩阵分别对多个发射信号进行加权处理；以及S106，多个用户中的每个用户分别对多个经过加权处理的发射信号进行接收端加权处理，以分离多个经过加权处理的发射信号，进而消除用户间的干扰。图2给出了使用Vector ZF方法的MU-MIMO方案中的码本模块的作用和所在的位置的示意图。

其中，根据粒度最优原则定义四个矩阵分别为：

矩阵1： $M_1=\frac{1}{\sqrt{4}}*\mathrm{DFT}=0.5*\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& j& -1& -j\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& -j& -1& j\end{array}\right]$

矩阵2： $M_2=\mathrm{diag}(\mathrm{1,1},j,j)*M_1=0.5*\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& j& -1& -j\\ j& -j& j& -j\\ j& 1& -j& -1\end{array}\right]$

矩阵3： $M_3=\mathrm{diag}(-1,-\mathrm{1,1,1})*M_1=0.5*\left[\begin{array}{cccc}-1& -1& -1& -1\\ -1& -j& 1& j\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& -j& -1& j\end{array}\right]$

矩阵4： $M_4=\mathrm{diag}(-1,-1,j,j)*M_1=0.5*\left[\begin{array}{cccc}-1& -1& -1& -1\\ -1& -j& 1& j\\ j& -j& j& -j\\ j& 1& -j& -1\end{array}\right].$

其中，在步骤S102中，通过表格对应法从四个矩阵中的一个或多个中找出相应的列向量码本，将多个用户中的每个用户分别反馈的信道信息矩阵的第一个列向量传送至发射端。例如，通过以下表格找出相应的列向量码本，一个4*1的列向量就是代表一个4维空间，所找出的16个列向量之间的空间距离需要尽量的均匀：

传送码本索引	等级1
		1	0.5*[1 1 -1 -1]T
2	矩阵1，列2
		3	矩阵1，列3
4	矩阵1，列4
		5	矩阵2，列1
6	矩阵2，列2
		7	矩阵2，列3
8	矩阵2，列4
		9	矩阵3，列1
10	矩阵3，列2
		11	矩阵3，列3
12	矩阵3，列4
		13	矩阵4，列1
14	矩阵4，列2
		15	矩阵4，列3
16	矩阵4，列4

其中，在步骤S106中，通过对发射到多个用户中的每个用户的多个经过加权处理的发射信号进行以下运算，来分离多个经过加权处理的发射信号：[U_j，D_j，V_j]＝svd(H_j)，其中，UH_j＝(U_j ^H*H_j)^T＝(D_j*V_j ^H)^T，D_j是由大到小排列的特征值，V_j是有效的预编码权值矢量。

其中，多个用户中的每个用户反馈的信道信息矩阵的第一个列向量是UH_j矩阵的第一个列向量。第一个列向量组成的矩阵为H_MU＝[UH₁(:，1:N_S)…UH_j(:，1:N_S)…UH_K(:，1:N_S)]^T。由第一个列向量组成的矩阵得出的用于对多个发射信号进行加权处理的权值矢量为W＝pinv(H_MU)，其中，U_j为第j个用户的预编码权值。根据本发明的消除用户间干扰的方法适用于存在4个发射天线的情况。

通过本发明，可以在有限的反馈开销情况下，使所设计的码本能够具有尽量好的性能。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种消除用户间干扰的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S102，定义四个矩阵，通过所述四个矩阵中的一个或多个将多个用户中的每个用户分别反馈的信道信息矩阵的第一个列向量传送至发射端；

S104，所述发射端利用所述多个用户中的每个用户分别反馈的信道信息矩阵的第一个列向量组成的矩阵分别对多个发射信号进行加权处理；以及

S106，所述多个用户中的每个用户分别对多个经过加权处理的发射信号进行接收端加权处理，以分离所述多个经过加权处理的发射信号，进而消除用户间的干扰。

2.根据权利要求1所述的消除用户间干扰的方法，其特征在于，所述四个矩阵分别为 $M_1=\frac{1}{\sqrt{4}}*\mathrm{DFT}=0.5*\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& j& -1& -j\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& -j& -1& j\end{array}\right],$

$M_2=\mathrm{diag}(\mathrm{1,1},j,j)*M_1=0.5*\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& j& -1& -j\\ j& -j& j& -j\\ j& 1& -j& -1\end{array}\right],$

$M_3=\mathrm{diag}(-1,-\mathrm{1,1,1})*M_1=0.5*\left[\begin{array}{cccc}-1& -1& -1& -1\\ -1& -j& 1& j\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& -j& -1& j\end{array}\right],$ 以及

$M_4=\mathrm{diag}(-1,-1,j,j)*M_1=0.5*\left[\begin{array}{cccc}-1& -1& -1& -1\\ -1& -j& 1& j\\ j& -j& j& -j\\ j& 1& -j& -1\end{array}\right].$

3.根据权利要求2所述的消除用户间干扰的方法，其特征在于，在所述步骤S102中，通过表格对应法从所述四个矩阵中的一个或多个中找出相应的列向量码本，将多个用户中的每个用户分别反馈的信道信息矩阵的第一个列向量传送至发射端。

4.根据权利要求3所述的消除用户间干扰的方法，其特征在于，在所述步骤S106中，通过对发射到所述多个用户中的每个用户的所述多个经过加权处理的发射信号进行以下运算，来分离所述多个经过加权处理的发射信号：[U_j，D_j，V_j]＝svd(H_j)，其中，UH_j＝(U_j ^H*H_j)^T＝(D_j*V_j ^H)^T，D_j是由大到小排列的特征值，V_j是有效的预编码权值矢量。

5.根据权利要求4所述的消除用户间干扰的方法，其特征在于，所述多个用户中的每个用户反馈的信道信息矩阵的第一个列向量是UH_j矩阵的第一个列向量。

6.根据权利要求5所述的消除用户间干扰的方法，其特征在于，所述第一个列向量组成的矩阵为H_MU＝[UH₁(:，1:N_S)…UH_j(:，1:N_S)…UH_K(:，1:N_S)]^T。

7.根据权利要求6所述的消除用户间干扰的方法，其特征在于，由所述第一个列向量组成的矩阵得出的用于对所述多个发射信号进行加权处理的权值矢量为W＝pinv(H_MU)，其中，U_j为第j个用户的预编码权值。

8.根据上述权利要求中的任一项所述的消除用户间干扰的方法，其特征在于，所述方法适用于存在4个发射天线的情况。

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