CN101771507B - 多小区mimo无线通信网络中消除小区间干扰的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了在基于多小区MIMO的无线通信网络中消除小区间干扰的方法和装置。移动终端根据下行物理信道传输矩阵，选择服务基站发送给其的数据流流数；并基于该矩阵和流数，生成滤波矩阵；之后利用该滤波矩阵的共轭转置矩阵对探测信号进行预编码处理后，将其发送至服务基站和干扰基站。服务基站接收来自该移动终端的探测信号和来自受干扰移动终端的探测信号后；估算本基站至被服务移动终端的下行等效信道传输矩阵，和本基站至受干扰移动终端的下行等效信道传输矩阵，并基于预定准则，生成预编码矩阵；接着，用该矩阵对待发送信号进行预编码后发送至被服务移动终端。本发明能够改进干扰消除的性能，减少探测信号的开销，且无需额外的信令开销。

Description

多小区MIMO无线通信网络中消除小区间干扰的方法和装置

技术领域

本发明涉及基于多小区MIMO的无线通信网络，尤其涉及基于多小区协作的单基站多天线处理的无线通信网络。

背景技术

IEEE820.16m和3GPP LTE+等标准的演进旨在获得更高的平均扇区吞吐量以及小区边缘的用户吞吐量。这些目标在系统性能高度受到小区间干扰限制的低频重用系统中特别受到挑战。许多用于解决小区间干扰问题的技术已经在IEEE820.16m和3GPP LTE+标准中得以广泛的讨论。在这些技术中，干扰消除技术(interference nulling)由于其具有简单，对当前系统影响微小，低开销，以及能够在不牺牲平均扇区吞吐量的情况下增加小区边缘吞吐量等优势而成为目前最有前景的选择之一。

干扰消除技术的基本原理是利用基站的额外空间自由度来消除其对邻近小区的干扰。以下将参照图1简要介绍干扰消除技术的原理。图1示出的基于多小区协作的单基站多天线处理的无线通信网络中包括2个基站和2个移动终端，分别为基站11’，基站12’，移动终端21’和移动终端22’。

对于基站11’，移动终端21’为其的被服务移动终端，移动终端22’为其的受干扰移动终端，对于基站12’，移动终端22’为其的被服务移动终端，移动终端21’为其的受干扰移动终端；对于移动终端21’，基站11’为其的服务基站，基站12’为其的干扰基站；对于移动终端22’，基站12’为其的服务基站，基站11’为其的干扰基站。

尽管图中只示出了两个小区，分别为基站11’所属的小区和基站12’所属的小区，但是本领域技术人员应能理解，在具体应用中，本发明的无线通信系统可包括多个小区。假定每个基站分别包括4根发射天线，每个移动终端分别包括2根接收天线。以下以基站11’为例进行说明，移动终端21’归属于基站11’，基站11’在为移动终端21’提供服务的同时，消除其对移动终端22’的干扰。

许多不同的准则可用于干扰消除技术中，此处我们仅以基于迫零准则的干扰消除技术为例进行说明。我们将基站11’与移动终端21’之间的信道矩阵定义为H_1，1，基站11’与移动终端22’之间的信道矩阵定义为H_2，1，基站12’与移动终端22’之间的信道矩阵定义为H_2，2，以及基站12’与移动终端21’之间的信道矩阵定义为H_1，2。基于迫零准则，基站11’所使用的预编码矩阵W₁和基站12’所使用的预编码矩阵W₂应满足以下条件：

H_2，1W₁＝0以及H_1，2W₂＝0

一旦满足上述条件，来自基站11’的信号将不会对移动终端22’造成干扰，来自基站12’的信号将不会对移动终端21’造成干扰。

以W₁为例，为了满足上述条件，预编码矩阵W₁可通过以下步骤生成：

首先，服务基站11’对H_2，1进行奇异值分解(singular valuedecomposition，SVD)，如下：

H₂₁＝U₂[∑₂₀][V₂V₂]^H

其中，V₂是H_2，1的零空间的基。

然后，服务基站11’对H_1，1V₂进行奇异值分解，如下：

H₁₁V₂＝U₁[∑₁0][V₁V₁]^H

其中，V₁是H_1，1V₂的信号空间的基。

最后，服务基站11通过下式计算预编码矩阵W₁：

W₁＝V₂V₁(：，1：S₁)

其中，V₁(：，1：s₁)为由V₁的第1列至第S₁列组成的矩阵，S₁表示服务基站11’发送给被服务移动终端21’数据流的个数。

预编码矩阵W₂也可以通过上述相同的原理生成，为了简明起见，在此不作赘述。

从以上描述可知，尽管基站11’所属小区的邻近小区能够获得干扰减少的增益，但基站11’为了消除其对移动终端22’的干扰，通过将基站11’的可用空间投影到H_2，1的零空间，从而使得用于为移动终端21’发送信号的可用信号空间从一个4x4空间(由H_1，1的右奇异向量张成的空间)减少到2x2空间(由H_1，1V₂的右奇异向量张成的空间)。可用信号空间的减少导致移动终端21’的分集增益减少，从而导致性能的损失。

具体的，由于移动终端22’有两根接收天线，这将导致基站11’花费2个空间自由度来消除对其的干扰，从而只剩下2个空间自由度用于与移动终端21’之间的信号传输。基站11’用于信号传输的空间自由度的减少将导致移动终端21’的性能变坏。在某些情形下，信号空间度的减少而造成的吞吐量损失会大于邻近小区干扰减少而产生的吞吐量增益，从而使得系统总吞吐量的损失。

简言之，基站11’消除其对移动终端22’的干扰是以移动终端21’的性能变差为代价的。

发明内容

为解决现有技术中的上述缺点，本发明提出了一种在基于多小区MIMO的无线通信网络中用于消除小区间干扰的方法和装置。具体的，服务基站首先发送下行参考信号至被服务移动终端和受干扰移动终端，被服务移动终端接收到来自服务基站的下行参考信号后，根据所接收的来自所述服务基站的下行参考信号，估算所述服务基站至本移动终端的下行物理信道传输矩阵，然后，根据所估算的所述服务基站至本移动终端的下行物理信道传输矩阵，选择所述服务基站发送给本移动终端的数据流的流数；随后，基于所估算的所述服务基站至本移动终端的下行物理信道传输矩阵以及所选择的数据流的流数，生成滤波矩阵；接着，利用所述滤波矩阵的共轭转置矩阵对探测信号进行预编码处理后，将经滤波矩阵的共轭转置矩阵预编码处理后的探测信号发送至所述服务基站和干扰基站。服务基站接收到来自所述被服务移动终端的经滤波矩阵的共轭转置矩阵预编码处理后的探测信号和来自所述受干扰移动终端的经滤波矩阵的共轭转置矩阵预编码处理后的探测信号后；根据所接收的来自所述被服务移动终端的经滤波矩阵的共轭转置矩阵预编码处理后的探测信号，估算本基站至所述被服务移动终端的下行等效信道传输矩阵，以及根据所接收的来自所述受干扰移动终端的经滤波矩阵的共轭转置矩阵预编码处理后的探测信号，估算本基站至所述受干扰移动终端的下行等效信道传输矩阵；然后，根据所估算的本基站至所述被服务移动终端的下行等效信道传输矩阵和所估算的本基站至所述受干扰移动终端的下行等效信道传输矩阵，并基于预定准则，生成用于对待发送信号进行预编码的预编码矩阵；接着，利用所生成的预编码矩阵对待发送信号进行预编码处理后发送至所述被服务移动终端。被服务移动终端接收来自所述服务基站的经预编码矩阵预编码处理后的信号并将其还原。

根据本发明的第一方面，提供了一种在基于多小区MIMO的无线通信网络的基站中用于消除小区间干扰的方法，其中，包括以下步骤：a.发送下行参考信号至被服务移动终端和至少一个受干扰移动终端；b.接收来自所述被服务移动终端的经第一滤波矩阵的共轭转置矩阵预编码处理后的第一探测信号；并且接收来自所述至少一个受干扰移动终端的分别经各自的滤波矩阵的共轭转置矩阵预编码处理后的至少一个其他的探测信号；c.根据所述第一探测信号，估算本基站至所述被服务移动终端的第一下行等效信道传输矩阵；以及根据所述至少一个其他的探测信号，分别估算本基站至所述至少一个受干扰移动终端的至少一个其他的下行等效信道传输矩阵；d.根据所述第一下行等效信道传输矩阵和所述至少一个其他的下行等效信道传输矩阵，并基于预定准则，生成用于对待发送信号进行预编码的预编码矩阵；e.发送利用所生成的预编码矩阵进行预编码处理后的待发送信号至所述被服务移动终端。

根据本发明的第二方面，提供了一种在基于多小区MIMO的无线通信网络的移动终端中用于辅助服务基站消除小区间干扰的方法，其中，包括以下步骤：I.接收来自服务基站的第一下行参考信号；II.根据所述第一下行参考信号，估算所述服务基站至本移动终端的第一下行物理信道传输矩阵；III.根据所述第一下行物理信道传输矩阵，选择所述服务基站发送给本移动终端的数据流的流数；IV.基于所述第一下行物理信道传输矩阵以及所选择的数据流的流数，生成滤波矩阵；V.将经所述滤波矩阵的共轭转置矩阵预编码处理后的探测信号发送至所述服务基站和至少一个干扰基站；VI.接收来自所述服务基站的经预编码矩阵预编码处理后的信号并将其还原。

根据本发明的第三方面，提供了一种在基于多小区MIMO的无线通信网络的基站中用于消除小区间干扰的干扰消除装置，其中，包括：第一发送装置，用于发送下行参考信号至被服务移动终端和至少一个受干扰移动终端；第一接收装置，用于接收来自所述被服务移动终端的经第一滤波矩阵的共轭转置矩阵预编码处理后的第一探测信号；并且接收来自所述至少一个受干扰移动终端的分别经各自的滤波矩阵的共轭转置矩阵预编码处理后的至少一个其他的探测信号；第一估算装置，用于根据所述第一探测信号，估算本基站至所述被服务移动终端的第一下行等效信道传输矩阵；以及根据所述至少一个其他的探测信号，分别估算本基站至所述至少一个受干扰移动终端的至少一个其他的下行等效信道传输矩阵；第一生成装置，用于根据所述第一下行等效信道传输矩阵和所述至少一个其他的下行等效信道传输矩阵，并基于预定准则，生成用于对待发送信号进行预编码的预编码矩阵；第二发送装置，用于发送利用所生成的预编码矩阵进行预编码处理后的待发送信号至所述被服务移动终端。

根据本发明的第四方面，提供了一种在基于多小区MIMO的无线通信网络的移动终端中用于辅助服务基站消除小区间干扰的辅助干扰消除装置，其中，包括：第二接收装置，用于接收来自服务基站的第一下行参考信号；第二估算装置，用于根据所述第一下行参考信号，估算所述服务基站至本移动终端的第一下行物理信道传输矩阵；第一选择装置，用于根据所述第一下行物理信道传输矩阵，选择所述服务基站发送给本移动终端的数据流的流数；第二生成装置，用于基于所述第一下行物理信道传输矩阵以及所选择的数据流的流数，生成滤波矩阵；第三发送装置，用于将经所述滤波矩阵的共轭转置矩阵预编码处理后的探测信号发送至所述服务基站和至少一个干扰基站；第三接收装置，用于接收来自所述服务基站的经预编码矩阵预编码处理后的信号并将其还原。

在本发明中，如果选择服务基站发送至被服务移动终端的数据流的个数小于被服务移动终端的接收天线的个数，那么可以通过在被服务移动终端处使用一个合适的滤波矩阵而将服务基站与被服务移动终端之间的传输信道转化为包括较少虚拟接收天线个数(等于服务基站发送给被服务移动终端的数据流的个数)的等效信道。通过选择合适的滤波矩阵，等效信道与物理信道相比不会带来任何性能损失。由于等效信道与物理信道相比具有相同的发射天线个数和较少的接收天线个数，因此，它的零空间比物理信道的零空间具有更大的维数。基于此，对等效信道进行干扰消除比对物理信道进行干扰消除将带来更大的信号空间，从而使得被服务移动终端的性能损失减少。而且所增加的计算量是非常微小的。

同时，本发明的技术方案能够减少探测信号的开销，并且不需要任何额外的信令开销。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更加明显：

图1示出了现有技术的基于多小区MIMO的无线通信网络中使用干扰消除技术的网络拓扑示意图；

图2示出了根据本发明的一个具体实施方式的在基于多小区MIMO的无线通信网络中用于消除小区间干扰的方法流程图；

图3示出了采用本发明的小区间干扰消除技术与采用现有技术的小区间干扰消除技术的仿真效果图；

图4示出了根据本发明的一个具体实施方式的在基于多小区MIMO的无线通信网络的基站中用于消除小区间干扰的干扰消除装置的结构框图；以及

图5示出了根据本发明的一个具体实施方式的在基于多小区MIMO的无线通信网络的移动终端中用于辅助基站消除小区间干扰的辅助干扰消除装置的结构框图。

附图中，相同或者相似的附图标识代表相同或者相似的部件。

具体实施方式

为了下文描述的简明起见，在此先对以下术语进行定义：

工作在干扰消除模式下的基站：如果一个基站在需要为归属于它的移动终端提供服务的同时还需要消除对归属于临近小区的另一个移动终端的干扰，那么该基站被称作工作在干扰消除模式下。

工作在干扰消除模式下的移动终端：如果一个移动终端需要临近小区的基站消除对其的干扰，那么该移动终端被称作工作在干扰消除模式下。

服务基站：如果一个移动终端从一个基站处接收数据，那么该基站被称作该移动终端的服务基站。

被服务移动终端：如果一个移动终端从一个基站处接收数据，那么该移动终端被称作该基站的被服务移动终端。

干扰基站：如果一个基站要消除对一个移动终端的干扰，那么该基站被称作该移动终端的干扰基站。

受干扰移动终端：如果一个基站要消除对一个移动终端的干扰，那么该移动终端被称作该基站的受干扰移动终端。

以下参照附图来对本发明进行详细描述：

图2示出了根据本发明的一个具体实施方式的在基于多小区MIMO的无线通信网络中用于消除小区间干扰的方法流程图。

图2将以两个小区为例对本发明的技术方案进行详细描述。尽管图2中仅以两个小区的MIMO无线通信网络为例，但下文中我们将会给出适用于任多个小区的通式，本领域技术人员根据该些通式同样可以不经创造性劳动地将本发明应用于两个以上小区的MIMO无线通信网络。

进一步的，图2所涉及的通信网络是基于多小区协作的单基站多天线处理的MIMO无线通信网络。

具体的，图2涉及的基于两个小区的MIMO的无线通信网络中包括基站11和归属于该基站11的移动终端21，以及基站12和归属于该基站12的移动终端22。

对于基站11，移动终端21为其的被服务移动终端，移动终端22为其的受干扰移动终端，对于基站12，移动终端22为其的被服务移动终端，移动终端21为其的受干扰移动终端；对于移动终端21，基站11为其的服务基站，基站12为其的干扰基站；对于移动终端22，基站12为其的服务基站，基站11为其的干扰基站。

下文中，我们以基站11和基站12各包括4根发射天线，移动终端21和移动终端22各包括2根接收天线为例进行说明。需要说明的是，在具体应用中，基站11和基站12可以包括任多根发射天线，移动终端21和移动终端22可以包括任多根接收天线，这是本领域技术人员应能理解的，在此不作赘述。

下文中将分别以基站11基于迫零准则消除其对移动终端22的干扰，基站12基于迫零准则消除其对移动终端21的干扰为例进行说明，以及以基站11基于最小均方误差准则消除其对移动终端22的干扰，基站12基于最小均方误差准则消除其对移动终端21的干扰为例进行说明。

1)基于迫零准则

首先，在步骤S1中，基站11发送第一下行参考信号至移动终端21和移动终端22。其中，移动终端21为基站11的被服务移动终端，移动终端22为基站11的受干扰移动终端。

该第一下行参考信号可以是公共导频信号也可以是训练序列。

其次，在步骤S2中，移动终端21接收来自基站11的第一下行参考信号；在步骤S2’中，移动终端22接收来自基站11的第一下行参考信号。

其中，基站11是移动终端21的服务基站，同时是移动终端22的干扰基站。

需要说明的是，步骤S2和步骤S2’之间并没有必然的先后顺序。

随后，在步骤S3中，移动终端21根据该第一下行参考信号，估算基站11至本移动终端21的第一下行物理信道传输矩阵H_1，1。

接着，在步骤S4中，移动终端21根据第一下行物理信道传输矩阵H_1，1，选择基站11发送给本移动终端21的数据流的流数S₁。

具体的，移动终端21根据该第一下行物理信道传输矩阵H_1，1，分别计算信道容量C₁，C₂。

其中，C₁为基站11发送1个数据流至移动终端21的信道容量，C₂为基站11发送2个数据流至本移动终端21的信道容量。

信道容量C₁可以通过下列公式计算：

$C_1={\log }_2(1+\frac{{\mathrm{\μ}}_{1}P}{{\mathrm{\σ}}^2})$

其中，μ₁表示H_1，1的最大特征值，P表示总发送功率，σ²表示移动终端21所受到的干扰加噪声功率。

信道容量C₂可以通过下列公式计算：

C₂＝log₂(1+μ₁P/(2σ²))+log₂(1+μ₂P/(2σ²))

其中，μ₁和μ₂表示H_1，1的最大特征值和第二大特征值。

当移动终端21计算出信道容量C₁，C₂后，其从信道容量C₁，C₂中选择一个信道容量最大值。

如果C₁≥C₂，那么，移动终端21确定基站11发送给本移动终端21的数据流的流数为1。

如果C₁＜C₂，那么，移动终端21将(C₂-C₁)/C₂的比值与一预定门限值C_Thred进行比较；如果(C₂-C₁)/C₂≥C_Thred，则确定基站11发送给本移动终端21的数据流的流数为2；如果(C₂-C₁)/C₂＜C_Thred，则确定基站11发送给本移动终端21的数据流的流数为1。

优选地，C_Thred的取值为0≤C_Thred＜1。

需要说明的是，由于在本实施例中，我们假定移动终端21有2根接收天线，基站11有4根发送天线，而且不同天线之间的空间相关性为0，因此，基站11和移动终端21之间的第一下行物理信道传输矩阵H_1，1的秩为2，基站11可以发送1个数据流或者发送2个数据流给移动终端21，从而，移动终端21只需分别计算信道容量C₁，C₂。在具体应用中，如果移动终端21和基站11之间的第一下行物理信道传输矩阵H_1，1的秩为M，那么，基站11可以分别发送1，2，…或M个数据流给移动终端21，从而，移动终端21需要分别计算信道容量C₁，C₂，…，C_M。

具体的，当移动终端21根据第一下行物理信道传输矩阵H_1，1，分别计算M个信道容量C₁，C₂，…，C_M后，移动终端21从所述M个信道容量C₁，C₂，…，C_M中选择一个信道容量最大值C_K。

然后，移动终端21判断信道容量最大值C_K所对应的K是否等于1；如果所述K＝1，移动终端21确定基站11发送给本移动终端21的数据流的流数为1；如果所述K≠1，初始化x＝1，并执行以下步骤：

首先，移动终端21判断(C_K-C_K-x)/C_K是否小于预定门限值C_Thred；如果(C_K-C_K-x)/C_K≥C_Thred，则确定基站11发送给本移动终端21的数据流的流数为K-(x-1)；如果(C_K-C_K-x)/C_K＜C_Thred，则执行x＝x+1；并判断K-x是否大于0；如果K-x＞0，则重复步骤上述判断(C_K-C_K-x)/C_K是否小于预定门限值C_Thred的步骤；如果K-x≤0，确定基站11发送给本移动终端21的数据流的流数为1。

继而，在步骤S5中，移动终端21基于第一下行物理信道传输矩阵H_1，1以及所选择的数据流的流数，生成第一滤波矩阵R₁。

具体的，第一滤波矩阵可通过如下公式生成：

R₁＝U₁(：，1：S₁)^H/||U₁(：，1：S₁)^H||

其中，U₁(：，1：S₁)^H表示由U₁的第1列至第S₁列组成的矩阵的共轭转置矩阵，S₁表示移动终端21所选择的基站11发送给本移动终端21的数据流的流数。

其中，U₁通过对所述第一下行物理信道传输矩阵H_1，1进行奇异值分解 $H_{\mathrm{1,1}}=U_1\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Σ}}_1& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{V}_1& {\stackrel{\‾}{V}}_1\end{array}\right]}^H$ 采获取。

然后，进入步骤S6中，移动终端21利用所生成的第一滤波矩阵R₁的共轭转置矩阵R₁ ^H对待发送的第一探测信号进行预编码处理，然后，将经R₁ ^H预编码处理后的第一探测信号分别发送至基站11和基站12。

其中，基站11是移动终端21的服务基站，基站12是移动终端21的干扰基站。

进一步的，移动终端21在指定的上行子带的指定的子载波上以及在指定的OFDM符号上发送经R₁ ^H预编码处理后的第一探测信号至基站11和基站12。

需要说明的是，在本实施例中，我们主要从基站11角度对本发明进行说明，但是本领域技术人员应能理解，在基站11与移动终端21和移动终端22进行交互的同时，基站12与移动终端21和移动终端22也在进行交互。

具体的，首先，基站12发送第二下行参考信号至移动终端22和移动终端21。其中，移动终端22为基站12的被服务移动终端，移动终端21为基站12的受干扰移动终端。

然后，移动终端22根据来自基站12的第二下行参考信号，估算基站12至本移动终端22的第三下行物理信道传输矩阵H_2，2。

接着，移动终端22根据第三下行物理信道传输矩阵H_2，2，选择基站12发送给本移动终端22的数据流的流数S₂。

随后，移动终端22基于第三下行物理信道传输矩阵H_2，2以及所选择的数据流的流数S₂，生成第二滤波矩阵R₂。

继而，移动终端22利用所生成的第二滤波矩阵R₂的共轭转置矩阵R₂ ^H对待发送的第二探测信号进行预编码处理，然后，将经R₂ ^H预编码处理后的第二探测信号分别发送至基站11和基站12。

其中，基站11是移动终端22的干扰基站，基站12是移动终端22的服务基站。

移动终端21发送的第一探测信号和移动终端22发送的第二探测信号应该相互正交，具体的，移动终端21和移动终端22可以FDM/TDM/CDM的方式发送第一探测信号和第二探测信号至服务基站。

然后，在步骤S7中，基站11接收来自移动终端21的经第一滤波矩阵R₁的共轭转置矩阵R₁ ^H预编码处理后的第一探测信号，并且接收来自移动终端22的经第二滤波矩阵R₂的共轭转置矩阵R₂ ^H预编码处理后的第二探测信号。

同样的，基站12同样也接收来自移动终端21的经第一滤波矩阵R₁的共轭转置矩阵R₁ ^H预编码处理后的第一探测信号，并且接收来自移动终端22的经第二滤波矩阵R₂的共轭转置矩阵R₂ ^H预编码处理后的第二探测信号。

接着，进入步骤S8中，基站11根据所接收到的第一探测信号，估算本基站11至移动终端21的第一下行等效信道传输矩阵

以及根据所接收到的第二探测信号，估算本基站11至移动终端22的第二下行等效信道传输矩阵

同样的，基站12根据所接收到的第二探测信号，估算本基站12至移动终端22的第三下行等效信道传输矩阵

以及根据所接收到的第一探测信号，估算本基站12至移动终端21的第四下行等效信道传输矩阵

需要说明的是，在TDD系统中，通常认为上下行信道之间存在互易性，因此，上行信道传输矩阵的共轭转置矩阵可以等同于下行信道传输矩阵。

进一步的，基站11估算的第一下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{\mathrm{1,1}}=R_1{H}_{\mathrm{1,1}},$ 第二下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{\mathrm{2,1}}=R_2{H}_{\mathrm{2,1}}.$

同样的，基站12估算的第三下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{\mathrm{2,2}}=R_2{H}_{\mathrm{2,2}},$ 第四下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{\mathrm{1,2}}=R_1{H}_{\mathrm{1,2}}.$

基站11估算出第一下行等效信道传输矩阵

和第二下行等效信道传输矩阵

后，进入步骤S9中，根据该第一下行等效信道传输矩阵

和第二下行等效信道传输矩阵并基于迫零准则，生成用于对待发送信号进行预编码的预编码矩阵W₁。

同样的，基站12估算出第三下行等效信道传输矩阵

和第四下行等效信道传输矩阵

后，根据该第三下行等效信道传输矩阵和第四下行等效信道传输矩阵

并基于迫零准则，生成用于对待发送信号进行预编码的预编码矩阵W₂。

具体的，基于迫零准则，W₁和W₂应该满足以下条件：

${\tilde{H}}_{\mathrm{2,1}}{W}_1=0$ 和 ${\tilde{H}}_{\mathrm{1,2}}{W}_2=0$

以下我们仅以如何生成预编码矩阵W₁为例进行分析。本领域技术人员根据以下对生成预编码矩阵W₁的分析，可以很容易地获知如何生成预编码矩阵W₂。

具体的，基站11首先对进行奇异值分解，如下：

${\tilde{H}}_{\mathrm{2,1}}={\tilde{U}}_2\left[\begin{array}{cc}{\widetilde{\mathrm{\Σ}}}_2& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{\tilde{V}}_2& \end{array},{\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_2\right]}^H$

其中，

是的零空间的基。

然后，基站11对

进行奇异值分解，如下：

${\tilde{H}}_{11}{\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_2={\tilde{U}}_1\left[\begin{array}{cc}{\widetilde{\mathrm{\Σ}}}_1& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{\tilde{V}}_1& {\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_1\end{array}\right]}^H$

其中，

是

的信号空间的基。

最后，预编码矩阵W₁通过下式计算：

$W_1={\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_2{\tilde{V}}_1(:,1:S_1)/\left|\right|{\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_2{\tilde{V}}_1(:,1:S_1)\left|\right|$

其中，

表示由V₁的第1列至第S₁列组成的矩阵，S₁为移动终端21所选择的数据流的流数。

基站11生成了预编码矩阵W₁后，进入步骤S10中，基站11利用该预编码矩阵W₁对待发送信号进行预编码处理，然后，将经预编码处理后的待发送信号发送至移动终端21。

同样的，基站12生成了预编码矩阵W₂后，利用该预编码矩阵W₂对待发送信号进行预编码处理，然后，将经预编码处理后的待发送信号发送至移动终端22。

最后，在步骤S11中，移动终端21接收来自基站11的经预编码矩阵W₁预编码处理后的信号并将其还原。

同样的，移动终端22接收来自基站12的经预编码矩阵W₂预编码处理后的信号并将其还原。

具体的，假设基站11发送的待发送信号为X₁，基站12发送的待发送信号为X₂，那么，移动终端21接收到的信号为Y₁＝H_1，1W₁X₁P+H_1，2W₂X₂P+n₁。

然后，移动终端21用第一滤波矩阵R₁乘以接收到的信号Y₁，得到信号

$R_1{Y}_1=R_1{H}_{\mathrm{1,1}}{W}_1{X}_{1}P+R_1{H}_{\mathrm{1,2}}{W}_2{X}_{2}P+R_1{n}_1={\tilde{H}}_{\mathrm{1,1}}{W}_1{X}_{1}P+{\tilde{H}}_{\mathrm{1,2}}{W}_2{X}_{2}P+R_1{n}_1=$

${\tilde{H}}_{\mathrm{1,1}}{W}_1{X}_{1}P+R_1{n}_1.$

最后，移动终端21对信号R₁Y₁进行最大似然检测或硬判决，以还原基站11发送的信号X₁。

当然，移动终端21还可以通过其他方式还原基站11发送的信号，这是本领域技术人员应能理解的，在此不作赘述。

同样的，移动终端22接收到的信号为Y₂＝H_2，2W₂X₂P+H_2，1W₁X₁P+n₂。

然后，移动终端22用第二滤波矩阵R₂乘以接收的信号Y₂，得到信号

$R_2{Y}_2=R_2{H}_{2,2}{W}_2{X}_{2}P+R_2{H}_{2,1}{W}_1{X}_{1}P+R_2{n}_2={\tilde{H}}_{2,2}{W}_2{X}_{2}P+{\tilde{H}}_{2,1}{W}_1{X}_{1}P+R_2{n}_2=$

${\tilde{H}}_{\mathrm{2,2}}{W}_2{X}_{2}P+R_2{n}_2.$

最后，移动终端22对信号R₂Y₂进行最大似然检测或硬判决，以还原基站12发送的信号X₂。

以上是针对两个小区的MIMO通信系统中小区间干扰消除的方法，以下将给出适用于多个小区的MIMO通信系统的小区干扰消除的方法。

首先，基站发送第一下行参考信号至被服务移动终端和至少一个受干扰移动终端。该第一下行参考信号可以是公共导频信号也可以是训练序列。其中，该基站是被服务移动终端的服务基站，同时是受干扰移动终端的干扰基站。

其次，被服务移动终端接收来自该基站的第一下行参考信号；并且，至少一个受干扰移动终端也分别接收来自该基站的第一下行参考信号。

随后，被服务移动终端根据该第一下行参考信号，估算该基站至本被服务移动终端的第一下行物理信道传输矩阵H_j，j。其他至少一个受干扰移动终端分别根据该第一下行参考信号，估算该基站至其的各个下行物理信道传输矩阵为H_i，j

需要说明的是，此处，为了便于描述，我们假设该基站至被服务移动终端的第一下行物理信道传输矩阵为H_j，j，该基站至其他至少一个被干扰移动终端的各个下行物理信道传输矩阵为H_i，j,其中，1≤i≤N，i≠j，且i为正整数，N为所述多小区MIMO的无线通信网络中小区的个数。

接着，被服务移动终端根据第一下行物理信道传输矩阵H_j，j，选择该基站发送给本被服务移动终端的数据流的流数S_j。

流数S_j的选择方式在上述两个小区MIMO通信网络中已作出了详细描述，此处，为了简明起见，不作赘述。

继而，被服务移动终端基于第一下行物理信道传输矩阵H_j，j以及所选择的数据流的流数S_j，生成第一滤波矩阵R_j。

被服务移动终端可通过如下公式生成滤波矩阵：

R_j＝U_j(：，1：S_j)^H/||U_j(：，1：S_j)^H||

其中，U_j(：，1：S_j)^H表示由U_j的第1列至第S_j列组成的矩阵的共轭转置矩阵，S_j表示本被服务移动终端所选择的该基站发送给本移动终端的数据流的流数。

其中，U_j通过对第一下行物理信道传输矩阵H_j，j进行奇异值分解 $H_{j,j}=U_j\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Σ}}_j& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{V}_j& {\stackrel{\‾}{V}}_j\end{array}\right]}^H$ 来获取。

同样的，至少一个受干扰移动终端也生成其各自的滤波矩阵R_i，其中，i≠j。

然后，被服务移动终端利用所生成的滤波矩阵R_j的共轭转置矩阵R_j ^H对待发送的第一探测信号进行预编码处理，然后，将经R_j ^H预编码处理后的第一探测信号分别发送至该基站和至少一个干扰基站。

同样的，至少一个受干扰移动终端利用其各自所生成的滤波矩阵R_i的共轭转置矩阵R_i ^H分别对待发送的探测信号进行预编码处理，然后，各自将经R_i ^H预编码处理后的探测信号分别发送至其服务基站和其他至少一个干扰基站。

随后，该基站接收来自被服务移动终端的经第一滤波矩阵R_j的共轭转置矩阵R_j ^H预编码处理后的第一探测信号，并且接收来自至少一个受干扰移动终端的经其各自的滤波矩阵R_i的共轭转置矩阵R_i ^H预编码处理后的各个探测信号。其中，i≠j。

接着，该基站根据所接收到的来自被服务移动终端的经第一滤波矩阵R₁的共轭转置矩阵R₁ ^H预编码处理后的第一探测信号，估算本基站至被服务移动终端的第一下行等效信道传输矩阵

以及根据所接收到的来自至少一个受干扰移动终端的经各自的滤波矩阵R_i的共轭转置矩阵R_i ^H预编码处理后的各个探测信号，估算本基站至所述至少一个受干扰移动终端的至少一个其他的下行等效信道传输矩阵

需要说明的是，在TDD系统中，通常认为上下行信道之间存在互易性，因此，上行信道传输矩阵的共轭转置矩阵可以等同于下行信道传输矩阵。

进一步的，该基站估算的第一下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{j,j}=R_j{H}_{j,j},$ 至少一个其他的下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{i,j}=R_i{H}_{i,j}.$

其中，R_i为所述至少一个受干扰移动终端中的每个受干扰移动终端所生成的滤波矩阵，H_i，j为本基站至所述至少一个受干扰移动终端的各个下行物理信道传输矩阵，其中，1≤i≤N，i≠j，且i为正整数，N为所述多小区MIMO的无线通信网络中小区的个数。

该基站估算出第一下行等效信道传输矩阵

和至少一个其他的下行等效信道传输矩阵

后，根据该第一下行等效信道传输矩阵和至少一个其他的下行等效信道传输矩阵

并基于迫零准则，生成用于对待发送信号进行预编码的预编码矩阵W_j。

具体的，基于迫零准则，W_j应该满足以下条件：

${\tilde{H}}_{i,j}{W}_j=0,$

其中，i≠j。具体的，定义 $\mathrm{\Γ}\≡{\left[\begin{array}{cccccc}{\tilde{H}}_{1,j}^H& \·\·\·& {\tilde{H}}_{j-1,j}^H& {\tilde{H}}_{j+1,j}^H& \·\·\·& {\tilde{H}}_{N,j}^H\end{array}\right]}^H.$

该基站首先对Γ进行奇异值分解，如下：

$\mathrm{\Γ}={\tilde{U}}_2\left[\begin{array}{cc}{\widetilde{\mathrm{\Σ}}}_2& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{\tilde{V}}_2& {\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_2\end{array}\right]}^H$

其中，

是Γ的零空间的基。

然后，服务基站11对

进行奇异值分解，如下：

${\tilde{H}}_{j,j}{\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_2={\tilde{U}}_1\left[\begin{array}{cc}{\widetilde{\mathrm{\Σ}}}_1& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{\tilde{V}}_1& {\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_1\end{array}\right]}^H$

其中，

是

的信号空间的基。

最后，预编码矩阵W_j通过下式计算：

$W_j={\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_2{\tilde{V}}_1(:,1:s_j)/\left|\right|{\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_2{\tilde{V}}_1(:,1:s_j)\left|\right|$

其中，

表示由V₁的第1列至第S_j列组成的矩阵，S_j为被服务移动终端所选择的数据流的流数。

该基站生成了预编码矩阵W_j后，利用该预编码矩阵W_j对待发送信号进行预编码处理，然后，将经预编码处理后的待发送信号发送至被服务移动终端。

最后，被服务移动终端接收来自该基站的经预编码矩阵W_j预编码处理后的信号并将其还原。

被服务移动终端还原接收到的来自该基站的经预编码矩阵W_j预编码处理后的信号的方式在上述两个小区MIMO通信网络中已作出了详细描述，此处，为了简明起见，不作赘述。

2)基于最小均方误差准则

首先，基站11发送第一下行参考信号至移动终端21和移动终端22。其中，移动终端21为基站11的被服务移动终端，移动终端22为基站11的受干扰移动终端。

该第一下行参考信号可以是公共导频信号也可以是训练序列。

同样的，基站12发送第二下行参考信号至移动终端22和移动终端21。其中，移动终端22为基站12的被服务移动终端，移动终端21为基站12的受干扰移动终端。

基站11发送的第一下行参考信号和基站12发送的第二下行参考信号应该相互正交。进一步的，基站11和基站12可通过FDM/TDM/CDM的方式发送第一下行参考信号和第二下行参考信号。

其次，移动终端21接收来自基站11的第一下行参考信号以及来自基站12的第二下行参考信号；移动终端22接收来自基站11的第一下行参考信号和来自基站12的第二下行参考信号。

其中，基站11是移动终端21的服务基站，同时是移动终端22的干扰基站；基站12是移动终端22的服务基站，同时是移动终端21的干扰基站。

随后，移动终端21根据该第一下行参考信号，估算基站11至本移动终端21的第一下行物理信道传输矩阵H_1，1，并且根据该第二下行参考信号，估算基站12至本移动终端21的第四下行物理信道传输矩阵H_1，2。

同样的，移动终端22根据该第二下行参考信号，估算基站12至本移动终端22的第三下行物理信道传输矩阵H_2，2，并且根据该第一下行参考信号，估算基站11至本移动终端22的第二下行物理信道传输矩阵H_2，1。

接着，移动终端21根据第一下行物理信道传输矩阵H_1，1，选择基站11发送给本移动终端21的数据流的流数S₁。

具体的，移动终端21根据该第一下行物理信道传输矩阵H_1，1，分别计算信道容量C₁，C₂。

其中，C₁为基站11发送1个数据流至移动终端21的信道容量，C₂为基站11发送2个数据流至本移动终端21的信道容量。

信道容量C₁可以通过下列公式计算：

$C_1={\log }_2(1+\frac{{\mathrm{\μ}}_{1}P}{{\mathrm{\σ}}^2})$

其中，μ₁表示H_1，1的最大特征值，P表示总发送功率，σ²表示移动终端21所受到的干扰加噪声功率。

信道容量C₂可以通过下列公式计算：

C₂＝log₂(1+μ₁P/(2σ²))+log₂(1+μ₂P/(2σ²))

其中，μ₁和μ₂表示H_1，1的最大特征值和第二大特征值。

当移动终端21计算出信道容量C₁，C₂后，其从信道容量C₁，C₂中选择一个信道容量最大值。

如果C₁≥C₂，那么，移动终端21确定基站11发送给本移动终端21的数据流的流数为1。

如果C₁＜C₂，那么，移动终端21将(C₂-C₁)/C₂的比值与一预定门限值C_Thred进行比较；如果(C₂-C₁)/C₂≥C_Thred，则确定基站11发送给本移动终端21的数据流的流数为2；如果(C₂-C₁)/C₂＜C_Thred，则确定基站11发送给本移动终端21的数据流的流数为1。

优选地，C_Thred的取值为0≤C_Thred＜1。

需要说明的是，由于在本实施例中，我们假定移动终端21有2根接收天线，基站11有4根发送天线，而且不同天线之间的空间相关性为0，因此，基站11和移动终端21之间的第一下行物理信道传输矩阵H_1，1的秩为2，基站11可以发送1个数据流或者发送2个数据流给移动终端21，从而，移动终端21只需分别计算信道容量C₁，C₂。在具体应用中，如果移动终端21和基站11之间的第一下行物理信道传输矩阵H_1，1的秩为M，那么，基站11可以分别发送1，2，…或M个数据流给移动终端21，从而，移动终端21需要分别计算信道容量C₁，C₂，…，C_M。

具体的，当移动终端21根据第一下行物理信道传输矩阵H_1，1，分别计算M个信道容量C₁，C₂，…，C_M后，移动终端21从所述M个信道容量C₁，C₂，…，C_M中选择一个信道容量最大值C_K。

然后，移动终端21判断信道容量最大值C_K所对应的K是否等于1；如果所述K＝1，移动终端21确定基站11发送给本移动终端21的数据流的流数为1；如果所述K≠1，初始化x＝1，并执行以下步骤：

首先，移动终端21判断(C_K-C_K-x)/C_K是否小于预定门限值C_Thred；如果(C_K-C_K-x)/C_K≥C_Thred，则确定基站11发送给本移动终端21的数据流的流数为K-(x-1)；如果(C_K-C_K-x)/C_K＜C_Thred，则执行x＝x+1；并判断K-x是否大于0；如果K-x＞0，则重复步骤上述判断(C_K-C_K-x)/C_K是否小于预定门限值C_Thred的步骤；如果K-x≤0，确定基站11发送给本移动终端21的数据流的流数为1。

继而，移动终端21基于第一下行物理信道传输矩阵H_1，1，第四下行物理信道传输矩阵H_1，2以及所选择的数据流的流数S₁，生成第一滤波矩阵R₁。

具体的，第一滤波矩阵R₁可通过如下公式生成：

$R_1={\left(H_{\mathrm{1,1}}{W}_{1}P\right)}^H\·{(H_{\mathrm{1,2}}{H}_{\mathrm{1,2}}^{H}P/N_T+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}/\left|\right|{\left(H_{\mathrm{1,1}}{W}_{1}P\right)}^H\·{(H_{\mathrm{1,2}}{H}_{\mathrm{1,2}}^{H}P/N_T+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}\left|\right|$

其中，H_1，1为所述第一下行物理信道传输矩阵，H_1，2为基站12至本移动终端21的第四下行物理信道传输矩阵，σ²为本移动终端21所受到的干扰噪声功率，P为总发送功率，N_T为发送天线个数，I为单位阵。

其中，W₁通过如下公式获取：

W₁＝V₁(：，1：S₁)/||V₁(：，1：S₁)||

其中，V₁(：，1：S₁)表示由V₁的第1列至第S₁列组成的矩阵，S₁表示本移动终端21所选择的基站11发送给本移动终端21的数据流的流数。

其中，V₁通过对第一下行物理信道传输矩阵H_1，1进行奇异值分解 $H_{\mathrm{1,1}}=U_1\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Σ}}_1& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{V}_1& {\stackrel{\‾}{V}}_1\end{array}\right]}^H$ 来获取。

然后，移动终端21利用所生成的第一滤波矩阵R₁的共轭转置矩阵R₁ ^H对待发送的第一探测信号进行预编码处理，然后，将经R₁ ^H预编码处理后的第一探测信号分别发送至基站11和基站12。

其中，基站11是移动终端21的服务基站，基站12是移动终端21的干扰基站。

进一步的，移动终端21在指定的上行子带的指定的子载波上以及在指定的OFDM符号上发送经R₁ ^H预编码处理后的第一探测信号至基站11和基站12。

需要说明的是，在本实施例中，我们主要从基站11角度对本发明进行说明，但是本领域技术人员应能理解，在基站11与移动终端21和移动终端22进行交互的同时，基站12与移动终端21和移动终端22也在进行交互。

移动终端22估算出第三下行物理信道传输矩阵H_2，2以及第二下行物理信道传输矩阵H_2，1后，移动终端22根据第三下行物理信道传输矩阵H_2，2，选择基站12发送给本移动终端22的数据流的流数S₂。

流数S₂的选择可采用与上述流数S₁选择方式相同的原理，为简明起见，在此不作赘述。

随后，移动终端22基于第三下行物理信道传输矩阵H_2，2，第二下行物理信道传输矩阵H_2，1以及所选择的数据流的流数S₂，生成第二滤波矩阵R₂。

具体的，第二滤波矩阵R₂可通过如下公式生成：

$R_2={\left(H_{\mathrm{2,2}}{W}_{2}P\right)}^H\·{(H_{\mathrm{2,1}}{H}_{\mathrm{2,1}}^{H}P/N_T+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}/\left|\right|{\left(H_{\mathrm{2,2}}{W}_{2}P\right)}^H\·{(H_{\mathrm{2,1}}{H}_{\mathrm{2,1}}^{H}P/N_T+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}\left|\right|$

其中，H_2，2为所述第三下行物理信道传输矩阵，H_2，1为基站11至本移动终端22的第二下行物理信道传输矩阵，σ²为本移动终端22所受到的干扰噪声功率，P为总发送功率，N_T为发送天线个数，I为单位阵。

其中，W₂通过如下公式获取：

W₂＝V₂(：，1：S₂)/||V₂(：，1：S₂)||

其中，V₂(：，1：S₂)表示由V₂的第1列至第S₂列组成的矩阵，S₂表示本移动终端22所选择的基站12发送给本移动终端22的数据流的流数。

其中，V₂通过对第三下行物理信道传输矩阵H_2，2进行奇异值分解 $H_{\mathrm{2,2}}=U_2\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Σ}}_2& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{V}_2& {\stackrel{\‾}{V}}_2\end{array}\right]}^H$ 来获取。

继而，移动终端22利用所生成的第二滤波矩阵R₂的共轭转置矩阵R₂ ^H对待发送的第二探测信号进行预编码处理，然后，将经R₂ ^H预编码处理后的第二探测信号分别发送至基站11和基站12。

其中，基站11是移动终端22的干扰基站，基站12是移动终端22的服务基站。

需要指出的是，移动终端21发送的第一探测信号和移动终端22发送的第二探测信号应该相互正交，具体的，移动终端21和移动终端22可以FDM/TDM/CDM的方式发送第一探测信号和第二探测信号至服务基站。

然后，基站11接收来自移动终端21的经第一滤波矩阵R₁的共轭转置矩阵R₁ ^H预编码处理后的第一探测信号，并且接收来自移动终端22的经第二滤波矩阵R₂的共轭转置矩阵R₂ ^H预编码处理后的第二探测信号。

同样的，基站12也接收来自移动终端21的经第一滤波矩阵R₁的共轭转置矩阵R₁ ^H预编码处理后的第一探测信号，并且接收来自移动终端22的经第二滤波矩阵R₂的共轭转置矩阵R₂ ^H预编码处理后的第二探测信号。

接着，基站11根据所接收到的第一探测信号，估算本基站11至移动终端21的第一下行等效信道传输矩阵

以及根据所接收到的第二探测信号，估算本基站11至移动终端22的第二下行等效信道传输矩阵

同样的，基站12根据所接收到的第二探测信号，估算本基站12至移动终端22的第三下行等效信道传输矩阵

以及根据所接收到的第一探测信号，估算本基站12至移动终端21的第四下行等效信道传输矩阵

需要说明的是，在TDD系统中，通常认为上下行信道之间存在互易性，因此，上行信道传输矩阵的共轭转置矩阵可以等同于下行信道传输矩阵。

进一步的，基站11估算的第一下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{\mathrm{1,1}}=R_1{H}_{\mathrm{1,1}},$ 第二下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{\mathrm{2,1}}=R_2{H}_{\mathrm{2,1}}.$

同样的，基站12估算的第三下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{\mathrm{2,2}}=R_2{H}_{\mathrm{2,2}},$ 第四下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{\mathrm{1,2}}=R_1{H}_{\mathrm{1,2}}.$

基站11估算出第一下行等效信道传输矩阵和第二下行等效信道传输矩阵

后，根据该第一下行等效信道传输矩阵

和第二下行等效信道传输矩阵并基于最小均方误差准则，生成用于对待发送信号进行预编码的预编码矩阵W₁。

同样的，基站12估算出第三下行等效信道传输矩阵

和第四下行等效信道传输矩阵

后，根据该第三下行等效信道传输矩阵和第四下行等效信道传输矩阵

并基于最小均方误差准则，生成用于对待发送信号进行预编码的预编码矩阵W₂。

具体的，基于最小均方误差准则，W₁，W₂，R₁，R₂应该满足以下条件：

$\left[\begin{array}{cccc}{W}_1& W_2& R_1& R_2\end{array}\right]=\underset{W_1,W_2,R_1,R_2}{\arg \min }\left(E\left(\right||x_1-R_1(H_{\mathrm{1,1}}{W}_1{x}_{1}P+H_{\mathrm{1,2}}{W}_2{x}_{2}P+n_1){\left|\right|}^2+||x_2-R_2(H_{\mathrm{2,2}}{W}_2{x}_{2}P+H_{\mathrm{2,1}}{W}_1{x}_{1}P+n_2){\left|\right|}^2)\right)$

由于上述方程涉及一个联合优化的问题，它的解答通常很难获取并且需要各个基站和移动终端之间的信道状态信息。因此，可以采用以下次优的准则来获取预编码矩阵：

$W_1=\underset{W_1}{\arg \min }\left(E\left({\left|\right|W_1^H({\tilde{H}}_{\mathrm{1,1}}^H{x}_{1}P+{\tilde{H}}_{\mathrm{2,1}}^H{x}_{2}P+n_1)-x_1\left|\right|}^2\right)\right)$

$W_2=\underset{W_2}{\arg \min }\left(E\left({\left|\right|W_2^H({\tilde{H}}_{\mathrm{2,2}}^H{x}_{2}P+{\tilde{H}}_{\mathrm{1,2}}^H{x}_{1}P+n_2)-x_2\left|\right|}^2\right)\right)$

于是，满足上述条件的预编码矩阵W₁和W₂分别为

$W_1={\tilde{H}}_{\mathrm{1,1}}P\·{({\tilde{H}}_{\mathrm{2,1}}^H{\tilde{H}}_{\mathrm{2,1}}P+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}/\left|\right|{\tilde{H}}_{\mathrm{1,1}}P\·{({\tilde{H}}_{\mathrm{2,1}}^H{\tilde{H}}_{\mathrm{2,1}}P+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}\left|\right|$

以及

$W_2={\tilde{H}}_{2,2}P\·{({\tilde{H}}_{1,2}^H{\tilde{H}}_{1,2}P+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}/\left|\right|{\tilde{H}}_{2,2}P\·{({\tilde{H}}_{1,2}^H{\tilde{H}}_{1,2}P+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}\left|\right|$

基站11生成了预编码矩阵W₁后，基站11利用该预编码矩阵W₁对待发送信号进行预编码处理，然后，将经预编码处理后的待发送信号发送至移动终端21。

同样的，基站12生成了预编码矩阵W₂后，利用该预编码矩阵W₂对待发送信号进行预编码处理，然后，将经预编码处理后的待发送信号发送至移动终端22。

最后，移动终端21接收来自基站11的经预编码矩阵W₁预编码处理后的信号并将其还原。

同样的，移动终端22接收来自基站12的经预编码矩阵W₂预编码处理后的信号并将其还原。

具体的，假设基站11发送的待发送信号为X₁，基站12发送的待发送信号为X₂，那么，移动终端21接收到的信号为Y₁＝H_1，1W₁X₁P+H_1，2W₂X₂P+n₁。

然后，移动终端21用第一滤波矩阵R₁乘以接收到的信号Y₁，得到信号

$R_1{Y}_1=R_1{H}_{\mathrm{1,1}}{W}_1{X}_{1}P+R_1{H}_{\mathrm{1,2}}{W}_2{X}_{2}P+R_1{n}_1={\tilde{H}}_{1,1}{W}_1{X}_{1}P+{\tilde{H}}_{\mathrm{1,2}}{W}_2{X}_{2}P+R_1{n}_1.$

最后，移动终端21对信号R₁Y₁进行最大似然检测或硬判决，以还原基站11发送的信号X₁。

当然，移动终端21还可以通过其他方式还原基站11发送的信号，这是本领域技术人员应能理解的，在此不作赘述。

同样的，移动终端22接收到的信号为Y₂＝H_2，2W₂X₂P+H_2，1W₁X₁P+n₂。

然后，移动终端22用第二滤波矩阵R₂乘以接收的信号Y₂，得到信号

$R_2{Y}_2=R_2{H}_{\mathrm{2,2}}{W}_2{X}_{2}P+R_2{H}_{\mathrm{2,1}}{W}_1{X}_{1}P+R_2{n}_2={\tilde{H}}_{\mathrm{2,2}}{W}_2{X}_{2}P+{\tilde{H}}_{\mathrm{2,1}}{W}_1{X}_{1}P+R_2{n}_2$

最后，移动终端22对信号R₂Y₂进行最大似然检测或硬判决，以还原基站12发送的信号X₂。

以上是针对两个小区的MIMO通信系统中小区间干扰消除的方法，以下将给出适用于多个小区的MIMO通信系统的小区干扰消除的方法。

首先，基站发送第一下行参考信号至被服务移动终端和至少一个受干扰移动终端。该第一下行参考信号可以是公共导频信号也可以是训练序列。其中，该基站是被服务移动终端的服务基站，同时是受干扰移动终端的干扰基站。

其次，被服务移动终端接收来自该基站的第一下行参考信号以及接收来自至少一个干扰基站的至少一个其他的下行参考信号。

随后，被服务移动终端根据该第一下行参考信号，估算该基站至本被服务移动终端的第一下行物理信道传输矩阵H_j，j，以及根据来自至少一个干扰基站的至少一个其他的下行参考信号，估算所述至少一个干扰基站至本被服务移动终端的至少一个其他的下行物理信道传输矩阵H_j，i，其中，i≠j。

需要说明的是，此处，为了便于描述，我们假设该基站至被服务移动终端的第一下行物理信道传输矩阵为H_j，j，至少一个干扰基站至本被服务移动终端的至少一个其他的下行物理信道传输矩阵H_j，i，其中，1≤i≤N，i≠j，且i为正整数，N为所述多小区MIMO的无线通信网络中小区的个数。

接着，被服务移动终端根据第一下行物理信道传输矩阵H_j，j，选择该基站发送给本被服务移动终端的数据流的流数S_j。

流数S_j的选择方式在上述两个小区MIMO通信网络中已作出了详细描述，此处，为了简明起见，不作赘述。

继而，被服务移动终端基于第一下行物理信道传输矩阵H_j，j，至少一个其他的下行物理信道传输矩阵H_j，i以及所选择的数据流的流数S_j，生成第一滤波矩阵R_j。

被服务移动终端可通过如下公式生成滤波矩阵R_j：

$R_j={\left(H_{j,j}{W}_{j}P\right)}^H\·{(\underset{i\≠j}{\overset{N}{\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}}}{H}_{j,i}{H}_{j,i}^{H}P/N_T+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}/\left|\right|{\left(H_{j,j}{W}_{j}P\right)}^H\·{\left(\underset{i\≠j}{\overset{N}{\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}}}{H}_{j,i}{H}_{j,i}^{H}P/N_T+{\mathrm{\σ}}^{2}I\right)}^{-1}\left|\right|$

其中，H_j，j为所述第一下行物理信道传输矩阵，H_j，i为所述至少一个干扰基站至本被服务移动终端的至少一个其他的下行物理信道传输矩阵，σ²为本被服务移动终端所受到的干扰噪声功率，P为每基站的总发送功率，N_T为每基站的发射天线个数，I为单位阵，其中，1≤i≤N，i≠j，且i为正整数，N为所述多小区MIMO的无线通信网络中小区的个数。

其中，W_j通过如下公式获取：

W_j＝V_j(：，1：S_j)/||V_j(：，1：S_j)||

其中，V_j(：，1：S_j)表示由V_j的第1列至第S_j列组成的矩阵，S_j表示本被服务移动终端所选择的该基站发送给本被服务移动终端的数据流的流数。

其中，V_j通过对第一下行物理信道传输矩阵H_j，j进行奇异值分解 $H_{j,j}=U_j\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Σ}}_j& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{V}_j& {\stackrel{\‾}{V}}_j\end{array}\right]}^H$ 来获取。

同样的，至少一个受干扰移动终端也生成其各自的滤波矩阵R_i，其中，i≠j。

然后，被服务移动终端利用所生成的滤波矩阵R_j的共轭转置矩阵R_j ^H对待发送的第一探测信号进行预编码处理，然后，将经R_j ^H预编码处理后的第一探测信号分别发送至该基站和至少一个干扰基站。

同样的，至少一个受干扰移动终端利用其各自所生成的滤波矩阵R_i的共轭转置矩阵R_i ^H分别对待发送的探测信号进行预编码处理，然后，各自将经R_i ^H预编码处理后的探测信号分别发送至其服务基站和其他至少一个干扰基站。

随后，该基站接收来自被服务移动终端的经第一滤波矩阵R_j的共轭转置矩阵R_j ^H预编码处理后的第一探测信号，并且接收来自至少一个受干扰移动终端的经其各自的滤波矩阵R_i的共轭转置矩阵R_i ^H预编码处理后的各个探测信号。其中，i≠j。

接着，该基站根据所接收到的来自被服务移动终端的经第一滤波矩阵R_j的共轭转置矩阵R_j ^H预编码处理后的第一探测信号，估算本基站至被服务移动终端的第一下行等效信道传输矩阵

以及根据所接收到的来自至少一个受干扰移动终端的经各自的滤波矩阵R_i的共轭转置矩阵R_i ^H预编码处理后的各个探测信号，估算本基站至所述至少一个受干扰移动终端的至少一个其他的下行等效信道传输矩阵

需要说明的是，在TDD系统中，通常认为上下行信道间存在互易性，因此，上行信道传输矩阵的共轭转置矩阵可以等同于下行信道传输矩阵。

进一步的，该基站估算的第一下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{j,j}=R_j{H}_{j,j},$ 至少一个其他的下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{i,j}=R_i{H}_{i,j}.$

其中，R_i为所述至少一个受干扰移动终端中的每个受干扰移动终端所生成的滤波矩阵，H_i，j为本基站至所述至少一个受干扰移动终端的各个下行物理信道传输矩阵，其中，1≤i≤N，i≠j，且i为正整数，N为所述多小区MIMO的无线通信网络中小区的个数。

该基站估算出第一下行等效信道传输矩阵

和至少一个其他的下行等效信道传输矩阵

后，根据该第一下行等效信道传输矩阵

和至少一个其他的下行等效信道传输矩阵并基于最小均方误差准则，生成用于对待发送信号进行预编码的预编码矩阵W_j。

具体的，基于最小均方误差准则，{W_j}和{R_j}应该满足以下条件：

$\left[\begin{array}{cc}\left\{W_j\right\}& \left\{R_j\right\}\end{array}\right]=\underset{\left\{W_j\right\},\left\{R_j\right\}}{\arg \min }\left(E\left(\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\right||x_j-R_j(H_{j,j}{W}_j{x}_{j}P+\underset{i\≠j}{\overset{N}{\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}}}{H}_{j,i}{W}_i{x}_{i}P+n_j){\left|\right|}^2)\right)$

由于上述方程涉及一个联合优化的问题，它的解答通常很难获取并且需要各个基站和移动终端之间的信道状态信息。因此，可以采用以下次优的准则来获取预编码矩阵：

$W_j=\underset{W_1}{\arg \min }\left(E({\left|\right|W}_j^H({\tilde{H}}_{j,j}^H{x}_{1}P+\underset{i\≠j}{\overset{N}{\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}}}{\tilde{H}}_{i,j}^H{x}_{i}P+n_j)-x_j{\left|\right|}^2)\right)$

于是，满足上述条件的预编码矩阵为

$W_j={\tilde{H}}_{j,j}P\·{(\underset{i\≠j}{\overset{N}{\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}}}{\tilde{H}}_{i,j}^H{\tilde{H}}_{i,j}^{H}P+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}/\left|\right|{\tilde{H}}_{j,j}P\·{(\underset{i\≠j}{\overset{N}{\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}}}{\tilde{H}}_{i,j}^H{\tilde{H}}_{i,j}P+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}\left|\right|$

该基站生成了预编码矩阵Wj后，利用该预编码矩阵Wj对待发送信号进行预编码处理，然后，将经预编码处理后的待发送信号发送至被服务移动终端。

最后，被服务移动终端接收来自该基站的经预编码矩阵W_j预编码处理后的信号并将其还原。

被服务移动终端还原接收到的来自该基站的经预编码矩阵W_j预编码处理后的信号的方式在上述两个小区MIMO通信网络中已作出了详细描述，此处，为了简明起见，不作赘述。

图3示出了采用本发明的小区间干扰消除技术与采用现有技术的小区间干扰消除技术的仿真效果图。

具体的，图3的仿真图所基于的MIMO通信网络包括两个基站，每个基站服务一个移动终端，同时需要消除对另一个基站服务的移动终端的干扰。每个基站服务的移动终端均匀出现在该基站的覆盖范围内，每个基站和其服务的移动终端之间的平均路损取决于它们之间的相对位置。其中，每个基站和移动终端均工作在干扰消除工作模式下。每个基站包括4根发射天线，每个移动终端包括2根接收天线。

在图3的仿真效果图中，方案I为采用现有技术中的基于迫零准则的干扰消除技术，方案II为采用本发明中的基于迫零准则的干扰消除技术，以及方案III为采用本发明中的基于最小均方误差准则的干扰消除技术。

其中，C_Thred设为0.1。

从图3的仿真图中可以看出，采用本发明的干扰消除技术的方案II和方案III的性能比采用现有技术的干扰消除技术的方案I的性能好。同时，针对本发明的干扰消除技术，方案III的性能比方案II的性能好。

具体的，以图3中累积密度函数取0.1为例进行说明，当累积密度函数为0.1时，从方案I，方案II以及方案III的三根仿真曲线中可以看出，方案III中90％的用户达到的吞吐量大于方案II中90％的用户达到的吞吐量，方案II中90％的用户达到的吞吐量大于方案I中90％的用户达到的吞吐量。

以上是从方法的角度对本发明的技术方案进行的详细描述，以下将从装置的角度对本发明进行描述。

图4示出了根据本发明的一个具体实施方式的在基于多小区MIMO的无线通信网络的基站中用于消除小区间干扰的干扰消除装置的结构框图。

图5示出了根据本发明的一个具体实施方式的在基于多小区MIMO的无线通信网络的移动终端中用于辅助基站消除小区间干扰的辅助干扰消除装置的结构框图。

以下将结合图4和图5对本发明的技术方案进行描述，下文的描述也将分别基于迫零准则和最小均方误差准则。

1)基于迫零准则

首先，基站11中的干扰消除装置10中的第一发送装置101发送第一下行参考信号至移动终端21和移动终端22。其中，移动终端21为基站11的被服务移动终端，移动终端22为基站11的受干扰移动终端。

该第一下行参考信号可以是公共导频信号也可以是训练序列。

其次，移动终端21中的辅助干扰消除装置20中的第二接收装置201接收来自基站11的第一下行参考信号；移动终端22中的辅助干扰装置20中的第二接收装置201也接收来自基站11的第一下行参考信号。

其中，基站11是移动终端21的服务基站，同时是移动终端22的干扰基站。

需要说明的是，移动终端21和移动终端22接收下行信号并没有必然的先后顺序。

随后，移动终端21中的辅助干扰消除装置20中的第二估算装置202根据该第一下行参考信号，估算基站11至本移动终端21的第一下行物理信道传输矩阵H_1，1。

接着，移动终端21中的辅助干扰消除装置20中的第一选择装置203根据第一下行物理信道传输矩阵H_1，1，选择基站11发送给本移动终端21的数据流的流数S₁。

具体的，移动终端21中的第一选择装置203根据该第一下行物理信道传输矩阵H_1，1，分别计算信道容量C₁，C₂。

其中，C₁为基站11发送1个数据流至移动终端21的信道容量，C₂为基站11发送2个数据流至本移动终端21的信道容量。

C₁和C₂的计算方式请参见方法部分的描述，为简明起见，在此不作赘述。

需要说明的是，由于在本实施例中，我们假定移动终端21有2根接收天线，基站11有4根发送天线，而且不同天线之间的空间相关性为0，因此，基站11和移动终端21之间的第一下行物理信道传输矩阵H_1，1的秩为2，基站11可以发送1个数据流或者发送2个数据流给移动终端21，从而，移动终端21只需分别计算信道容量C₁，C₂。在具体应用中，如果移动终端21和基站11之间的第一下行物理信道传输矩阵H_1，1的秩为M，那么，基站11可以分别发送1，2，…或M个数据流给移动终端21，从而，移动终端21需要分别计算信道容量C₁，C₂，…，C_M。

对于信道容量C₁，C₂，…，C_M的计算方式也请参见方法部分的描述，为简明起见，在此不作赘述。

继而，移动终端21中的辅助干扰消除装置20中的第二生成装置204基于第一下行物理信道传输矩阵H_1，1以及所选择的数据流的流数，生成第一滤波矩阵R₁。

具体的，第一滤波矩阵可通过如下公式生成：

R₁＝U₁(：，1：S₁)^H/||U₁(：，1：S₁)^H||

其中，U₁(：，1：S₁)^H表示由U₁的第1列至第S₁列组成的矩阵的共轭转置矩阵，S₁表示移动终端21所选择的基站11发送给本移动终端21的数据流的流数。

其中，U₁通过对所述第一下行物理信道传输矩阵H_1，1进行奇异值分解 $H_{\mathrm{1,1}}=U_1\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Σ}}_1& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{V}_1& {\stackrel{\‾}{V}}_1\end{array}\right]}^H$ 来获取。

然后，移动终端21中的辅助干扰消除装置20中的第三发送装置205利用所生成的第一滤波矩阵R₁的共轭转置矩阵R₁ ^H对待发送的第一探测信号进行预编码处理，然后，将经R₁ ^H预编码处理后的第一探测信号分别发送至基站11和基站12。

其中，基站11是移动终端21的服务基站，基站12是移动终端21的干扰基站。

进一步的，移动终端21在指定的上行子带的指定的子载波上以及在指定的OFDM符号上发送经R₁ ^H预编码处理后的第一探测信号至基站11和基站12。

需要说明的是，在本实施例中，我们主要从基站11角度对本发明进行说明，但是本领域技术人员应能理解，在基站11与移动终端21和移动终端22进行交互的同时，基站12与移动终端21和移动终端22也在进行交互。

具体的，首先，基站12中的干扰消除装置10中的第一发送装置101发送第二下行参考信号至移动终端22和移动终端21。其中，移动终端22为基站12的被服务移动终端，移动终端21为基站12的受干扰移动终端。

然后，移动终端22中的辅助干扰消除装置20中的第二接收装置201接收该第二下行参考信号，之后，第二估算装置201根据来自基站12的第二下行参考信号，估算基站12至本移动终端22的第三下行物理信道传输矩阵H_2，2。

接着，移动终端22中的辅助干扰消除装置20中的第一选择装置203根据第三下行物理信道传输矩阵H_2，2，选择基站12发送给本移动终端22的数据流的流数S₂。

随后，移动终端22中的辅助干扰消除装置20中的第二生成装置204基于第三下行物理信道传输矩阵H_2，2以及所选择的数据流的流数S₂，生成第二滤波矩阵R₂。

继而，移动终端22中的辅助干扰消除装置20中的第三发送装置205利用所生成的第二滤波矩阵R₂的共轭转置矩阵R₂ ^H对待发送的第二探测信号进行预编码处理，然后，将经R₂ ^H预编码处理后的第二探测信号分别发送至基站11和基站12。

其中，基站11是移动终端22的干扰基站，基站12是移动终端22的服务基站。

移动终端21发送的第一探测信号和移动终端22发送的第二探测信号应该相互正交，具体的，移动终端21和移动终端22可以FDM/TDM/CDM的方式发送第一探测信号和第二探测信号至服务基站。

然后，基站11中的干扰消除装置10中的第一接收装置102接收来自移动终端21的经第一滤波矩阵R₁的共轭转置矩阵R₁ ^H预编码处理后的第一探测信号，并且接收来自移动终端22的经第二滤波矩阵R₂的共轭转置矩阵R₂ ^H预编码处理后的第二探测信号。

同样的，基站12中的干扰消除装置10中的第一接收装置102同样也接收来自移动终端21的经第一滤波矩阵R₁的共轭转置矩阵R₁ ^H预编码处理后的第一探测信号，并且接收来自移动终端22的经第二滤波矩阵R₂的共轭转置矩阵R₂ ^H预编码处理后的第二探测信号。

接着，基站11中的干扰消除装置10中的第一估算装置103根据所接收到的第一探测信号，估算本基站11至移动终端21的第一下行等效信道传输矩阵以及根据所接收到的第二探测信号，估算本基站11至移动终端22的第二下行等效信道传输矩阵

同样的，基站12中的干扰消除装置10中的第一估算装置103根据所接收到的第二探测信号，估算本基站12至移动终端22的第三下行等效信道传输矩阵以及根据所接收到的第一探测信号，估算本基站12至移动终端21的第四下行等效信道传输矩阵

需要说明的是，在TDD系统中，通常认为上下行信道之间存在互易性，因此，上行信道传输矩阵的共轭转置矩阵可以等同于下行信道传输矩阵。

进一步的，基站11估算的第一下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{\mathrm{1,1}}=R_1{H}_{\mathrm{1,1}},$ 第二下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{\mathrm{2,1}}=R_2{H}_{\mathrm{2,1}}.$

同样的，基站12估算的第三下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{\mathrm{2,2}}=R_2{H}_{\mathrm{2,2}},$ 第四下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{\mathrm{1,2}}=R_1{H}_{\mathrm{1,2}}.$

基站11估算出第一下行等效信道传输矩阵

和第二下行等效信道传输矩阵

后，基站11中的干扰消除装置10中的第一生成装置104根据该第一下行等效信道传输矩阵

和第二下行等效信道传输矩阵

并基于迫零准则，生成用于对待发送信号进行预编码的预编码矩阵W₁。

同样的，基站12估算出第三下行等效信道传输矩阵

和第四下行等效信道传输矩阵

后，基站12中的干扰消除装置10中的第一生成装置104根据该第三下行等效信道传输矩阵和第四下行等效信道传输矩阵并基于迫零准则，生成用于对待发送信号进行预编码的预编码矩阵W₂。

具体的，基于迫零准则，W₁和W₂应该满足以下条件：

${\tilde{H}}_{\mathrm{2,1}}{W}_1=0$ 和 ${\tilde{H}}_{\mathrm{1,2}}{W}_2=0$

以下我们仅以如何生成预编码矩阵W₁为例进行分析。本领域技术人员根据以下对生成预编码矩阵W₁的分析，可以很容易地获知如何生成预编码矩阵W₂。

具体的，基站11中的第一生成装置104中的奇异值分解装置(为简明起见，图4中未示出)首先对

进行奇异值分解，如下：

${\tilde{H}}_{\mathrm{2,1}}={\tilde{U}}_2\left[\begin{array}{cc}{\widetilde{\mathrm{\Σ}}}_2& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{\tilde{V}}_2& {\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_2\end{array}\right]}^H$

其中，

是

的零空间的基。

然后，奇异值分解装置对

进行奇异值分解，如下：

${\tilde{H}}_{11}{\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_2={\tilde{U}}_1\left[\begin{array}{cc}{\widetilde{\mathrm{\Σ}}}_1& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{\tilde{V}}_1& {\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_1\end{array}\right]}^H$

其中，

是

的信号空间的基。

最后，预编码矩阵W₁通过下式计算：

$W_1={\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_2{\tilde{V}}_1(:,1:S_1)/\left|\right|{\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_2{\tilde{V}}_1(:,1:S_1)\left|\right|$

其中，表示由V₁的第1列至第S₁列组成的矩阵，S₁为移动终端21所选择的数据流的流数。

基站11中的干扰消除装置10中的第一生成装置104生成了预编码矩阵W₁后，基站11中的干扰消除装置10中的第二发送装置10利用该预编码矩阵W₁对待发送信号进行预编码处理，然后，将经预编码处理后的待发送信号发送至移动终端21。

同样的，基站12中的干扰消除装置10中的第一生成装置104生成了预编码矩阵W₂后，基站11中的干扰消除装置10中的第二发送装置10利用该预编码矩阵W₂对待发送信号进行预编码处理，然后，将经预编码处理后的待发送信号发送至移动终端22。

最后，移动终端21中的辅助干扰消除装置20中的第三接收装置206接收来自基站11的经预编码矩阵W₁预编码处理后的信号并将其还原。

同样的，移动终端22中的辅助干扰消除装置20中的第三接收装置206接收来自基站12的经预编码矩阵W₂预编码处理后的信号并将其还原。

移动终端21和移动终端22还原经预编码处理后的信号的方式可参见方法部分相应的描述，为简明起见，在此不作赘述。

以上是针对两个小区的MIMO通信系统中小区间干扰消除的方法，以下将给出适用于多个小区的MIMO通信系统的小区干扰消除的方法。

首先，基站中的干扰消除装置10中的第一发送装置101发送第一下行参考信号至被服务移动终端和至少一个受干扰移动终端。该第一下行参考信号可以是公共导频信号也可以是训练序列。其中，该基站是被服务移动终端的服务基站，同时是受干扰移动终端的干扰基站。

其次，被服务移动终端中的辅助干扰消除装置20中的第二接收装置201接收来自该基站的第一下行参考信号；并且，至少一个受干扰移动终端中的辅助干扰消除装置20中的第二接收装置201也分别接收来自该基站的第一下行参考信号。

随后，被服务移动终端中的辅助干扰消除装置20中的第二估算装置202根据该第一下行参考信号，估算该基站至本被服务移动终端的第一下行物理信道传输矩阵H_j，j。其他至少一个受干扰移动终端中的辅助干扰消除装置20中的第二估算装置202分别根据该第一下行参考信号，估算该基站至其的各个下行物理信道传输矩阵为H_i，j

需要说明的是，此处，为了便于描述，我们假设该基站至被服务移动终端的第一下行物理信道传输矩阵为H_j，j，该基站至其他至少一个被干扰移动终端的各个下行物理信道传输矩阵为H_i，j，其中，1≤i≤N，i≠j，且i为正整数，N为所述多小区MIMO的无线通信网络中小区的个数。

接着，被服务移动终端中的辅助干扰消除装置20中的第一选择装置203根据第一下行物理信道传输矩阵H_j，j，选择该基站发送给本被服务移动终端的数据流的流数S_j。

流数S_j的选择方式在上述两个小区MIMO通信网络中已作出了详细描述，此处，为了简明起见，不作赘述。

继而，被服务移动终端中的辅助干扰消除装置20中的第二生成装置204基于第一下行物理信道传输矩阵H_j，j以及所选择的数据流数S_j，生成第一滤波矩阵R_j。

被服务移动终端可通过如下公式生成滤波矩阵R_j：

R_j＝U_j(：，1：S_j)^H/||U_j(：，1：S_j)^H||

其中，U_j(：，1：S_j)^H表示由U_j的第1列至第S_j列组成的矩阵的共轭转置矩阵，S_j表示本被服务移动终端所选择的该基站发送给本移动终端的数据流的流数。

其中，U_j通过对第一下行物理信道传输矩阵H_j，j进行奇异值分解 $H_{j,j}=U_j\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Σ}}_j& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{V}_j& {\stackrel{\‾}{V}}_j\end{array}\right]}^H$ 来获取。

同样的，至少一个受干扰移动终端也生成其各自的滤波矩阵R_i，其中，i≠j。

然后，被服务移动终端中的辅助干扰消除装置20中的第三发送装置205利用所生成的滤波矩阵R_j的共轭转置矩阵R_j ^H对待发送的第一探测信号进行预编码处理，然后，将经R_j ^H预编码处理后的第一探测信号分别发送至该基站和至少一个干扰基站。

同样的，至少一个受干扰移动终端中的辅助干扰消除装置20中的第三发送装置205利用其各自所生成的滤波矩阵R_i的共轭转置矩阵R_i ^H分别对待发送的探测信号进行预编码处理，然后，各自将经R_i ^H预编码处理后的探测信号分别发送至其服务基站和其他至少一个干扰基站。

随后，该基站中的干扰消除装置10中的第一接收装置102接收来自被服务移动终端的经第一滤波矩阵R_j的共轭转置矩阵R_j ^H预编码处理后的第一探测信号，并且接收来自至少一个受干扰移动终端的经其各自的滤波矩阵R_i的共轭转置矩阵R_i ^H预编码处理后的各个探测信号。其中，i≠j。

接着，该基站中的干扰消除装置10中的第一估算装置103根据所接收到的来自被服务移动终端的经第一滤波矩阵R₁的共轭转置矩阵R₁ ^H预编码处理后的第一探测信号，估算本基站至被服务移动终端的第一下行等效信道传输矩阵以及根据所接收到的来自至少一个受干扰移动终端的经各自的滤波矩阵R_i的共轭转置矩阵R_i ^H预编码处理后的各个探测信号，估算本基站至所述至少一个受干扰移动终端的至少一个其他的下行等效信道传输矩阵

需要说明的是，在TDD系统中，通常认为上下行信道之间存在互易性，因此，上行信道传输矩阵的共轭转置矩阵可以等同于下行信道传输矩阵。

进一步的，该基站估算的第一下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{j,j}=R_j{H}_{j,j},$ 至少一个其他的下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{i,j}=R_i{H}_{i,j}.$

其中，R_i为所述至少一个受干扰移动终端中的每个受干扰移动终端所生成的滤波矩阵，H_i，j为本基站至所述至少一个受干扰移动终端的各个下行物理信道传输矩阵，其中，1≤i≤N，i≠j，且i为正整数，N为所述多小区MIMO的无线通信网络中小区的个数。

该基站估算出第一下行等效信道传输矩阵

和至少一个其他的下行等效信道传输矩阵

后，该基站中的干扰消除装置10中的第一生成装置104根据该第一下行等效信道传输矩阵

和至少一个其他的下行等效信道传输矩阵并基于迫零准则，生成用于对待发送信号进行预编码的预编码矩阵W_j。

具体的，基于迫零准则，W_j应该满足以下条件：

${\tilde{H}}_{i,j}{W}_j=0,$

其中，i≠j。具体的，定义 $\mathrm{\Γ}\≡{\left[\begin{array}{cccccc}{\tilde{H}}_{1,j}^H& \·\·\·& {\tilde{H}}_{j-1,j}^H& {\tilde{H}}_{j+1,j}^H& \·\·\·& {\tilde{H}}_{N,j}^H\end{array}\right]}^H.$

该基站首先对Γ进行奇异值分解，如下：

$\mathrm{\Γ}={\tilde{U}}_2\left[\begin{array}{cc}{\widetilde{\mathrm{\Σ}}}_2& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{\tilde{V}}_2& {\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_2\end{array}\right]}^H$

其中，是Γ的零空间的基。

然后，服务基站11对

进行奇异值分解，如下：

${\tilde{H}}_{j,j}{\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_2={\tilde{U}}_1\left[\begin{array}{cc}{\widetilde{\mathrm{\Σ}}}_1& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{\tilde{V}}_1& {\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_1\end{array}\right]}^H$

其中，

是

的信号空间的基。

最后，预编码矩阵W_j通过下式计算：

$W_j={\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_2{\tilde{V}}_1(:,1:s_j)/\left|\right|{\stackrel{\‾}{\tilde{V}}}_2{\tilde{V}}_1(:,1:s_j)\left|\right|$

其中，

表示由V₁的第1列至第S_j列组成的矩阵，S_j为被服务移动终端所选择的数据流的流数。

该基站生成了预编码矩阵W_j后，该基站中的干扰消除装置10中的第二发送装置105利用该预编码矩阵W_j对待发送信号进行预编码处理，然后，将经预编码处理后的待发送信号发送至被服务移动终端。

最后，被服务移动终端中的辅助干扰消除装置20中的第三接收装置206接收来自该基站的经预编码矩阵W_j预编码处理后的信号并将其还原。

被服务移动终端还原接收到的来自该基站的经预编码矩阵W_j预编码处理后的信号的方式在方法部分的两个小区MIMO通信网络中已作出了详细描述，此处，为了简明起见，不作赘述。

2)基于最小均方误差准则

首先，基站11中的干扰消除装置10中的第一发送装置101发送第一下行参考信号至移动终端21和移动终端22。其中，移动终端21为基站11的被服务移动终端，移动终端22为基站11的受干扰移动终端。

该第一下行参考信号可以是公共导频信号也可以是训练序列。

同样的，基站12中的干扰消除装置10中的第一发送装置101发送第二下行参考信号至移动终端22和移动终端21。其中，移动终端22为基站12的被服务移动终端，移动终端21为基站12的受干扰移动终端。

基站11发送的第一下行参考信号和基站12发送的第二下行参考信号应该相互正交。进一步的，基站11和基站12可通过FDM/TDM/CDM的方式发送第一下行参考信号和第二下行参考信号。

其次，移动终端21中的辅助干扰消除装置20中的第二接收装置201接收来自基站11的第一下行参考信号以及来自基站12的第二下行参考信号；移动终端22中的辅助干扰消除装置20中的第二接收装置201接收来自基站11的第一下行参考信号和来自基站12的第二下行参考信号。

其中，基站11是移动终端21的服务基站，同时是移动终端22的干扰基站；基站12是移动终端22的服务基站，同时是移动终端21的干扰基站。

随后，移动终端21中的辅助干扰消除装置20中的第二估算装置202根据该第一下行参考信号，估算基站11至本移动终端21的第一下行物理信道传输矩阵H_1，1，并且根据该第二下行参考信号，估算基站12至本移动终端21的第四下行物理信道传输矩阵H_1，2。

同样的，移动终端22中的辅助干扰消除装置20中的第二估算装置202根据该第二下行参考信号，估算基站12至本移动终端22的第三下行物理信道传输矩阵H_2，2，并且根据该第一下行参考信号，估算基站11至本移动终端22的第二下行物理信道传输矩阵H_2，1。

接着，移动终端21中的辅助干扰消除装置20中的第一选择装置203根据第一下行物理信道传输矩阵H_1，1，选择基站11发送给本移动终端21的数据流的流数S₁。

具体的，移动终端21中的第一选择装置203根据该第一下行物理信道传输矩阵H_1，1，分别计算信道容量C₁，C₂。

其中，C₁为基站11发送1个数据流至移动终端21的信道容量，C₂为基站11发送2个数据流至本移动终端21的信道容量。

C₁和C₂的计算方式请参见方法部分的描述，为简明起见，在此不作赘述。

需要说明的是，由于在本实施例中，我们假定移动终端21有2根接收天线，基站11有4根发送天线，而且不同天线之间的空间相关性为0，因此，基站11和移动终端21之间的第一下行物理信道传输矩阵H_1，1的秩为2，基站11可以发送1个数据流或者发送2个数据流给移动终端21，从而，移动终端21只需分别计算信道容量C₁，C₂。在具体应用中，如果移动终端21和基站11之间的第一下行物理信道传输矩阵H_1，1的秩为M，那么，基站11可以分别发送1，2，…或M个数据流给移动终端21，从而，移动终端21需要分别计算信道容量C₁，C₂，…，C_M。

对于信道容量C₁，C₂，…，C_M的计算方式也请参见方法部分的描述，为简明起见，在此不作赘述。

继而，移动终端21中的辅助干扰消除装置20中的第二生成装置204基于第一下行物理信道传输矩阵H_1，1，第四下行物理信道传输矩阵H_1，2以及所选择的数据流的流数S₁，生成第一滤波矩阵R₁。

具体的，第一滤波矩阵R₁可通过如下公式生成：

$R_1={\left(H_{\mathrm{1,1}}{W}_{1}P\right)}^H\·{(H_{\mathrm{1,2}}{H}_{\mathrm{1,2}}^{H}P/N_T+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}/\left|\right|{\left(H_{\mathrm{1,1}}{W}_{1}P\right)}^H\·{(H_{\mathrm{1,2}}{H}_{\mathrm{1,2}}^{H}P/N_T+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}\left|\right|$

其中，H_1，1为所述第一下行物理信道传输矩阵，H_1，2为基站12至本移动终端21的第四下行物理信道传输矩阵，σ²为本移动终端21所受到的干扰噪声功率，P为每基站的总发射功率，N_T为每基站的发射天线个数，I为单位阵。

其中，W₁通过如下公式获取：

W₁＝V₁(：，1：S₁)/||V₁(：，1：S₁)||

其中，V₁(：，1：S₁)表示由V₁的第1列至第S₁列组成的矩阵，S₁表示本移动终端21所选择的基站11发送给本移动终端21的数据流的流数。

其中，V₁通过对第一下行物理信道传输矩阵H_1，1进行奇异值分解 $H_{\mathrm{1,1}}=U_1\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Σ}}_1& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{V}_1& {\stackrel{\‾}{V}}_1\end{array}\right]}^H$ 来获取。

然后，移动终端21中的辅助干扰消除装置20中的第三发送装置205利用所生成的第一滤波矩阵R₁的共轭转置矩阵R₁ ^H对待发送的第一探测信号进行预编码处理，然后，将经R₁ ^H预编码处理后的第一探测信号分别发送至基站11和基站12。

其中，基站11是移动终端21的服务基站，基站12是移动终端21的干扰基站。

进一步的，移动终端21在指定的上行子带的指定的子载波上以及在指定的OFDM符号上发送经R₁ ^H预编码处理后的第一探测信号至基站11和基站12。

需要说明的是，在本实施例中，我们主要从基站11角度对本发明进行说明，但是本领域技术人员应能理解，在基站11与移动终端21和移动终端22进行交互的同时，基站12与移动终端21和移动终端22也在进行交互。

移动终端22估算出第三下行物理信道传输矩阵H_2，2以及第二下行物理信道传输矩阵H_2，1后，移动终端22中的辅助干扰消除装置20中的第一选择装置203根据第三下行物理信道传输矩阵H_2，2，选择基站12发送给本移动终端22的数据流的流数S₂。

流数S₂的选择可采用与上述流数S₁选择方式相同的原理，为简明起见，在此不作赘述。

随后，移动终端22中的辅助干扰消除装置20中的第二生成装置204基于第三下行物理信道传输矩阵H_2，2，第二下行物理信道传输矩阵H_2，1以及所选择的数据流的流数S₂，生成第二滤波矩阵R₂。

具体的，第二滤波矩阵R₂可通过如下公式生成：

$R_2={\left(H_{\mathrm{2,2}}{W}_{2}P\right)}^H\·{(H_{\mathrm{2,1}}{H}_{\mathrm{2,1}}^{H}P/N_T+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}/\left|\right|{\left(H_{\mathrm{2,2}}{W}_{2}P\right)}^H\·{(H_{\mathrm{2,1}}{H}_{\mathrm{2,1}}^{H}P/N_T+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}\left|\right|$

其中，H_2，2为所述第三下行物理信道传输矩阵，H_2，1为基站11至本移动终端22的第二下行物理信道传输矩阵，σ²为本移动终端22所受到的干扰噪声功率，P为每基站的总发射功率，N_T为每基站的发射天线个数，I为单位阵。

其中，W₂通过如下公式获取：

W₂＝V₂(：，1：S₂)/||V₂(：，1：S₂)||

其中，V₂(：，1：S₂)表示由V₂的第1列至第S₂列组成的矩阵，S₂表示本移动终端22所选择的基站12发送给本移动终端22的数据流的流数。

其中，V₂通过对第三下行物理信道传输矩阵H_2，2进行奇异值分解 $H_{\mathrm{2,2}}=U_2\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Σ}}_2& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{V}_2& {\stackrel{\‾}{V}}_2\end{array}\right]}^H$ 来获取。

继而，移动终端22中的辅助干扰消除装置20中的第三发送装置205利用所生成的第二滤波矩阵R₂的共轭转置矩阵R₂ ^H对待发送的第二探测信号进行预编码处理，然后，将经R₂ ^H预编码处理后的第二探测信号分别发送至基站11和基站12。

其中，基站11是移动终端22的干扰基站，基站12是移动终端22的服务基站。

需要指出的是，移动终端21发送的第一探测信号和移动终端22发送的第二探测信号应该相互正交，具体的，移动终端21和移动终端22可以FDM/TDM/CDM的方式发送第一探测信号和第二探测信号至服务基站。

然后，基站11中的干扰消除装置10中的第一接收装置102接收来自移动终端21的经第一滤波矩阵R₁的共轭转置矩阵R₁ ^H预编码处理后的第一探测信号，并且接收来自移动终端22的经第二滤波矩阵R₂的共轭转置矩阵R₂ ^H预编码处理后的第二探测信号。

同样的，基站12中的干扰消除装置10中的第一接收装置102也接收来自移动终端21的经第一滤波矩阵R₁的共轭转置矩阵R₁ ^H预编码处理后的第一探测信号，并且接收来自移动终端22的经第二滤波矩阵R₂的共轭转置矩阵R₂ ^H预编码处理后的第二探测信号。

接着，基站11中的干扰消除装置10中的第一估算装置103根据所接收到的第一探测信号，估算本基站11至移动终端21的第一下行等效信道传输矩阵以及根据所接收到的第二探测信号，估算本基站11至移动终端22的第二下行等效信道传输矩阵

同样的，基站12中的干扰消除装置10中的第一估算装置103根据所接收到的第二探测信号，估算本基站12至移动终端22的第三下行等效信道传输矩阵

以及根据所接收到的第一探测信号，估算本基站12至移动终端21的第四下行等效信道传输矩阵

需要说明的是，在TDD系统中，通常认为上下行信道之间存在互易性，因此，上行信道传输矩阵的共轭转置矩阵可以等同于下行信道传输矩阵。

进一步的，基站11估算的第一下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{\mathrm{1,1}}=R_1{H}_{\mathrm{1,1}},$ 第二下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{\mathrm{2,1}}=R_2{H}_{\mathrm{2,1}}.$

同样的，基站12估算的第三下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{\mathrm{2,2}}=R_2{H}_{\mathrm{2,2}},$ 第四下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{\mathrm{1,2}}=R_1{H}_{\mathrm{1,2}}.$

基站11估算出第一下行等效信道传输矩阵

和第二下行等效信道传输矩阵后，基站11中的干扰消除装置10中的第一生成装置104根据该第一下行等效信道传输矩阵

和第二下行等效信道传输矩阵

并基于最小均方误差准则，生成用于对待发送信号进行预编码的预编码矩阵W₁。

同样的，基站12估算出第三下行等效信道传输矩阵

和第四下行等效信道传输矩阵后，基站12中的干扰消除装置10中的第一生成装置104根据该第三下行等效信道传输矩阵

和第四下行等效信道传输矩阵

并基于最小均方误差准则，生成用于对待发送信号进行预编码的预编码矩阵W₂。

具体的，基于最小均方误差准则，W₁，W₂，R₁，R₂应该满足以下条件：

$\left[\begin{array}{cccc}{W}_1& W_2& R_1& R_2\end{array}\right]=\underset{W_1,W_2,R_1,R_2}{\arg \min }\left(E\left(\right||x_1-R_1(H_{\mathrm{1,1}}{W}_1{x}_{1}P+H_{\mathrm{1,2}}{W}_2{x}_{2}P+n_1){\left|\right|}^2+||x_2-R_2(H_{\mathrm{2,2}}{W}_2{x}_{2}P+H_{\mathrm{2,1}}{W}_1{x}_{1}P+n_2){\left|\right|}^2)\right)$

由于上述方程涉及一个联合优化的问题，它的解答通常很难获取并且需要各个基站和移动终端之间的信道状态信息。因此，可以采用以下次优的准则来获取预编码矩阵：

$W_1=\underset{W_1}{\arg \min }\left(E({\left|\right|W}_1^H({\tilde{H}}_{\mathrm{1,1}}^H{x}_{1}P+{\tilde{H}}_{\mathrm{2,1}}^H{x}_{2}P+n_1)-x_1{\left|\right|}^2)\right)$

$W_2=\underset{W_2}{\arg \min }\left(E({\left|\right|W}_2^H({\tilde{H}}_{\mathrm{2,2}}^H{x}_{2}P+{\tilde{H}}_{\mathrm{1,2}}^H{x}_{1}P+n_2)-x_2{\left|\right|}^2)\right)$

于是，满足上述条件的预编码矩阵W₁和W₂分别为

$W_1={\tilde{H}}_{\mathrm{1,1}}P\·{({\tilde{H}}_{\mathrm{2,1}}^H{\tilde{H}}_{\mathrm{2,1}}P+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}/\left|\right|{\tilde{H}}_{\mathrm{1,1}}P\·{({\tilde{H}}_{\mathrm{2,1}}^H{\tilde{H}}_{\mathrm{2,1}}P+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}\left|\right|$

以及

$W_2={\tilde{H}}_{\mathrm{2,2}}P\·{({\tilde{H}}_{\mathrm{1,2}}^H{\tilde{H}}_{\mathrm{1,2}}P+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}/\left|\right|{\tilde{H}}_{\mathrm{2,2}}P\·{({\tilde{H}}_{\mathrm{1,2}}^H{\tilde{H}}_{\mathrm{1,2}}P+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}\left|\right|$

基站11中的干扰消除装置10中的第一生成装置104生成了预编码矩阵W₁后，基站11中的干扰消除装置10中的第二发送装置10利用该预编码矩阵W₁对待发送信号进行预编码处理，然后，将经预编码处理后的待发送信号发送至移动终端21。

同样的，基站12中的干扰消除装置10中的第一生成装置104生成了预编码矩阵W₂后，基站11中的干扰消除装置10中的第二发送装置10利用该预编码矩阵W₂对待发送信号进行预编码处理，然后，将经预编码处理后的待发送信号发送至移动终端22。

最后，移动终端21中的辅助干扰消除装置20中的第三接收装置206接收来自基站11的经预编码矩阵W₁预编码处理后的信号并将其还原。

同样的，移动终端22中的辅助干扰消除装置20中的第三接收装置206接收来自基站12的经预编码矩阵W₂预编码处理后的信号并将其还原。

移动终端21和移动终端22还原经预编码处理后的信号的方式可参见方法部分相应的描述，为简明起见，在此不作赘述。

以上是针对两个小区的MIMO通信系统中小区间干扰消除的方法，以下将给出适用于多个小区的MIMO通信系统的小区干扰消除的方法。

首先，基站中的干扰消除装置10中的第一发送装置101发送第一下行参考信号至被服务移动终端和至少一个受干扰移动终端。该第一下行参考信号可以是公共导频信号也可以是训练序列。其中，该基站是被服务移动终端的服务基站，同时是受干扰移动终端的干扰基站。

其次，被服务移动终端中的辅助干扰消除装置20中的第二接收装置201接收来自该基站的第一下行参考信号以及接收来自至少一个干扰基站的至少一个其他的下行参考信号。

随后，被服务移动终端中的辅助干扰消除装置20中的第二估算装置202根据该第一下行参考信号，估算该基站至本被服务移动终端的第一下行物理信道传输矩阵H_j，j，以及根据来自至少一个干扰基站的至少一个其他的下行参考信号，估算所述至少一个干扰基站至本被服务移动终端的至少一个其他的下行物理信道传输矩阵H_j，i，其中，i≠j。

需要说明的是，此处，为了便于描述，我们假设该基站至被服务移动终端的第一下行物理信道传输矩阵为H_j，j，至少一个干扰基站至本被服务移动终端的至少一个其他的下行物理信道传输矩阵H_j，i，其中，1≤i≤N，i≠j，且i为正整数，N为所述多小区MIMO的无线通信网络中小区的个数。

接着，被服务移动终端中的辅助干扰消除装置20中的第一选择装置203根据第一下行物理信道传输矩阵H_j，j，选择该基站发送给本被服务移动终端的数据流的流数S_j。

流数S_j的选择方式在上述两个小区MIMO通信网络中已作出了详细描述，此处，为了简明起见，不作赘述。

继而，被服务移动终端中的辅助干扰消除装置20中的第二生成装置204基于第一下行物理信道传输矩阵H_j，j，至少一个其他的下行物理信道传输矩阵H_j，i以及所选择的数据流的流数S_j，生成第一滤波矩阵R_j。

被服务移动终端可通过如下公式生成滤波矩阵R_j：

$R_j={\left(H_{j,j}{W}_{j}P\right)}^H\·{(\underset{i\≠j}{\overset{N}{\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}}}{H}_{j,i}{H}_{j,i}^{H}P/N_T+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}/\left|\right|{\left(H_{j,j}{W}_{j}P\right)}^H\·{(\underset{i\≠j}{\overset{N}{\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}}}{H}_{j,i}{H}_{j,i}^{H}P/N_T+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}\left|\right|$

其中，H_j，j为所述第一下行物理信道传输矩阵，H_j，i为所述至少一个干扰基站至本被服务移动终端的至少一个其他的下行物理信道传输矩阵，σ²为本被服务移动终端所受到的干扰噪声功率，P为每基站的总发射功率，N_T为每基站的发射天线个数，I为单位阵，其中，1≤i≤N，i≠j，且i为正整数，N为所述多小区MIMO的无线通信网络中小区i≠j，且i为正整数，N为所述多小区MIMO的无线通信网络中小区的个数。

其中，W_j通过如下公式获取：

W_j＝V_j(：，1：S_j)/||V_j(：，1：S_j)||

其中，V_j(：，1：S_j)表示由V_j的第1列至第S_j列组成的矩阵，S_j表示本被服务移动终端所选择的该基站发送给本被服务移动终端的数据流的流数。

其中，V_j通过对第一下行物理信道传输矩阵H_j，j进行奇异值分解 $H_{j,j}=U_j\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Σ}}_j& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{V}_j& {\stackrel{\‾}{V}}_j\end{array}\right]}^H$ 来获取。

同样的，至少一个受干扰移动终端也生成其各自的滤波矩阵R_i，其中，i≠j。

然后，被服务移动终端中的辅助干扰消除装置20中的第三发送装置205利用所生成的滤波矩阵R_j的共轭转置矩阵R_j ^H对待发送的第一探测信号进行预编码处理，然后，将经R_j ^H预编码处理后的第一探测信号分别发送至该基站和至少一个干扰基站。

同样的，至少一个受干扰移动终端中的辅助干扰消除装置20中的第三发送装置205利用其各自所生成的滤波矩阵R_i的共轭转置矩阵R_i ^H分别对待发送的探测信号进行预编码处理，然后，各自将经R_i ^H预编码处理后的探测信号分别发送至其服务基站和其他至少一个干扰基站。

随后，该基站中的干扰消除装置10中的第一接收装置102接收来自被服务移动终端的经第一滤波矩阵R_j的共轭转置矩阵R_j ^H预编码处理后的第一探测信号，并且接收来自至少一个受干扰移动终端的经其各自的滤波矩阵R_i的共轭转置矩阵R_i ^H预编码处理后的各个探测信号。其中，i≠j。

接着，该基站中的干扰消除装置10中的第一估算装置103根据所接收到的来自被服务移动终端的经第一滤波矩阵R_j的共轭转置矩阵R_j ^H预编码处理后的第一探测信号，估算本基站至被服务移动终端的第一下行等效信道传输矩阵以及根据所接收到的来自至少一个受干扰移动终端的经各自的滤波矩阵R_i的共轭转置矩阵R_i ^H预编码处理后的各个探测信号，估算本基站至所述至少一个受干扰移动终端的至少一个其他的下行等效信道传输矩阵

需要说明的是，在TDD系统中，通常认为上下行信道间存在互易性，因此，上行信道传输矩阵的共轭转置矩阵可以等同于下行信道传输矩阵。

进一步的，该基站估算的第一下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{j,j}=R_j{H}_{j,j},$ 至少一个其他的下行等效信道传输矩阵 ${\tilde{H}}_{i,j}=R_i{H}_{i,j}.$

其中，R_i为所述至少一个受干扰移动终端中的每个受干扰移动终端所生成的滤波矩阵，H_i，j为本基站至所述至少一个受干扰移动终端的各个下行物理信道传输矩阵，其中，1≤i≤N，i≠j，且i为正整数，N为所述多小区MIMO的无线通信网络中小区的个数。

该基站估算出第一下行等效信道传输矩阵

和至少一个其他的下行等效信道传输矩阵

后，该基站中的干扰消除装置10中的第一生成装置104根据该第一下行等效信道传输矩阵

和至少一个其他的下行等效信道传输矩阵

并基于最小均方误差准则，生成用于对待发送信号进行预编码的预编码矩阵W_j。

具体的，基于最小均方误差准则，{W_j}和{R_j}应该满足以下条件：

$\left[\begin{array}{cc}\left\{W_j\right\}& \left\{R_j\right\}\end{array}\right]=\underset{\left\{W_j\right\},\left\{R_j\right\}}{\arg \min }\left(E(\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\right|x}_j-R_j(H_{j,j}{W}_j{x}_{j}P+\underset{i\≠j}{\overset{N}{\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}}}{H}_{j,i}{W}_i{x}_{i}P+n_j){\left|\right|}^2)\right)$

由于上述方程涉及一个联合优化的问题，它的解答通常很难获取并且需要各个基站和移动终端之间的信道状态信息。因此，可以采用以下次优的准则来获取预编码矩阵：

$W_j=\underset{W_1}{\arg \min }\left(E({\left|\right|W}_j^H({\tilde{H}}_{j,j}^H{x}_{1}P+\underset{i\≠j}{\overset{N}{\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}}}{{\tilde{H}}_{i,j}^{H}x}_{1}P+n_j)-x_j{\left|\right|}^2)\right)$

于是，满足上述条件的预编码矩阵为

$W_j={\tilde{H}}_{j,j}P\·{(\underset{i\≠j}{\overset{N}{\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}}}{\tilde{H}}_{i,j}^H{\tilde{H}}_{i,j}P+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}/\left|\right|{\tilde{H}}_{j,j}P\·{(\underset{i\≠j}{\overset{N}{\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}}}{\tilde{H}}_{i,j}^H{\tilde{H}}_{i,j}P+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}\left|\right|$

该基站生成了预编码矩阵Wj后，该基站中的干扰消除装置10中的第二发送装置105利用该预编码矩阵Wj对待发送信号进行预编码处理，然后，将经预编码处理后的待发送信号发送至被服务移动终端。

最后，被服务移动终端中的辅助干扰消除装置20中的第三接收装置206接收来自该基站的经预编码矩阵W_j预编码处理后的信号并将其还原。

被服务移动终端还原接收到的来自该基站的经预编码矩阵W_j预编码处理后的信号的方式在方法部分的两个小区MIMO通信网络中已作出了详细描述，此处，为了简明起见，不作赘述。

以上对本发明的具体实施例进行了描述，需要理解的是，本发明并不局限于上述特定的实施方式，本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种定型和修改。

Claims (18)

1.一种在基于多小区MIMO的无线通信网络的基站中用于消除小区间干扰的方法，其中，包括以下步骤： 

a.发送下行参考信号至被服务移动终端和至少一个受干扰移动终端； 

b.接收来自所述被服务移动终端的经第一滤波矩阵的共轭转置矩阵预编码处理后的第一探测信号；并且接收来自所述至少一个受干扰移动终端的分别经各自的滤波矩阵的共轭转置矩阵预编码处理后的至少一个其他的探测信号； 

c.根据所述第一探测信号，估算本基站至所述被服务移动终端的第一下行等效信道传输矩阵；以及根据所述至少一个其他的探测信号，分别估算本基站至所述至少一个受干扰移动终端的至少一个其他的下行等效信道传输矩阵； 

d.根据所述第一下行等效信道传输矩阵和所述至少一个其他的下行等效信道传输矩阵，并基于预定准则，生成用于对待发送信号进行预编码的预编码矩阵； 

e.发送利用所生成的预编码矩阵进行预编码处理后的待发送信号至所述被服务移动终端。 

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一下行等效信道传输矩阵的物理特性如下： 

其中，R_j为所述被服务移动终端所生成的第一滤波矩阵，H_j，j为本基站至所述被服务移动终端的第一下行物理信道传输矩阵； 

所述至少一个其他的下行等效信道传输矩阵

的物理特性如下： 

其中，R_i为所述至少一个受干扰移动终端中的每个受干扰移动终端所生成的滤波矩阵，H_i，j为本基站至所述至少一个受干扰移动终端 的各个下行物理信道传输矩阵，其中，1≤i≤N，i≠j，且i为正整数，N为所述多小区MIMO的无线通信网络中小区的个数， 

其中，H_j，j和H_i，j中的第二个下标j用于标识本基站，H_j，j中的第一个下标j以及R_j中的下标j用于标识所述被服务移动终端，H_i，j中的第一个下标i以及R_i中的下标i用于标识所述受干扰移动终端。 

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预定准则包括迫零准则或最小均方误差准则。 

4.一种在基于多小区MIMO的无线通信网络的移动终端中用于辅助服务基站消除小区间干扰的方法，其中，包括以下步骤： 

I.接收来自服务基站的第一下行参考信号； 

II.根据所述第一下行参考信号，估算所述服务基站至本移动终端的第一下行物理信道传输矩阵； 

III.根据所述第一下行物理信道传输矩阵，选择所述服务基站发送给本移动终端的数据流的流数； 

IV.基于所述第一下行物理信道传输矩阵以及所选择的数据流的流数，生成滤波矩阵； 

V.将经所述滤波矩阵的共轭转置矩阵预编码处理后的探测信号发送至所述服务基站和至少一个干扰基站； 

VI.接收来自所述服务基站的经预编码矩阵预编码处理后的信号并将其还原。 

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述服务基站采用基于迫零准则的干扰消除技术，所述步骤IV通过如下公式生成滤波矩阵： 

其中，U_j(：，1：S_j)^H表示由U_j的第1列至第S_j列组成的矩阵的共轭转置矩阵，S_j表示本移动终端所选择的所述服务基站发送给本移动终端的数据流的流数，其中，R_j，U_j和S_j中的下标j用于标识本移动终端， 

其中，U_j通过对所述第一下行物理信道传输矩阵H_j，j进行奇异值 分解

来获取，其中，H_j，j中的第一个下标j以及U_j，V_j和∑_j中的下标j用于标识本移动终端，H_j，j中的第二个下标j用于标识所述服务基站。 

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述I还包括：接收来自至少一个干扰基站的至少一个其他的下行参考信号； 

其中，所述步骤II还包括：根据所述至少一个其他的下行参考信号，分别估算所述至少一个干扰基站至本移动终端的至少一个其他的下行物理信道传输矩阵； 

所述步骤IV还包括：基于所述第一下行物理信道传输矩阵，所述至少一个其他的下行物理信道传输矩阵以及所选择的数据流的流数，生成滤波矩阵。 

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述服务基站采用基于最小均方误差准则的干扰消除技术，所述步骤IV通过如下公式生成滤波矩阵： 

其中，H_j，j为所述第一下行物理信道传输矩阵，H_j，i为所述至少一个干扰基站至本移动终端的至少一个其他的下行物理信道传输矩阵，σ²为本移动终端所受到的干扰噪声功率，P为每基站的总发射功率，N_T为每基站的发射天线个数，I为单位阵，其中，1≤i≤N，i≠j，且i为正整数，N为所述多小区MIMO的无线通信网络中小区的个数；其中，H_j，j中的第二个下标j用于标识所述服务基站，H_j，j中的第一个下标j以及R_j中的下标j用于标识本移动终端， 

其中，W_j通过如下公式获取： 

其中，V_j(：，1：S_j)表示由V_j的第1列至第S_j列组成的矩阵，S_j表示本移动终端所选择的所述服务基站发送给本移动终端的数据流的流数，其中，W_j，V_j和S_j中的下标j用于标识本移动终端， 

其中，V_j通过对所述第一下行物理信道传输矩阵H_j，j进行奇异值分解来获取。 

8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤III还包括以下步骤： 

III1.根据所述第一下行物理信道传输矩阵，分别计算M个信道容量C₁，C₂，…，C_M，其中，C₁，C₂，…，C_M分别对应于所述服务基站分别发送1，2，…，M个数据流至本移动终端的信道容量，其中，M等于本移动终端的所述第一下行物理信道传输矩阵的秩； 

III2.从所述M个信道容量C₁，C₂，…，C_M中选择一个信道容量最大值C_K； 

III3.判断所述信道容量最大值C_K所对应的K是否等于1； 

III4.如果所述K＝1，则确定所述服务基站发送给本移动终端的数据流的流数为1； 

如果所述K≠1，初始化x＝1，并执行以下步骤： 

A.判断

是否小于预定门限值C_Thred； 

B.如果

则确定所述服务基站发送给本移动终端的数据流的流数为K-(x-1)； 

如果

则执行x＝x+1；并判断K-x是否大于0；如果K-x＞0，则重复步骤A；如果K-x≤0，确定所述服务基站发送给本移动终端的数据流的流数为1。 

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述C_Thred的取值为0≤C_Thred＜1。 

10.一种在基于多小区MIMO的无线通信网络的基站中用于消除小区间干扰的干扰消除装置，其中，包括： 

第一发送装置，用于发送下行参考信号至被服务移动终端和至少一个受干扰移动终端； 

第一接收装置，用于接收来自所述被服务移动终端的经第一滤波矩阵的共轭转置矩阵预编码处理后的第一探测信号；并且接收来自所 述至少一个受干扰移动终端的分别经各自的滤波矩阵的共轭转置矩阵预编码处理后的至少一个其他的探测信号； 

第一估算装置，用于根据所述第一探测信号，估算本基站至所述被服务移动终端的第一下行等效信道传输矩阵；以及根据所述至少一个其他的探测信号，分别估算本基站至所述至少一个受干扰移动终端的至少一个其他的下行等效信道传输矩阵； 

第一生成装置，用于根据所述第一下行等效信道传输矩阵和所述至少一个其他的下行等效信道传输矩阵，并基于预定准则，生成用于对待发送信号进行预编码的预编码矩阵； 

第二发送装置，用于发送利用所生成的预编码矩阵进行预编码处理后的待发送信号至所述被服务移动终端。 

11.根据权利要求10所述的干扰消除装置，其特征在于，所述第一下行等效信道传输矩阵

的物理特性如下： 

其中，R_j为所述被服务移动终端所生成的第一滤波矩阵，H_j，j为本基站至所述被服务移动终端的第一下行物理信道传输矩阵； 

所述至少一个其他的下行等效信道传输矩阵

的物理特性如下： 

其中，R_i为所述至少一个受干扰移动终端中的每个受干扰移动终端所生成的滤波矩阵，H_i，j为本基站至所述至少一个受干扰移动终端的各个下行物理信道传输矩阵，其中，1≤i≤N，i≠j，且i为正整数，N为所述多小区MIMO的无线通信网络中小区的个数， 

其中，H_j，j和H_i，j中的第二个下标j用于标识所述基站，H_j，j中的第一个下标j以及R_j中的下标j用于标识所述被服务移动终端，H_i，j中的第一个下标i以及R_i中的下标i用于标识所述受干扰移动终端。 

12.根据权利要求10或11所述的干扰消除装置，其特征在于，所述预定准则包括迫零准则或最小均方误差准则。 

13.一种在基于多小区MIMO的无线通信网络的移动终端中用于 辅助服务基站消除小区间干扰的辅助干扰消除装置，其中，包括： 

第二接收装置，用于接收来自服务基站的第一下行参考信号； 

第二估算装置，用于根据所述第一下行参考信号，估算所述服务基站至本移动终端的第一下行物理信道传输矩阵； 

第一选择装置，用于根据所述第一下行物理信道传输矩阵，选择所述服务基站发送给本移动终端的数据流的流数； 

第二生成装置，用于基于所述第一下行物理信道传输矩阵以及所选择的数据流的流数，生成滤波矩阵； 

第三发送装置，用于将经所述滤波矩阵的共轭转置矩阵预编码处理后的探测信号发送至所述服务基站和至少一个干扰基站； 

第三接收装置，用于接收来自所述服务基站的经预编码矩阵预编码处理后的信号并将其还原。 

14.根据权利要求13所述的辅助干扰消除装置，其特征在于，所述服务基站采用基于迫零准则的干扰消除技术，所述第二生成装置通过如下公式生成滤波矩阵： 

其中，U_j(：，1：S_j)^H表示由U_j的第1列至第S_j列组成的矩阵的共轭转置矩阵，S_j表示本移动终端所选择的所述服务基站发送给本移动终端的数据流的流数，其中，其中，R_j，U_j和S_j中的下标j用于标识本移动终端， 

其中，U_j通过对所述第一下行物理信道传输矩阵H_j，j进行奇异值分解

来获取，其中，H_j，j中的第一个下标j以及U_j，V_j和∑_j中的下标j用于标识本移动终端，H_j，j中的第二个下标j用于标识所述服务基站。 

15.根据权利要求13所述的辅助干扰消除装置，其特征在于，所述第二接收装置还用于接收来自至少一个干扰基站的至少一个其他的下行参考信号； 

其中，所述第二估算装置还用于根据所述至少一个其他的下行参 考信号，分别估算所述至少一个干扰基站至本移动终端的至少一个其他的下行物理信道传输矩阵； 

所述第二生成装置还用于基于所述第一下行物理信道传输矩阵，所述至少一个其他的下行物理信道传输矩阵以及所选择的数据流的流数，生成滤波矩阵。 

16.根据权利要求15所述的辅助干扰消除装置，其特征在于，所述服务基站采用基于最小均方误差准则的干扰消除技术，所述第二生成装置通过如下公式生成滤波矩阵： 

其中，H_j，j为所述第一下行物理信道传输矩阵，H_j，i为所述至少一个干扰基站至本移动终端的至少一个其他的下行物理信道传输矩阵，σ²为本移动终端所受到的干扰噪声功率，P为每基站的总发射功率，N_T为每基站的发射天线个数，I为单位阵，其中，1≤i≤N，i≠j，且i为正整数，N为所述多小区MIMO的无线通信网络中小区的个数；其中，H_j，j中的第二个下标j用于标识所述服务基站，H_j，j中的第一个下标j以及R_j中的下标j用于标识本移动终端， 

其中，W_j通过如下公式获取： 

其中，V_j(：，1：S_j)表示由V_j的第1列至第S_j列组成的矩阵，S_j表示本移动终端所选择的所述服务基站发送给本移动终端的数据流的流数， 

其中，V_j通过对所述第一下行物理信道传输矩阵H_j，j进行奇异值分解

来获取，其中，W_j，V_j和S_j中的下标j用于标识本移动终端。 

17.根据权利要求13至16中任一项所述的辅助干扰消除装置，其特征在于，所述第一选择装置还包括： 

计算装置，用于根据所述第一下行物理信道传输矩阵，分别计算 M个信道容量C₁，C₂，…，C_M，其中，C₁，C₂，…，C_M分别对应于所述服务基站分别发送1，2，…，M个数据流至本移动终端的信道容量，其中，M等于本移动终端的所述第一下行物理信道传输矩阵的秩； 

第二选择装置，用于从所述M个信道容量C₁，C₂，…，C_M中选择一个信道容量最大值C_K； 

第一判断装置，用于判断所述信道容量最大值C_K所对应的K是否等于1； 

第一确定装置，用于如果所述K＝1，确定所述服务基站发送给本移动终端的数据流的流数为1； 

如果所述K≠1，还包括： 

初始化装置，用于初始化x＝1； 

第二判断装置，用于判断

是否小于预定门限值C_Thred； 

第二确定装置，用于如果确定所述服务基站发送给本移动终端的数据流的流数为K-(x-1)； 

第三判断装置，用于如果

执行x＝x+1；并判断K-x是否大于0；如果K-x＞0，第二判断装置，第二确定装置和第三判断装置重复执行；如果K-x≤0，第三确定装置用于确定所述服务基站发送给本移动终端的数据流的流数为1。 

18.根据权利要求17所述的辅助干扰消除装置，其特征在于，所述C_Thred的取值为0≤C_Thred＜1。 

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