CN102333338B - 一种基于HeNB主动认知的干扰协调方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于Femtocell内的家庭基站(HeNB)主动认知的干扰协调方法，HeNB感知自身到宏小区用户(Muser)的干扰能量，并将该干扰能量的信息传递给宏小区基站(MeNB)，MeNB基于各个HeNB感知到的干扰能量计算出Muser的等效噪声功率，并根据等效噪声功率分别计算出每一个HeNB的干扰门限，HeNB根据自身到Muser的干扰信道以及所述干扰门限，HeNB与Muser的频偏，以及HeNB与Huser之间的信道计算出自身的频域发射预编码。本发明还公开了用于实现上述方法的装置和系统。本发明方案在Muser占用子载波个数小于Femtocell占用的子载波，并且Muser与HeNB存在频偏时，能够有效的保证Muser的性能下降比率小于预先设置的允许最大值η，同时能够在主用户未占用的子载波上进行有效的功率分配以提升Femtocell的传输性能，从而有效地提升蜂窝网络的吞吐量。

Description

一种基于HeNB主动认知的干扰协调方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及移动通信技术，特别涉及毫微微蜂窝小区(Femtocell)技术，尤其涉及一种基于家庭基站(HeNB)(即毫微微蜂窝小区的基站)主动认知的干扰协调方法、装置及系统。

背景技术

Femtocell是近年来根据3G发展和移动宽带化趋势推出的超小型化移动基站。Femtocell使用IP协议，通过用户与已有的数字用户线(DSL)、局域网(LAN)等宽带线路连接，远端由专用网关实现从IP网到移动网的联通。Femtocell设备的大小与ADSL调制解调器相似，具有安装方便、自动配置、自动网规、即插即用的特点。Femtocell有适用于CDMA、GSM、UMTS等各种标准和支持2G、2.5G、3G的产品，与运营商的其它移动基站同制式、同频段，因此手机等移动终端可以通用。

Femtocell的引入可以为室内和热点场景的覆盖提供很好的保障；这些节点的发射功率小，便于灵活地部署网络；同时这些节点的覆盖范围小，可以更加方便地利用LTE Advanced潜在的高频段频谱。然而，在原来的小区范围之内引入了新的发射节点，相当于引进了新的干扰源，小区间干扰协调是一个新的挑战。如果Femtocell与传统的宏小区(Macro cell)为全频复用，并且Femtocell采用的闭合用户组(CSG，Closed subscribe group)的接入方式，那么一旦Macro cell的用户(宏用户，Muser)分布在Femtocell附近，Femtocell的基站(家庭基站，HeNB)会对Muser造成很大的干扰，甚至导致Muser的通信中断。

针对上述HeNB对宏用户干扰的问题，一种较为直观的解决方案是令Femtocell与Macro cell进行频分复用。频分复用包括静态频分复用和动态频分复用。静态频分复用是指在网络规划时就为Femtocell指定一专用频段，而Macro cell使用与所述专用频段不存在频域重叠的其他频段。这种方法的优点在于，减少了网络运过程中自适应调整的复杂度，但是其缺点在于，提前进行频段划分并不能有效利用频率资源。动态频分复用即网络在规划时，设定为Femtocell与Macro cell为全频复用场景，在网络实现过程中，根据干扰情况自适应划分Femtocell与Macro cell所占用的频率资源，这种方法虽然相对于静态频分复用大大提高了频谱利用效率，但是仍然要求在Macro cell传输的频段上，Femtocell不能传输，并不能最大程度的利用频率资源。

现有技术中还提出采用功率控制的方法减少HeNB对Muser的干扰，基本思想是当Muser距离HeNB较近时，HeNB减少其发射功率以减少对Muser的干扰；而当Muser距离HeNB较远时，HeNB可以提高其发射功率以提高家庭用户(Huser)(即毫微微蜂窝小区的用户)的性能。这种方法能够自适应调整HeNB的发射功率，相对于频分复用的方法有了很大的性能提升。但是由于没有考虑HeNB与Huser之间收发机的设计，仍然不能使Femtocell的潜力得到最大程度的发挥。

发明内容

本发明提供了一种基于HeNB主动认知的干扰协调方法及装置，可以解决下行传输时HeNB会对Muser造成强干扰的问题的同时，尽可能地发挥Femtocell的潜力。

本发明实施例提出一种基于HeNB主动认知的干扰协调方法，该方法应用于在单个MeNB的覆盖范围内有M个HeNB，HeNB用于服务Huser，M为自然数，该方法包括如下步骤：

A、所述每一个HeNB分别对宏小区用户Muser进行感知，并测量得到本HeNB到Muser的干扰信道信息、干扰能量以及本HeNB与Muser信号的频偏，并将其感知到的Muser的终端标识和该HeNB到所述Muser的干扰能量通知所还MeNB；

B、MeNB接收Muser反馈的统计信干噪比和参考信号接收功率，并根据所述参考信号接收功率计算得到Muser的统计信号能量；

C、MeNB根据统计信号能量、统计信干噪比和各个HeNB到Muser的干扰能量计算出Muser的等效噪声功率，根据等效噪声功率分别计算出每一个HeNB的干扰门限，并将计算出的干扰门限传输给该干扰门限对应的HeNB；

D、HeNB根据自身到Muser的干扰信道以及所述干扰门限，HeNB与Muser的频偏，以及HeNB与Huser之间的信道计算出自身的频域发射预编码，并根据计算得到频域发射预编码发射信号。

较佳地，所述步骤D之后，进一步包括：

E、Huser接收所述HeNB发射的信号，并采用最小均方误差接收机解调所述信号。

较佳地，设第i个HeNB到Muser的干扰能量为步骤C所述MeNB根据统计信号能量、统计信干噪比和各个HeNB到Muser的干扰能量计算出等效噪声功率包括：

根据公式

计算得到等效噪声功率

其中

为统计信号能量，SINR为统计信干噪比，

为各个HeNB到Muser的干扰能量之和。

较佳地，步骤C所述根据等效噪声功率分别计算出每一个HeNB的干扰门限包括：

根据预先设定的Muser的性能下降比率的允许最大值η以及公式

计算出M个HeNB的干扰容限和P_{ih_sum}；

根据公式

计算第j个HeNB进行干扰协调时的干扰门限P_{ih_j}。较佳地，步骤D所述HeNB根据自身到Muser的干扰信道以及所述干扰门限，以及HeNB与Muser的频偏，计算出自身的频域发射预编码包括：

令

为DFT转换矩阵F中Muser所占的子载波序号所对应的N_p行，F_NM为F中除去F_M后剩下的矩阵；令

为HeNB与Muser之间的时域多径信道向量，

为可分辨多径长度；令

为

构成的循环移位矩阵；令

其中为第i个HeNB与Muser间的频偏，f_s为子载波间隔；令

和

令

对采用Gram-Schmidt正交方法进行正交分解，将分解后得到的正交矩阵作为预处理矩阵B′_i；

令

为HeNB与Huser之间的时域多径信道向量，

为可分辨多径长度；令

为

构成的循环移位矩阵，令

为第i个HeNB所服务的Huser端的噪声协方差矩阵，令HeNB端的功率分配矩阵为P_i，令

为HeNB的最大发射功率，令Γ代表Muser所占的子载波的集合，令a_k为第k个元素为1、其他元素为0的N_s×1维列向量，k∈Γ；通过凸优化的方法求得在保证满足

知

k∈Γ这两个条件的基础上，令下式中MSE的值最小的功率分配矩阵P_i：

$\mathrm{MSE}=\mathrm{tr}(\mathrm{GF}(H_{\mathrm{ss}}^i{F}^H{B}_i{B}_i^{H}F{\left(H_{\mathrm{ss}}^i\right)}^H+R_{\stackrel{\‾}{n}})F^H{G}_i^H-G_i{\mathrm{FH}}_{\mathrm{ss}}^i{F}^H{B}_i-{\left(G_i{\mathrm{FH}}_{\mathrm{ss}}^i{F}^H{B}_i\right)}^H+I_{N_s}),$

其中 $G_i=\sqrt{P_i}{B}_i^{\′H}F{\left(H_{\mathrm{hh}}^i\right)}^H{(H_{\mathrm{hh}}^i{F}^H{B}_i^{\′}{P}_i{B}_i^{\′H}F{\left(H_{\mathrm{hh}}^i\right)}^H+R_n^i)}^{-1}{F}^H;$

根据公式

计算频域发射预编码B_i。

较佳地，步骤E所述Huser在已知频域发射预编码B_i和噪声协方差后，计算解调处理矩阵G_i为：

$G_i={B_i}^{H}F{\left(H_{\mathrm{hh}}^i\right)}^H{(H_{\mathrm{hh}}^i{F}^H{B}_i{B_i}^{H}F{\left(H_{\mathrm{hh}}^i\right)}^H+R_n^i)}^{-1}{F}^H$

本发明实施例还提出一种基于HeNB主动认知的干扰协调系统，包括MeNB、以及所述MeNB覆盖范围内的M个HeNB，M为自然数，HeNB用于服务家庭用户Huser，

所述任一个HeNB用于分别对宏小区用户Muser进行感知，并测量得到本HeNB到Muser的干扰信道、干扰能量以及频偏，并将其感知到的Muser的终端标识和该HeNB到所述Muser的干扰能量通知所述MeNB；接收来自MeNB的干扰门限，根据自身到Muser的干扰信道以及所述干扰门限，以及HeNB与Muser的频偏，计算出自身的频域发射预编码，并根据计算得到频域发射预编码发射传输；

所述MeNB用于接收Muser反馈的统计信干噪比和参考信号接收功率，并根据所述参考信号接收功率计算得到Muser的统计信号能量；以及根据统计信号能量、统计信干噪比和各个HeNB到Muser的干扰能量计算出等效噪声功率，并根据等效噪声功率分别计算出每一个HeNB的干扰门限，并将计算出的干扰门限传输给该干扰门限对应的HeNB。

本发明实施例还提出一种HeNB，包括：感知模块、收发接口模块、发射预编码模块和信号发射模块；

感知模块，用于对宏小区用户Muser进行感知，并测量得到本HeNB到Muser的干扰信道、干扰能量以及频偏；

收发接口模块，用于将感知模块感知到的Muser的终端标识和感知模块测量的HeNB到所述Muser的干扰能量通知所述MeNB，以及接收来自MeNB的干扰门限；

发射预编码模块，用于根据所述收发接口接收的来自MeNB的干扰门限以及自身到Muser的干扰信道，以及HeNB与Muser的频偏，以及HeNB与Huser之间的信道计算出自身的频域发射预编码；

信号发射模块，用于根据所述频域发射预编码模块计算出的频域发射预编码进行发射传输。

本发明实施例还提出一种MeNB，包括：收发接口、第一计算模块、第二计算模块和第三计算模块；

收发接口，用于接收Muser反馈的统计信干噪比和参考信号接收功率，以及接收来自HeNB的HeNB到Muser的干扰能量，以及将第三计算模块计算出的干扰门限传输给该干扰门限对应的HeNB；

第一计算模块，用于根据收发接口接收的参考信号接收功率计算得到Muser的统计信号能量；

第二计算模块，用于根据所述第一计算模块计算出的统计信号能量、收发接口接收的统计信干噪比和各个HeNB到Muser的干扰能量计算出等效噪声功率；

第三计算模块，用于根据第二计算模块计算出的等效噪声功率分别计算出每一个HeNB的干扰门限。

较佳地，所述第三计算模块包括：

干扰容限和计算单元，用于根据预先设定的Muser的性能下降比率的允许最大值η以及公式

计算出M个HeNB的干扰容限和P_{ih_sum}；

干扰门限计算单元，用于根据干扰容限和计算单元得到的干扰容限和P_{ih_sum}以及公式

计算第j个HeNB进行干扰协调时的干扰门限P_{ih_j}。

从以上技术方案可以看出，HeNB感知自身到Muser的干扰能量，并将该干扰能量的信息传递给MeNB，MeNB基于各个HeNB感知到的干扰能量计算出Muser的等效噪声功率，并根据等效噪声功率分别计算出每一个HeNB的干扰门限，HeNB根据自身到Muser的干扰信道以及所述干扰门限，HeNB与Muser的频偏，以及HeNB与Huser之间的信道计算出自身的频域发射预编码。该方案在Muser占用子载波个数小于Femtocell占用的子载波，并且Muser与HeNB存在频偏时，利用MeNB与HeNB间的有限协作，保证Femtocell的传输只是限制了一定数目的正交向量上的发射功率(所述数目等于主用户子载波个数)，从而能够有效的保证Muser的性能下降比率小于预先设置的允许最大值η，同时能够在主用户未占用的子载波上进行有效的功率分配以提升Femtocell的传输性能，从而有效地提升蜂窝网络的吞吐量。

附图说明

图1为本发明实施例一提出的基于HeNB主动认知的干扰协调处理流程图。

具体实施方式

本发明实施例提出基于HeNB主动认知的干扰协调方法，是利用认知无线电系统的主、次系统共存问题来解决Femtocell系统与Macrocell系统的共存问题。以下针对具体应用场景给出该方法的实现过程。

本发明实施例一针对如下应用场景：下行正交频分复用(OFDM)系统中，宏小区基站(MeNB)和HeNB占用相同频带。其中HeNB到Huser的传输采用全频带，即共有N_s个子载波(资源块)，而Muser占用部分带宽，共有N_p(N_p＜N_s)个子载波(资源块)。假设单个MeNB的覆盖范围里有M个HeNB。

本发明实施例一提出的基于HeNB主动认知的干扰协调处理流程如图1所示，包括如下步骤：

步骤101：每一个HeNB分别对Muser进行感知，并测得本HeNB到Muser的干扰信道、干扰能量以及频偏。第i个HeNB到Muser的干扰能量为i＝1，…，M。

步骤102：每个HeNB将它感知到的Muser的终端标识和该HeNB到Muser的干扰能量

传输给MeNB。

步骤103：MeNB接收Muser反馈的统计信干噪比(SINR)和参考信号接收功率(RSRP，Reference Signal Receive Power)，并根据所述RSRP计算得到Muser的统计信号能量

步骤104：MeNB根据统计信号能量

统计信干噪比SINR和各个HeNB到Muser的干扰能量计算出等效噪声功率

其中，等效噪声功率

为Muser接收端热噪声和簇外干扰能量之和，计算方法如下：

信干噪比SINR满足公式(1)

$\mathrm{SINR}=\frac{\stackrel{\‾}{S}}{\tilde{N}+\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{I}_i^H}---\left(1\right)$

将公式(1)变形可以得到公式(2)

$\tilde{N}=\frac{\stackrel{\‾}{S}}{\mathrm{SINR}}-\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{I}_i^H---\left(2\right)$

根据公式(2)，MeNB可以由统计信号能量

统计信干噪比SINR和各个HeNB到Muser的干扰能量之和

推导得到等效噪声功率

步骤105：MeNB根据等效噪声功率分别计算出每一个HeNB的干扰门限。

预先设定在加入HeNB的干扰后与没有HeNB的干扰时相比，Muser的性能下降比率的允许最大值为η，则MeNB可以计算多个HeNB的干扰容限和

$P_{\mathrm{th}\_\mathrm{sum}}=\frac{\stackrel{\‾}{S}}{{(1+\frac{\stackrel{\‾}{S}}{\tilde{N}})}^{1-\mathrm{\η}}-1}-\tilde{N}---\left(3\right)$

MeNB可以为第j个HeNB计算出其进行干扰协调时的干扰门限为

$P_{\mathrm{th}\_j}=\frac{I_{H_j}}{\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{H_i}}{P}_{\mathrm{th}\_\mathrm{sum}}---\left(4\right)$

步骤106：MeNB计算出各个HeNB的干扰门限后，将其传输给HeNB。

步骤107：每个HeNB根据自身到Muser的干扰信道以及所述干扰门限，HeNB与Muser的频偏，以及HeNB与Huser之间的信道计算出自身的频域发射预编码，并根据计算得到频域发射预编码发射信号。

步骤108：HeNB根据计算得到的频域发射预编码进行发射传输。

求频域发射预编码B的流程包括如下步骤：

步骤201：令

为DFT转换矩阵F中主系统所占的子载波序号所对应的N_p行，F_NM为F中除去F_M后剩下的矩阵，令为HeNB与Muser之间的时域多径信道向量，为可分辨多径长度，令

为

构成的循环移位矩阵，令

其中

为第i个HeNB与Muser间的频偏，f_s为子载波间隔，同时令

$H_{\mathrm{hm}1}^i=F_M{\mathrm{\Δ}}_f^i{H}_{\mathrm{hm}}^i---\left(5\right)$

$H_{\mathrm{hm}2}^i=F_{\mathrm{NM}}{\mathrm{\Δ}}_f^i{H}_{\mathrm{hm}}^i---\left(6\right)$

对采用Gram-Schmidt正交方法进行正交分解，将分解后得到的正交矩阵作为预处理矩阵B′_i。

步骤202：求功率分配对角矩阵P_i。

令为HeNB与Huser之间的时域多径信道向量，

为可分辨多径长度；令

为

构成的循环移位矩阵，令为第i个HeNB所服务的Huser端的噪声协方差矩阵，令HeNB端的功率分配矩阵为P_i，令

为HeNB的最大发射功率，令Γ代表Muser所占的子载波的集合，令a_k为第k个元素为1、其他元素为0的N_s×1维列向量，k∈Γ；通过凸优化的方法求得在保证满足

知

k∈Γ这两个条件的基础上，令公式(7)中MSE的值最小的功率分配矩阵P_i：

$\mathrm{MSE}=\mathrm{tr}(\mathrm{GF}(H_{\mathrm{ss}}^i{F}^H{B}_i{B}_i^{H}F{\left(H_{\mathrm{ss}}^i\right)}^H+R_{\stackrel{\‾}{n}})F^H{G}_i^H-G_i{\mathrm{FH}}_{\mathrm{ss}}^i{F}^H{B}_i-{\left(G_i{\mathrm{FH}}_{\mathrm{ss}}^i{F}^H{B}_i\right)}^H+I_{N_s}),---\left(7\right)$

其中 $G_i=\sqrt{P_i}{B}_i^{\′H}F{\left(H_{\mathrm{hh}}^i\right)}^H{(H_{\mathrm{hh}}^i{F}^H{B}_i^{\′}{P}_i{B}_i^{\′H}F{\left(H_{\mathrm{hh}}^i\right)}^H+R_n^i)}^{-1}{F}^H.$

步骤203：根据如下公式计算频域发射预编码：

$B_i={\mathrm{FB}}_i^{\′}\sqrt{P_i},---\left(8\right)$

假设第i个HeNB对应的Huser的接收机对接收信号进行频域的线性处理，处理矩阵为G_i，可以由B_i和

计算出G_i。

本发明实施例还提出了一种基于HeNB主动认知的干扰协调系统，包括MeNB、以及所述MeNB覆盖范围内的M个HeNB，M为自然数，

所述任一个HeNB用于分别对宏小区用户Muser进行感知，并测量得到本HeNB到Muser的干扰信道、干扰能量以及频偏，并将其感知到的Muser的终端标识和该HeNB到所述Muser的干扰能量通知所述MeNB；接收来自MeNB的干扰门限，根据自身到Muser的干扰信道以及所述干扰门限，以及HeNB与Muser的频偏，以及HeNB与Huser之间的信道计算出自身的频域发射预编码，并根据计算得到频域发射预编码发射传输；

所述MeNB用于接收Muser反馈的统计信干噪比和参考信号接收功率，并根据所述参考信号接收功率计算得到Muser的统计信号能量；以及根据统计信号能量、统计信干噪比和各个HeNB到Muser的干扰能量计算出等效噪声功率，并根据等效噪声功率分别计算出每一个HeNB的干扰门限，并将计算出的干扰门限传输给该干扰门限对应的HeNB。

本发明实施例还提出一种HeNB，包括：感知模块、收发接口模块、发射预编码模块和信号发射模块；

感知模块，用于对宏小区用户Muser进行感知，并测量得到本HeNB到Muser的干扰信道、干扰能量以及频偏；

收发接口模块，用于将感知模块感知到的Muser的终端标识和感知模块测量的HeNB到所述Muser的干扰能量通知所述MeNB，以及接收来自MeNB的干扰门限；

发射预编码模块，用于根据所述收发接口接收的来自MeNB的干扰门限以及自身到Muser的干扰信道，以及HeNB与Muser的频偏，以及HeNB与Huser之间的信道计算出自身的频域发射预编码；

信号发射模块，用于根据所述频域发射预编码模块计算出的频域发射预编码进行发射传输。

本发明实施例还提出一种宏基站MeNB，包括：收发接口、第一计算模块、第二计算模块和第三计算模块；

收发接口，用于接收Muser反馈的统计信干噪比和参考信号接收功率，以及接收来自HeNB的HeNB到Muser的干扰能量，以及将第三计算模块计算出的干扰门限传输给该干扰门限对应的HeNB；

第一计算模块，用于根据收发接口接收的参考信号接收功率计算得到Muser的统计信号能量；

第二计算模块，用于根据所述第一计算模块计算出的统计信号能量、收发接口接收的统计信干噪比和各个HeNB到Muser的干扰能量计算出等效噪声功率；

第三计算模块，用于根据第二计算模块计算出的等效噪声功率分别计算出每一个HeNB的干扰门限。

较佳地，所述第三计算模块包括：

干扰容限和计算单元，用于根据预先设定的Muser的性能下降比率的允许最大值η以及公式

计算出M个HeNB的干扰容限和P_{ih_sum}；

干扰门限计算单元，用于根据干扰容限和计算单元得到的干扰容限和P_{ih_sum}以及公式

计算第j个HeNB进行干扰协调时的干扰门限P_{th_j}。

本发明方案具有如下有益技术效果：能够在Muser占用子载波个数小于Femtocell占用的子载波，并且Macro cell与Femtocell存在频偏时，利用MeNB与HeNB间的有限协作，保证Femtocell的传输只是限制了一定数目的正交向量上的发射功率(所述数目等于主用户子载波个数)，从而能够有效的保证Muser的性能下降比率小于预先设置的允许最大值η，同时能够在主用户未占用的子载波上进行有效的功率分配以提升Femtocell的传输性能，从而有效地提升蜂窝网络的吞吐量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种基于家庭基站HeNB主动认知的干扰协调方法，其特征在于，该方法应用于在单个宏小区基站MeNB的覆盖范围内有M个HeNB，HeNB用于服务家庭用户Huser，M为自然数，该方法包括如下步骤：

A、所述每一个HeNB分别对宏小区用户Muser进行感知，并测量得到本HeNB到Muser的干扰信道信息、干扰能量以及本HeNB与Muser信号的频偏，并将其感知到的Muser的终端标识和该HeNB到所述Muser的干扰能量传递给所述MeNB；

B、MeNB接收Muser反馈的统计信干噪比和参考信号接收功率，并根据所述参考信号接收功率计算得到Muser的统计信号能量；

C、MeNB根据公式

计算得到等效噪声功率

其中

为统计信号能量，SINR为统计信干噪比，第i个HeNB到Muser的干扰能量为

为各个HeNB到Muser的干扰能量之和；根据预先设定的Muser的性能下降比率的允许最大值η以及公式

计算出M个HeNB的干扰容限和P_{th_sum}；根据公式

计算第j个HeNB进行干扰协调时的干扰门限P_{th_j}；并将计算出的干扰门限传输给该干扰门限对应的HeNB；

D、令F_M

为DFT转换矩阵F中Muser所占的子载波序号所对应的N_p行，F_NM为F中除去F_M后剩下的矩阵；其中，N_s为HeNB到Huser的传输占用的子载波数目，N_p为Muser占用的子载波数目；令 $h_{\mathrm{hm}}^i={[h_{\mathrm{hm}}^i\left(0\right),\·\·\·,h_{\mathrm{hm}}^i(L_{\mathrm{hm}}^i-1),0,\·\·\·,0]}^T$ 为HeNB与Muser之间的时域多径信道向量， $L_{\mathrm{hm}}^i$ 为可分辨多径长度；令为

构成的循环移位矩阵；令 ${\mathrm{\Δ}}_f^i=\mathrm{diag}\{1,e^{j2\mathrm{\π}\frac{{\mathrm{\δ}}_f^i}{N_s{f}_{,}}},\·\·\·,e^{j2\mathrm{\π}\frac{(N_s-1){\mathrm{\δ}}_f^i}{N_s{f}_s}}\},$ 其中 ${\mathrm{\δ}}_f^i$ 为第i个HeNB与Muser间的频偏，f_s为子载波间隔；令 $H_{\mathrm{hm}1}^i=F_M{\mathrm{\Δ}}_f^i{H}_{\mathrm{hm}}^i$ 和 $H_{\mathrm{hm}2}^i=F_{\mathrm{NM}}{\mathrm{\Δ}}_f^i{H}_{\mathrm{hm}}^i,$ 令 ${\tilde{H}}_{\mathrm{hm}}^i=[{\left(H_{\mathrm{hm}1}^i\right)}^H,{\left(H_{\mathrm{hm}2}^i\right)}^H],$ 对 ${\tilde{H}}_{\mathrm{hm}}^i$ 采用Gram-Schmidt正交方法进行正交分解，将分解后得到的正交矩阵作为预处理矩阵B'_i；

令 $h_{\mathrm{hh}}^i={[h_{\mathrm{hh}}^i\left(0\right),\·\·\·,h_{\mathrm{hh}}^i(L_{\mathrm{hh}}^i-1)0,\·\·\·,0]}^T$ 为HeNB与Huser之间的时域多径信道向量，

为可分辨多径长度；令为

构成的循环移位矩阵；令

为第i个HeNB所服务的Huser端的噪声协方差矩阵；令HeNB端的功率分配矩阵为P_i，令

为HeNB的最大发射功率；令Γ代表Muser所占的子载波的集合；令a_k为第k个元素为1、其他元素为0的N_s×1维列向量，k∈Γ；通过凸优化的方法求得在保证满足 $\mathrm{tr}\left(P_i\right)\&le;P_{\max }^i$ 和 $a_k^H{\mathrm{F\&Delta;}}_i^f{H}_{\mathrm{hm}}^i{B}_i^{\&prime;}{P}_i{B}_i^{\&prime;H}{\left(H_{\mathrm{hm}}^i\right)}^H{\left({\mathrm{\&Delta;}}_i^f\right)}^H{F}^H{a}_k<P_{\mathrm{th}\_j},$ k∈Γ这两个条件的基础上，令下式中MSE的值最小的功率分配矩阵P_i：

$\mathrm{MSE}=\mathrm{tr}(\mathrm{GF}(H_{\mathrm{hh}}^i{F}^H{B}_i^{\&prime;}{P}_i{B}_i^{\&prime;H}{\left(H_{\mathrm{hh}}^i\right)}^H+R_{\tilde{n}})F^H{G}_i^H-G_i{\mathrm{FH}}_{\mathrm{hh}}^i{F}^H{B}_i^{\&prime;}\sqrt{P_i}-{\left(G_i{\mathrm{FH}}_{\mathrm{hh}}^i{F}^H\sqrt{P_i}\right)}^H+I_{N_s}),$ 其中 $G_i=\sqrt{P_i}{B}_i^{\&prime;H}F{\left(H_{\mathrm{hh}}^i\right)}^H{(H_{\mathrm{hh}}^i{F}^H{B}_i^{\&prime;}{P}_i{B}_i^{\&prime;H}F{\left(H_{\mathrm{hh}}^i\right)}^H+R_n^i)}^{-1}{F}^H;$

根据公式

计算频域发射预编码B_i；

并根据计算得到频域发射预编码发射信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D之后，进一步包括：

E、Huser接收所述HeNB发射的信号，并采用最小均方误差接收机解调所述信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤E所述Huser在已知频域发射预编码B_i和噪声协方差

后，计算解调处理矩阵G_i为：

$G_i={B_i}^{H}F{\left(H_{\mathrm{hh}}^i\right)}^H{(H_{\mathrm{hh}}^i{F}^H{B}_i{B_i}^{H}F{\left(H_{\mathrm{hh}}^i\right)}^H+R_n^i)}^{-1}{F}^H.$

4.一种基于家庭基站HeNB主动认知的干扰协调系统，包括宏小区基站MeNB、以及所述MeNB覆盖范围内的M个HeNB，M为自然数，HeNB用于服务家庭用户Huser，其特征在于，

所述任一个HeNB用于分别对宏小区用户Muser进行感知，并测量得到本HeNB到Muser的干扰信道、干扰能量以及频偏，并将其感知到的Muser的终端标识和该HeNB到所述Muser的干扰能量通知所述MeNB；接收来自MeNB的干扰门限，令F_M

为DFT转换矩阵F中Muser所占的子载波序号所对应的N_p行，F_NM为F中除去F_M后剩下的矩阵；其中，N_s为HeNB到Huser的传输占用的子载波数目，N_p为Muser占用的子载波数目；令 $h_{\mathrm{hm}}^i={[h_{\mathrm{hm}}^i\left(0\right),\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,h_{\mathrm{hm}}^i(L_{\mathrm{hm}}^i-1),0,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,0]}^T$ 为HeNB与Muser之间的时域多径信道向量， $L_{\mathrm{hm}}^i$ 为可分辨多径长度；令

为

构成的循环移位矩阵；令 ${\mathrm{\&Delta;}}_f^i=\mathrm{diag}\{1,e^{j2\mathrm{\&pi;}\frac{{\mathrm{\&delta;}}_f^i}{N_s{f}_s}},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,e^{j2\mathrm{\&pi;}\frac{(N_s-1){\mathrm{\&delta;}}_f^i}{N_s{f}_s}}\},$ 其中 ${\mathrm{\&delta;}}_f^i$ 为第i个HeNB与Muser间的频偏，f_s为子载波间隔；令 $H_{\mathrm{hm}1}^i=F_M{\mathrm{\&Delta;}}_f^i{H}_{\mathrm{hm}}^i$ 和 $H_{\mathrm{hm}2}^i=F_{\mathrm{NM}}{\mathrm{\&Delta;}}_f^i{H}_{\mathrm{hm}}^i,$ 令 ${\tilde{H}}_{\mathrm{hm}}^i=[{\left(H_{\mathrm{hm}1}^i\right)}^H,{\left(H_{\mathrm{hm}2}^i\right)}^H],$ 对 ${\tilde{H}}_{\mathrm{hm}}^i$ 采用Gram-Schmidt正交方法进行正交分解，将分解后得到的正交矩阵作为预处理矩阵B'_i；令 $h_{\mathrm{hh}}^i={[h_{\mathrm{hh}}^i\left(0\right),\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,h_{\mathrm{hh}}^i(L_{\mathrm{hh}}^i-1),\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,0]}^T$ 为HeNB与Huser之间的时域多径信道向量，

为可分辨多径长度；令

为

构成的循环移位矩阵；令为第i个HeNB所服务的Huser端的噪声协方差矩阵；令HeNB端的功率分配矩阵为P_i，令为HeNB的最大发射功率；令Γ代表Muser所占的子载波的集合；令a_k为第k个元素为1、其他元素为0的N_s×1维列向量，k∈Γ；通过凸优化的方法求得在保证满足 $\mathrm{tr}\left(P_i\right)\&le;P_{\max }^i$ 和 $a_k^H{\mathrm{F\&Delta;}}_i^f{H}_{\mathrm{hm}}^i{B}_i^{\&prime;}{P}_i{B}_i^{\&prime;H}{\left(H_{\mathrm{hm}}^i\right)}^H{\left({\mathrm{\&Delta;}}_i^f\right)}^H{F}^H{a}_k<P_{\mathrm{th}\_j},$ k∈Γ这两个条件的基础上，令下式中MSE的值最小的功率分配矩阵P_i：

$\mathrm{MSE}=\mathrm{tr}(\mathrm{GF}(H_{\mathrm{hh}}^i{F}^H{B}_i^{\&prime;}{P}_i{B}_i^{\&prime;H}{\left(H_{\mathrm{hh}}^i\right)}^H+R_{\tilde{n}})F^H{G}_i^H-G_i{\mathrm{FH}}_{\mathrm{hh}}^i{F}^H{B}_i^{\&prime;}\sqrt{P_i}-{\left(G_i{\mathrm{FH}}_{\mathrm{hh}}^i{F}^H\sqrt{P_i}\right)}^H+I_{N_s}),$ 其中 $G_i=\sqrt{P_i}{B}_i^{\&prime;H}F{\left(H_{\mathrm{hh}}^i\right)}^H{(H_{\mathrm{hh}}^i{F}^H{B}_i^{\&prime;}{P}_i{B}_i^{\&prime;H}F{\left(H_{\mathrm{hh}}^i\right)}^H+R_n^i)}^{-1}{F}^H;$ 根据公式 $B_i={\mathrm{FB}}_i^{\&prime;}\sqrt{P_i}$ 计算频域发射预编码B_i；并根据计算得到频域发射预编码发射传输；

所述MeNB用于接收Muser反馈的统计信干噪比和参考信号接收功率，并根据所述参考信号接收功率计算得到Muser的统计信号能量；以及MeNB根据公式

计算得到等效噪声功率

其中

为统计信号能量，SINR为统计信干噪比，第i个HeNB到Muser的干扰能量为

为各个HeNB到Muser的干扰能量之和；根据预先设定的Muser的性能下降比率的允许最大值η以及公式

计算出M个HeNB的干扰容限和P_{th_sum}；根据公式

计算第j个HeNB进行干扰协调时的干扰门限P_{th_j}；并将计算出的干扰门限传输给该干扰门限对应的HeNB。

5.一种家庭基站HeNB，其特征在于，包括：感知模块、收发接口模块、发射预编码模块和信号发射模块；

感知模块，用于对宏小区用户Muser进行感知，并测量得到本HeNB到Muser的干扰信道、干扰能量以及频偏；

收发接口模块，用于将感知模块感知到的Muser的终端标识和感知模块测量的HeNB到所述Muser的干扰能量通知MeNB，以及接收来自MeNB的干扰门限；

发射预编码模块，用于根据所述收发接口接收的来自MeNB的干扰门限以及自身到Muser的干扰信道，以及HeNB与Muser的频偏，以及HeNB与Huser之间的信道计算出自身的频域发射预编码；具体包括：令F_M

为DFT转换矩阵F中Muser所占的子载波序号所对应的N_p行，F_NM为F中除去F_M后剩下的矩阵；其中，N_s为HeNB到Huser的传输占用的子载波数目，Np为Muser占用的子载波数目；令 $h_{\mathrm{hm}}^i={[h_{\mathrm{hm}}^i\left(0\right),\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,h_{\mathrm{hm}}^i(L_{\mathrm{hm}}^i-1),0,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,0]}^T$ 为HeNB与Muser之间的时域多径信道向量，为可分辨多径长度；令

为

构成的循环移位矩阵；令 ${\mathrm{\&Delta;}}_f^i=\mathrm{diag}\{1,e^{j2\mathrm{\&pi;}\frac{{\mathrm{\&delta;}}_f^i}{N_s{f}_{,}}},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,e^{j2\mathrm{\&pi;}\frac{(N_s-1){\mathrm{\&delta;}}_f^i}{N_s{f}_s}}\},$ 其中 ${\mathrm{\&delta;}}_f^i$ 为第i个HeNB与Muser间的频偏，f_s为子载波间隔；令 $H_{\mathrm{hm}1}^i=F_M{\mathrm{\&Delta;}}_f^i{H}_{\mathrm{hm}}^i$ 和 $H_{\mathrm{hm}2}^i=F_{\mathrm{NM}}{\mathrm{\&Delta;}}_f^i{H}_{\mathrm{hm}}^i,$ 令 ${\tilde{H}}_{\mathrm{hm}}^i=[{\left(H_{\mathrm{hm}1}^i\right)}^H,{\left(H_{\mathrm{hm}2}^i\right)}^H],$ 对

采用Gram-Schmidt正交方法进行正交分解，将分解后得到的正交矩阵作为预处理矩阵B'i；令 $h_{\mathrm{hh}}^i={[h_{\mathrm{hh}}^i\left(0\right),\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,h_{\mathrm{hh}}^i(L_{\mathrm{hh}}^i-1)0,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,0]}^T$ 为HeNB与Huser之间的时域多径信道向量，

为可分辨多径长度；令

为

构成的循环移位矩阵；令

为第i个HeNB所服务的Huser端的噪声协方差矩阵；令HeNB端的功率分配矩阵为P_i，令

为HeNB的最大发射功率；令Γ代表Muser所占的子载波的集合；令a_k为第k个元素为1、其他元素为0的N_s×1维列向量，k∈Γ；通过凸优化的方法求得在保证满足 $\mathrm{tr}\left(P_i\right)\&le;P_{\max }^i$ 和 $a_k^H{\mathrm{F\&Delta;}}_i^f{H}_{\mathrm{hm}}^i{B}_i^{\&prime;}{P}_i{B}_i^{\&prime;H}{\left(H_{\mathrm{hm}}^i\right)}^H{\left({\mathrm{\&Delta;}}_i^f\right)}^H{F}^H{a}_k<P_{\mathrm{th}\_j},$ k∈Γ这两个条件的基础上，令下式中MSE的值最小的功率分配矩阵P_i：

$\mathrm{MSE}=\mathrm{tr}(\mathrm{GF}(H_{\mathrm{hh}}^i{F}^H{B}_i^{\&prime;}{P}_i{B}_i^{\&prime;H}{\left(H_{\mathrm{hh}}^i\right)}^H+R_{\tilde{n}})F^H{G}_i^H-G_i{\mathrm{FH}}_{\mathrm{hh}}^i{F}^H{B}_i^{\&prime;}\sqrt{P_i}-{\left(G_i{\mathrm{FH}}_{\mathrm{hh}}^i{F}^H\sqrt{P_i}\right)}^H+I_{N_s}),$

其中 $G_i=\sqrt{P_i}{B}_i^{\&prime;H}F{\left(H_{\mathrm{hh}}^i\right)}^H{(H_{\mathrm{hh}}^i{F}^H{B}_i^{\&prime;}{P}_i{B}_i^{\&prime;H}F{\left(H_{\mathrm{hh}}^i\right)}^H+R_n^i)}^{-1}{F}^H;$ 根据公式 $B_i{\mathrm{FB}}_i^{\&prime;}\sqrt{P_i}$ 计算频域发射预编码B_i；

信号发射模块，用于根据所述频域发射预编码模块计算出的频域发射预编码进行发射传输。

6.一种宏基站MeNB，其特征在于，包括：收发接口、第一计算模块、第二计算模块和第三计算模块；

收发接口，用于接收Muser反馈的统计信干噪比和参考信号接收功率，以及接收来自HeNB的HeNB到Muser的干扰能量，以及将第三计算模块计算出的干扰门限传输给该干扰门限对应的HeNB；

第一计算模块，用于根据收发接口接收的参考信号接收功率计算得到Muser的统计信号能量；

第二计算模块，用于根据所述第一计算模块计算出的统计信号能量、收发接口接收的统计信干噪比和各个HeNB到Muser的干扰能量计算出等效噪声功率；具体包括：根据公式

计算得到等效噪声功率

其中

为统计信号能量，SINR为统计信干噪比，第i个HeNB到Muser的干扰能量为

为各个HeNB到Muser的干扰能量之和；

第三计算模块，用于根据第二计算模块计算出的等效噪声功率分别计算出每一个HeNB的干扰门限，具体包括：根据预先设定的Muser的性能下降比率的允许最大值η以及公式计算出M个HeNB的干扰容限和P_{th_sum}；根据公式

计算第j个HeNB进行干扰协调时的干扰门限P_{th_j}。