CN102547955A - 基于信漏噪比的分布式干扰消除方法 - Google Patents
基于信漏噪比的分布式干扰消除方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102547955A CN102547955A CN2011104247599A CN201110424759A CN102547955A CN 102547955 A CN102547955 A CN 102547955A CN 2011104247599 A CN2011104247599 A CN 2011104247599A CN 201110424759 A CN201110424759 A CN 201110424759A CN 102547955 A CN102547955 A CN 102547955A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- user
- sub
- district
- matrix
- overbar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本发明提出了一种基于信漏噪比的分布式干扰消除方法,包括步骤:各基站利用本小区内的有效信道信息与协作集内小区间的干扰泄漏信道信息,对小区内的各用户构造优化目标函数,对优化目标函数进行计算,以得到用户功率控制因子,对优化目标函数和用户功率控制因子进行计算,以得到与预编码矩阵有关的等效矩阵,使用特征值分解方法对等效矩阵进行计算,以得到等效矩阵的主特征矢量,对等效矩阵的主特征矢量进行计算,以得到最优预编码矢量,基站利用最优预编码矢量对用户待发送的原始信号进行预处理,并根据功率控制因子将预处理后的原始信号发送给小区内的各用户。本发明提高了系统功率资源的利用率和系统的吞吐量,并显著提升了系统的性能。
Description
技术领域
本发明涉及小区间干扰协调领域,更具体地说,本发明涉及一种基于信漏噪比的分布式干扰消除方法。
背景技术
在下一代蜂窝网络中,基站将采用更密集的部署形式,同时需要设计具有更高的频谱复用率的资源分配方式,因此,干扰问题将成为限制系统性能的关键因素。通过调研发现,已有的干扰消除技术有:小区间干扰协调技术,预编码矩阵设计方案等。其中,小区间干扰协调技术的基本原理是对系统资源管理设置一定的限制,来避免产生严重的小区间干扰,以正交传输模式为例,该模式中,基站为用户选择完全正交的预编码矢量,来避免相互的干扰;而预编码矩阵设计方案则是根据用户的信道特性,由基站为用户选择合适的预编码矩阵来消除干扰,以多小区泄漏压缩算法为例,该算法假设为各用户分配相同的功率,基于用户的有效信道与干扰泄漏信道来完成分布式的预编码矩阵的设计。
然而,现有的分布式干扰消除方法存在以下问题:1、以正交传输模式为代表的小区间干扰协调算法为静态算法,当系统的负载变化时,该算法不能适应这种变化,从而影响了系统吞吐量的提升;2、正交传输模式支持的正交用户数有限,即基站能够服务的用户数受限于基站的发送天线数,那么,当小区内的用户数较大时,该算法不能提供较优的小区吞吐量;3、以多小区泄漏压缩算法为代表的预编码矩阵设计方法中,均未考虑用户的功率分配问题,从而不能根据用户的信道状态,来合适的分配功率资源,从而限制了系统资源利用率的提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于信漏噪比的分布式干扰消除方法,其能提高系统吞吐量,提供较优的小区吞吐量,并可根据用户的信道状态合适地分配功率资源,从而提高了系统资源利用率。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种基于信漏噪比的分布式干扰消除方法,包括以下步骤:
(1)各基站利用本小区内的有效信道信息与协作集内小区间的干扰泄漏信道信息,对小区内的各用户构造优化目标函数:
s.t.||qm,u||=1,
其中,下标m代表小区索引,下标u代表小区内的用户索引,ζm,u代表用户的信漏噪比(SLNR)值,Hm,u代表用户的有效信道信息,代表用户的干扰泄漏信道信息,qm,u代表用户的预编码矢量,代表小区内用户的预编码矩阵的共轭转置,表示小区内用户的有效信道矩阵的共轭转置,表示小区内用户的干扰泄漏信道矩阵的共轭转置,αm,u代表用户的功率因子,Pm代表小区的基站总发射功率,NR代表用户的接收天线个数,NT代表小区内基站的发射天线个数,N0代表用户受到的加性高斯白噪声的功率,U代表小区内的用户数;
(2)使用以下公式对优化目标函数进行计算,以得到用户功率控制因子:
(3)根据以下公式对优化目标函数和用户功率控制因子进行计算,以得到与预编码矩阵有关的等效矩阵:
(4)使用特征值分解方法对等效矩阵进行计算,以得到等效矩阵的主特征矢量gm,u;
(5)根据以下公式对等效矩阵的主特征矢量进行计算,以得到最优预编码矢量:qm,u=gm,u/||gm,u||;
(6)基站根据以下公式对用户待发送的原始信号进行预处理,并根据功率控制因子将预处理后的原始信号发送给小区内的各用户:其中,sm,u代表用户待发送的原始信号,xm代表小区内的基站实际发送的信号。
步骤(1)中是利用二维联合优化方法对小区内的各用户构造优化目标函数。
步骤(2)包括以下子步骤:
(2-1)利用以下公式对小区内各用户的有效信道矩阵做正交分解,以得到正交分解结果: 其中Um,u代表有效信道矩阵的正交酉矩阵,Λm,u代表有效信道矩阵的半正定正交对角矩阵;
(2-6)计算用户的接收天线数NR与用户受到的高斯白噪声功率N0的乘积:NRN0;
(2-12)计算乘积 与乘积矩阵的差值:
(2-13)计算差值矩阵的范数:||Am,u||;
本发明具有以下的优点和技术效果:
1、动态的分布式实现:本发明不拘泥于干扰协调方案的现有思想,不再依靠基站间的大量数据交互以及联合迭代的方法来消除小区间干扰,而是在各基站端采用基站SLNR值最大的优化准则,根据本基站的实时有效信道信息与干扰泄漏信道信息,来独立地确定发送预编码矢量与用户功率因子,从而避免了基站间大量的数据交互,也减小了系统的开销;
2、系统吞吐量的提升:本发明的优化目标是在提高用户有效信号强度的同时,抑制基站的干扰泄漏信号,从而消除了小区间的干扰,有效地提高了系统吞吐量;
3、系统资源利用率的提升:本发明采用了基站发送预编码矢量与用户功率控制因子的二维联合优化策略,因此本发明针对不同的用户信道条件,分配合适的功率因子,从而提高了系统的资源利用率。
附图说明
图1是本发明基于信漏噪比的分布式干扰消除方法的流程图。
图2是本发明方法中步骤(2)的细化流程图。
图3示出在不同信噪比条件下本发明方法与现有技术方法的小区平均吞吐量的性能比较曲线。
图4示出在不同发送天线数条件下本发明方法与现有技术方法的小区平均吞吐量的性能比较曲线。
图5示出在不同干扰因子条件下本发明方法与现有技术方法的小区平均吞吐量的性能比较曲线。
具体实施方式
如图1所示,本发明基于信漏噪比的分布式干扰消除方法包括以下步骤:
(1)各基站利用本小区内的有效信道信息与协作集内小区间的干扰泄漏信道信息,对小区内的各用户构造优化目标函数:
s.t.||qm,u||=1,
其中,下标m代表小区索引,下标u代表该小区内的用户索引,ζm,u代表用户的信漏噪比(SLNR)值,Hm,u代表用户的有效信道信息,代表用户的干扰泄漏信道信息,qm,u代表用户的预编码矢量,代表小区内用户的预编码矩阵的共轭转置,表示小区内用户的有效信道矩阵的共轭转置,表示小区内用户的干扰泄漏信道矩阵的共轭转置,αm,u代表用户的功率因子,Pm代表小区的基站总发射功率,NR代表用户的接收天线个数,NT代表小区内基站的发射天线个数,N0代表用户受到的加性高斯白噪声的功率,U代表小区内的用户数,协作集中的基站采用如下方式获取至用户的下行信道信息,如在FDD(频分双工,Frequency Division Duplexing)系统中,各基站发送相应的导频信号,再通过测量用户对其的反馈信息,来获取下行信道状态;在TDD(时分双工,Time Division Duplexing)系统中,则是利用正交的时隙,测量用户至基站的上行信道状态,再利用上下行信道互异性,得到相应的下行信道信息;
(2)使用以下公式对优化目标函数进行计算,以得到用户功率控制因子:
(3)根据以下公式对优化目标函数和用户功率控制因子进行计算,以得到与预编码矩阵有关的等效矩阵:
(4)使用特征值分解方法对等效矩阵进行计算,以得到等效矩阵的主特征矢量gm,u;
(5)根据以下公式对等效矩阵的主特征矢量进行计算,以得到最优预编码矢量:qm,u=gm,u/||gm,u||;
(6)基站根据以下公式对用户待发送的原始信号进行预处理,并根据功率控制因子将预处理后的原始信号发送给小区内的各用户:其中,sm,u代表用户待发送的原始信号,xm代表小区内的基站实际发送的信号。
如图2所示,本发明的方法中步骤(2)包括以下子步骤:
(2-1)利用以下公式对小区内各用户的有效信道矩阵做正交分解,以得到正交分解结果: 其中Um,u代表有效信道矩阵的正交酉矩阵,Λm,u代表有效信道矩阵的半正定正交对角矩阵;
(2-6)计算用户的接收天线数NR与用户受到的高斯白噪声功率N0的乘积:NRN0;
(2-12)计算乘积 与乘积矩阵的差值:
(2-13)计算差值矩阵的范数:||Am,u||;
如图3所示,本发明所提出的基于信漏噪比的分布式干扰消除方法对小区间干扰的抑制能力很强。随着SNR的增大,正交传输模式的性能曲线表现为明显的干扰受限系统,而且系统数据率非常低,而本发明提出的算法的数据率会随着SNR呈现快速的增长,且小区平均吞吐量较高。除此之外,当SNR相同时,本发明所提算法所实现的吞吐量均大于多小区泄露压缩算法,差值约为3~7bps/Hz,这是由于本算法采用了优化功率分配策略,针对用户信道的好坏来分配合适的功率,从而提高了资源利用率,并有效提升了系统性能。
如图4所示,本发明所提出的基于信漏噪比的分布式干扰消除方法对无线信道自由度的利用率较高。随着发射天线数NT的增大,正交传输模式的预编码矩阵的秩由min(NT,U)所限定,因此其小区平均吞吐量表现出较小的增益之后保持平稳,而本发明所提算法的吞吐量会随着发射天线数的增大而表现出明显的性能提升,除此之外,当发射天线数相同时,本文提出的算法的数据率高于已有的多小区泄漏压缩算法,且随着发射天线数的增大,这种性能增益越明显,因此,本发明所提出的基于信漏噪比的分布式干扰消除方法由于加入了功率优化分配策略,提高了资源利用率,使得算法的数据率性能得以明显的提升。
如图5所示,本发明所提出的基于信漏噪比的分布式干扰消除方法对干扰的抑制能力较强。随着干扰因子a的增大,正交传输模式的数据率会随之急剧减小,而多小区泄漏压缩算法的系统数据率也会随之有一定程度的下降,而本发明所提出的基于信漏噪比的分布式干扰消除方法则表现出明显的干扰抑制能力。具体而言,由于本发明所提出的方法在确认功率因子时会涉及到干扰信道矩阵增益的求逆,因此,为了规避数值误差,当干扰因子a=0,小区间干扰不存在时,对系统采用等功率分配策略,即退化为多小区泄漏压缩算法。随着a逐渐增大,干扰信道也逐渐变强,此时对该干扰信道矩阵求逆不再产生较大的数值误差,可以采用设定的最优功率分配方案。因此,小区间吞吐量也逐渐增大,至a=0.1时,数据率增大约20%,这一点也体现了本发明所提算法相较于已有的多小区泄漏压缩算法而言,存在有效的性能提升。其后,a继续增大,本算法的小区平均吞吐量也会随之有一定程度的减小,至a=0.4后,性能曲线较平稳,表现出良好的小区间干扰抑制能力。
Claims (3)
1.一种基于信漏噪比的分布式干扰消除方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)各基站利用本小区内的有效信道信息与协作集内小区间的干扰泄漏信道信息,对所述小区内的各用户构造优化目标函数:
s.t.||qm,u||=1,
其中,下标m代表小区索引,下标u代表所述小区内的用户索引,ζm,u代表所述用户的信漏噪比(SLNR)值,Hm,u代表所述用户的有效信道信息,代表所述用户的干扰泄漏信道信息,qm,u代表所述用户的预编码矢量,代表所述小区内所述用户的预编码矩阵的共轭转置,表示所述小区内所述用户的有效信道矩阵的共轭转置,表示所述小区内所述用户的干扰泄漏信道矩阵的共轭转置,αm,u代表所述用户的功率因子,Pm代表所述小区的基站总发射功率,NR代表所述用户的接收天线个数,NT代表所述小区内基站的发射天线个数,N0代表所述用户受到的加性高斯白噪声的功率,U代表所述小区内的用户数;
(2)使用以下公式对所述优化目标函数进行计算,以得到用户功率控制因子:
(3)根据以下公式对所述优化目标函数和所述用户功率控制因子进行计算,以得到与预编码矩阵有关的等效矩阵:
(4)使用特征值分解方法对所述等效矩阵进行计算,以得到所述等效矩阵的主特征矢量gm,u;
(5)根据以下公式对所述等效矩阵的主特征矢量进行计算,以得到最优预编码矢量:qm,u=gm,u/||gm,u||;
2.根据权利要求1所述的分布式干扰消除方法,其特征在于,所述步骤(1)中是利用二维联合优化方法对所述小区内的各用户构造优化目标函数。
3.根据权利要求1所述的分布式干扰消除方法,其特征在于,所述步骤(2)包括以下子步骤:
(2-6)计算所述用户的接收天线数NR与所述用户受到的高斯白噪声功率N0的乘积:NRN0;
(2-12)计算所述乘积 与所述乘积矩阵的差值:
(2-13)计算所述差值矩阵的范数:||Am,u||;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110424759.9A CN102547955B (zh) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | 基于信漏噪比的分布式干扰消除方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110424759.9A CN102547955B (zh) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | 基于信漏噪比的分布式干扰消除方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102547955A true CN102547955A (zh) | 2012-07-04 |
CN102547955B CN102547955B (zh) | 2014-06-04 |
Family
ID=46353628
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201110424759.9A Expired - Fee Related CN102547955B (zh) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | 基于信漏噪比的分布式干扰消除方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102547955B (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104467936A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-03-25 | 哈尔滨工业大学 | CoMP-JP系统中基于SLNR的波束赋形方法 |
CN104518822A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-15 | 华中科技大学 | 一种多小区mu-mimo系统的干扰协调方法 |
CN103974265B (zh) * | 2013-01-28 | 2017-11-03 | 华为技术有限公司 | 一种上行干扰抑制的方法及设备 |
CN109361438A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-02-19 | 西安电子科技大学 | 一种连续优化匹配泄漏加权的信漏噪比预编码方法 |
CN109672487A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-23 | 宁波连鸿电子科技有限公司 | 一种鲁棒性自适应可变负载滤波器的干扰调节方法 |
CN111917444A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-11-10 | 西安科技大学 | 一种适用于毫米波mimo-noma系统的资源分配方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107888524B (zh) * | 2017-11-13 | 2020-03-24 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种干扰广播信道下基于最大信漏噪比的干扰对齐方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070270175A1 (en) * | 2006-03-27 | 2007-11-22 | Malladi Durga P | Power control and resource management in orthogonal wireless systems |
CN102111244A (zh) * | 2009-12-23 | 2011-06-29 | 上海贝尔股份有限公司 | Mu-mimo通信系统中调度用户的方法和设备 |
-
2011
- 2011-12-16 CN CN201110424759.9A patent/CN102547955B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070270175A1 (en) * | 2006-03-27 | 2007-11-22 | Malladi Durga P | Power control and resource management in orthogonal wireless systems |
CN102111244A (zh) * | 2009-12-23 | 2011-06-29 | 上海贝尔股份有限公司 | Mu-mimo通信系统中调度用户的方法和设备 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
JAEHYUN PARK E.C.: "《Low-Complexity GSVD-Based Beamforming Schemes for Cognitive Radio Network》", 《VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE (VTC FALL), 2011 IEEE》, 30 September 2011 (2011-09-30), pages 1 - 5 * |
王晶晶等: "《多用户MIMO中基于SLNR预编码的动态功率分配》", 《重庆邮电大学学报(自然科学版)》, vol. 20, no. 6, 31 December 2008 (2008-12-31), pages 643 - 667 * |
郝东来: "《一种多小区MIMO系统的分层预编码方案》", 《西安电子科技大学学报(自然科学版)》, vol. 37, no. 4, 31 August 2010 (2010-08-31), pages 623 - 629 * |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103974265B (zh) * | 2013-01-28 | 2017-11-03 | 华为技术有限公司 | 一种上行干扰抑制的方法及设备 |
US9906283B2 (en) | 2013-01-28 | 2018-02-27 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Uplink interference inhibition method and device |
CN104518822A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-15 | 华中科技大学 | 一种多小区mu-mimo系统的干扰协调方法 |
CN104467936A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-03-25 | 哈尔滨工业大学 | CoMP-JP系统中基于SLNR的波束赋形方法 |
CN104467936B (zh) * | 2014-12-19 | 2017-08-25 | 哈尔滨工业大学 | CoMP‑JP系统中基于SLNR的波束赋形方法 |
CN109361438A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-02-19 | 西安电子科技大学 | 一种连续优化匹配泄漏加权的信漏噪比预编码方法 |
CN109361438B (zh) * | 2018-10-24 | 2021-02-26 | 西安电子科技大学 | 一种连续优化匹配泄漏加权的信漏噪比预编码方法 |
CN109672487A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-23 | 宁波连鸿电子科技有限公司 | 一种鲁棒性自适应可变负载滤波器的干扰调节方法 |
CN109672487B (zh) * | 2018-12-13 | 2021-04-16 | 宁波连鸿电子科技有限公司 | 一种鲁棒性自适应可变负载滤波器的干扰调节方法 |
CN111917444A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-11-10 | 西安科技大学 | 一种适用于毫米波mimo-noma系统的资源分配方法 |
CN111917444B (zh) * | 2020-08-11 | 2022-02-11 | 西安科技大学 | 一种适用于毫米波mimo-noma系统的资源分配方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102547955B (zh) | 2014-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102547955B (zh) | 基于信漏噪比的分布式干扰消除方法 | |
CN101867462A (zh) | 一种基于最小总误码率的多基站协作线性预编码方法 | |
CN102055563B (zh) | 一种适用于多基站协作的自适应联合线性预编码方法 | |
CN104981004B (zh) | 基于多用户双向中继系统的收发器能效优化方法及装置 | |
CN102882570B (zh) | 移动通信网络下设备间通信的最优收发联合处理方法 | |
CN102647728B (zh) | 一种下行链路波束成形的方法、发射端及多小区协作系统 | |
CN104579443A (zh) | 一种基于协作多小区Massive MIMO系统的线性预编码方法 | |
CN102186178B (zh) | 一种用于协作多点系统的小区间干扰协调方法 | |
CN104039005A (zh) | 基于slnr波束赋形的考虑用户需求的功率分配方法 | |
CN103595455B (zh) | 基于用户满意度的lte‑a非码本波束赋形方法 | |
CN101499837A (zh) | 多用户mimo广播信道中低复杂度用户的选择方法 | |
CN101662319A (zh) | 协作多点系统中基于扰动原理的闭环宏分集方法 | |
CN113890578A (zh) | 基于ris和相关信道无蜂窝系统功率设计方法 | |
CN114285444A (zh) | 一种去蜂窝大规模mimo系统的功率优化方法 | |
CN103347283B (zh) | 一种自适应的协作多点传输方法 | |
Fang et al. | Power allocation for maximizing sum capacity of multiuser MIMO downlink with transmit precoding based on SLNR | |
CN103607260B (zh) | 基于mimo系统总干扰泄漏最小的预编码矩阵组的选择算法 | |
CN104320170B (zh) | 大规模mimo系统中导频污染抑制波束赋形方法 | |
CN103078714A (zh) | 一种基于协作决策和自适应功率分配的下行协作多点传输方法 | |
CN101355379B (zh) | 一种适用于时分双工系统的下行波束赋形方法 | |
CN102256301A (zh) | 一种同时满足单播及多播业务的用户选择方法 | |
CN103346867B (zh) | 基于三角分解和slnr算法的多小区多用户同频干扰抑制方法 | |
CN102655671B (zh) | 一种用于卫星cdma系统的功率控制方法 | |
Li et al. | Power Allocation Method of Downlink Non-orthogonal Multiple Access System Based on α Fair Utility Function | |
CN102970106B (zh) | 具有码字约束的码字选择以及相应的信道质量估计方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140604 Termination date: 20141216 |
|
EXPY | Termination of patent right or utility model |