CN103312390A - 基于干扰对齐的预编码方法，发射机和设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种基于干扰对齐的预编码方法，发射机和设备。该方法包括：基于各发射机到相关终端的下行信道方向信息计算干扰对齐解码矩阵；基于干扰对齐解码矩阵和下行信道方向信息计算多小区系统相关的等效信道方向信息；基于干扰对齐解码矩阵和下行信道质量信息计算多小区系统相关的下行等效信道质量信息；基于下行等效信道方向信息以及下行等效信道质量信息计算多小区协同预编码矩阵；以及用多小区协同预编码矩阵对用户数据进行预编码。根据上述实施例，将多小区协同与编码的计算分割成两个相对独立的过程，每个过程中可采用不同的方法。

Description

基于干扰对齐的预编码方法,发射机和设备

技术领域

本发明涉及无线通信系统中多小区(multi-cell)协作通信(coordinatedcommunications)，具体涉及一种基于干扰对齐(Interference Alignment)的多小区协作通信中的MIMO(多输入多输出)预编码方法及发射机。

背景技术

在无线移动蜂窝网络中，若相邻小区工作在同一频段上，小区边缘用户将会受到相邻小区的强烈干扰。这种干扰通常称为同频干扰。小区间的这种同频干扰严重影响小区边缘用户的通信质量，如传输速率，传输可靠性等。

如全球移动通信(GSM)蜂窝网之类的传统技术采用频分复用的方式，即相邻小区使用不同子带传输。此方案可有效避免小区间的干扰，但却减少了用于有用信号传输的资源的数量，并且因此降低了频谱利用效率。如长期演进(LTE)网络之类最新的网络均倾向于让整网或局部网络中的各个小区工作在相同频带上，而通过高级的小区间同频干扰管理的方法来抑制干扰从而提高通信质量。

最新的研究提出一种干扰对齐的方式。利用这种方法，不但小区间的干扰可以被有效抑制，而且更多的资源可以被保留下来用作有用信号的传输。综合以上两方面的优点，干扰对齐方式可以获得更有效的无线传输。干扰对齐的基本思想是将信号空间分成期望的信号子空间和干扰信号子空间，然后将所有的干扰信号划归到干扰子空间中，从而更为有效地抑制小区间的干扰。

非专利文献1(C.Suh et.al.，“Downlink Interference Alignment”GlobeCOM 2010)和非专利文献2(W.Shin et.al.“On the Design ofInterference Alignment Scheme for Two-Cell MIMO Interfering BroadcastChannels”IEEE Trans.on Wireless Comm.2011)中提出了两种基于干扰对齐的两小区多用户线性预编码解码算法。但是，此方法无法扩展到通用的多小区系统。另一类解决方案采用迭代算法计算预编码矩阵(或向量)和解码矩阵(或向量)。如上所述的现有技术方法复杂度高，并且需要小区间进行大量的信息交互。此外，此类方法在系统中运用时灵活度有限。

发明内容

考虑到现有技术中的一个或多个问题，本发明的目的是提出一种基于干扰对齐的MIMO(多输入多输出)预编码方法以及发射机。

根据一个实施例，提出了一种基于干扰对齐的预编码方法，包括步骤：基于各发射机到所有相关终端的下行信道的信道方向信息(CDI：ChannelDirection Information)计算干扰对齐解码矩阵；基于干扰对齐解码矩阵和下行信道的信道方向信息计算多小区系统相关的下行等效信道的信道方向信息；基于干扰对齐解码矩阵和下行信道的信道质量信息计算多小区系统相关的下行等效信道的信道质量信息；基于下行等效信道的信道方向信息以及下行等效信道的信道质量信息计算作多小区协同预编码矩阵；以及用所述多小区协同预编码矩阵对用户数据进行预编码。

根据另一实施例，提出了一种基于干扰对齐解码矩阵的多小区协同预编码方法，包括步骤：基于干扰对齐解码矩阵和下行信道的信道方向信息计算多小区系统相关的下行等效信道的信道方向信息；基于干扰对齐解码矩阵和下行信道的信道质量信息计算多小区系统相关的下行等效信道的信道质量信息；基于下行等效信道的信道方向信息以及信道质量信息计算多小区协同预编码矩阵；以及用所述多小区协同预编码矩阵对用户数据进行预编码。

根据又一实施例，提出了一种计算干扰对齐解码矩阵的方法，包括步骤：从协作小区的发射机获取协作小区发射机到各个终端的下行信道的信道方向信息；根据所述下行信道的信道方向信息计算干扰对齐解码矩阵；通过与各发射机之间的连接将所述的干扰对齐解码矩阵计算结果通知各发射机。

根据再一实施例，提出了一种发射机，包括：干扰对齐预编码解码矩阵计算单元，基于各发射机到所有相关终端的下行信道的信道方向信息计算干扰对齐解码矩阵；多小区协作编码矩阵计算单元，基于干扰对齐解码矩阵和下行信道的信道方向信息计算多小区系统相关的下行等效信道的信道方向信息，基于干扰对齐解码矩阵和下行信道的信道质量信息计算多小区系统相关的下行等效信道的信道质量信息，并基于下行等效信道的信道方向信息以及下行等效信道的信道质量信息计算多小区协同预编码矩阵；以及预编码单元，用所述多小区协同预编码矩阵对用户数据进行预编码。

根据再一实施例，提出了一种发射机，包括：多小区协作预编码矩阵计算单元，基于干扰对齐解码矩阵和下行信道的信道方向信息计算多小区系统相关的下行等效信道的信道方向信息，基于干扰对齐解码矩阵和下行信道的信道质量信息计算多小区系统相关的下行等效信道的信道质量信息，基于下行等效信道的信道方向信息以及信道质量信息计算多小区协同预编码矩阵；以及预编码单元，用所述多小区协同预编码矩阵对用户数据进行预编码。

根据再一实施例，提出了一种计算干扰对齐预编码解码矩阵的设备，包括：从协作小区的发射机获取协作小区发射机到各个终端的下行信道的信道方向信息的装置；根据所述下行信道的信道方向信息计算干扰对齐解码矩阵的装置；通过与各发射机之间的连接将所述的干扰对齐解码矩阵计算结果通知各发射机的装置。

根据上述实施例，将多小区协同与编码的计算分割成两个相对独立的过程，每个过程中可采用不同的方法。

另外，依据此设计可获得大量实施方案。各种方案有不同的性能和复杂度，可适用于不同通信环境。

附图说明

从下面结合附图的详细描述中，本发明的上述特征和优点将更明显，其中：

图1示出了根据本发明一个实施例的方法所应用的场景；

图2是用来描述预编码、解码方法的关于发射机和移动终端的示意图；

图3A示出了根据本发明一个实施例的通信系统的示意图；

图3B示出了根据本发明另一实施例的通信系统的示意图；

图4示出了根据本发明一个实施例的发射机的结构示意图；

图5示出了根据本发明一个实施例的干扰对齐预编码解码矩阵计算单元的示意图；

图6是描述如图5所示的干扰对齐预编码解码矩阵计算单元的工作流程的示意图；以及

图7是描述根据本发明另一实施例的发射机的结构示意图。

具体实施方式

下面，参考附图详细说明本发明的优选实施方式。在附图中，虽然示于不同的附图中，但相同的附图标记用于表示相同的或相似的组件。为了清楚和简明，包含在这里的已知的功能和结构的详细描述将被省略，避免使本发明的主题不清楚。

图1示出了根据本发明一个实施例的方法和系统的应用场景。如图1所示，相邻的多小区的发射机工作在同一频带内，它们彼此连接(图1中虚线所示的连接)从而可以进行有限的信息交互。这种信息交互仅限于系统状态信息或控制信息，而不包含用户数据，即发向用户的数据只存在于用户所在小区的发射机内。如本领域技术人员所知，与发射机相对应的小区可以是单个基站的覆盖区域，也可以基站的某个发射机所对应的扇区(sector)。

如图1所示的每个发射机同时服务其小区内的一个或多个用户。图3A和3B分别示出了两个具体的实施系统示例。

图3A的示例包含三个相邻小区，每个小区有一个两天线的发射机，每个小区服务一个两天线的移动终端。

图3B的示例包含三个相邻小区，每个小区有一个三天线的发射机，小区1服务两个两天线的移动终端。小区2和小区3各自服务一个两天线的移动终端。

图2是用来描述预编码方法中的关于发射机和移动终端的示意图。如图2所示。在发送端20，用户1的数据和用户2的数据分别经过加权相加后映射到发射天线上。发送端加权系数构成的矩阵(或向量)被称为预编码矩阵(或向量)。在接收端30，例如用户k，各天线上接收到的信号被加权叠加以获取有用信号。接收端加权系数所构成的矩阵(或向量)被称为解码矩阵(或向量)。

根据本发明的一个实施例，通过优化预编码矩阵(或向量)和解码矩阵(或向量)使得多小区协作通信系统获得更高的频谱利用效率，使得用户可进行高质量的数据传输。

运用线性预编码解码的多小区多用户下行MIMO系统输入输出关系可用以下公式来表达：

${\hat{s}}_{i,k}=G_{i,k}^{\mathrm{DL}}{y}_{i,k}=G_{i,k}^{\mathrm{DL}}[H_{i,i,k}^{\mathrm{DL}}(P_{i,k}^{\mathrm{DL}}{s}_{i,k}+\underset{l\≠k}{\mathrm{\Σ}}{P}_{i,l}^{\mathrm{DL}}{s}_{i,l})+\underset{j\≠i}{\mathrm{\Σ}}{H}_{j,i,k}^{\mathrm{DL}}\left(\underset{l}{\mathrm{\Σ}}{P}_{j,l}^{\mathrm{DL}}{s}_{j,l}\right)+v_{i,k}]---\left(1\right)$

其中

为发射机i与小区i中的用户k之间的下行信道矩阵；

为发射机j与小区i中的用户k之间的下行信道；s_i，k为发送给小区i中的用户k的数据信号；s_i，l为发送给小区i中的用户l的数据信号；s_j，l为发送给小区j中用户l的数据信号；

为小区i中的用户l的接收端恢复出的有用信号；

为对小区i中的用户l进行预编码的预编码矩阵；

为对小区i中的用户k进行预编码的预编码矩阵；

为对小区j中的用户l进行预编码的预编码矩阵；

为解小区i中的用户k的数据用的解码矩阵；v_i，k为小区i中的用户k所接收到的噪声(包括来自非协作小区的干扰)。

以下描述根据本发明实施例的多小区多用户系统下行预编码和预解码的计算过程。为简化描述过程，在以下的数学符号中不再用上标DL表示上行相关的变量，即用G_i，k代表公式(1)中的

用H_j，i，k代表公式(1)中的

用P_i，k代表公式(1)中的

并以此类推。

图4示出了根据本发明一个实施例的通信系统中的发射机的结构示意图。

如图4所示的发射机40包括信道信息获取单元41、多小区协作预编码矩阵计算单元42、预编码单元43和干扰对齐预编码矩阵计算触发单元44。如图4所示的该信道信息获取单元41：

●对于TDD(时分双工)系统利用接收的上行探测信号进行信道估计来获得发射机40的小区范围内的终端的上行信道信息以及发射机40到协作小区范围内的终端的上行信道信息；利用TDD系统的上下行信道互易性特性获取相对应的发射机40的小区范围内的终端的下行信道信息以及发射机40到协作小区范围内的终端的下行信道信息；

●对于FDD(频分双工)系统利用接收终端反馈信息来获取发射机40的小区范围内的终端的下行信道信息以及发射机40到协作小区范围内的终端的下行信道信息。

该信道信息获取单元41通过下行信道信息获取下行信道的信道方向信息。该信道信息获取单元41也可以通过反馈信道获取下行信道的信道质量信息。

干扰对齐预编码矩阵计算触发单元44根据信道方向信息和信道质量信息判断是否需要进行干扰对齐计算。如需进行干扰对齐计算，信道方向信息将被发送到干扰对齐预编码矩阵计算设备。如无需进行干扰对齐计算则无需发送该信息。

多小区协作预编码矩阵计算单元42根据信道方向信息和信道质量信息计算多小区协作预编码矩阵。计算多小区协作预编码矩阵的例子如下：

●如果干扰对齐预编码计算被触发，则根据干扰对齐解码矩阵和信道方向信息计算等效信道方向信息。如果干扰对齐预编码计算未被触发，则等效信道方向信息等于信道方向信息。

●如果干扰对齐预编码计算被触发，则根据干扰对齐解码矩阵和信道质量信息计算等效信道质量信息。如果干扰对齐预编码计算未被触发，则等效信道质量信息等于信道质量信息。

●根据等效信道方向信息和等效信道质量信息计算多小区协作预编码矩阵。多小区协作预编码矩阵的计算可基于最小化干扰，如迫零准则，或基于最大化信漏噪比(SLNR)准则。

预编码单元43用多小区协作预编码矩阵对用户数据进行预编码。

图5示出了根据本发明一个实施例的通信系统中的干扰对齐预编码解码计算装置的示意图。此单元可以作为一个装置独立于各发射机亦可位于某一发射机内。该装置可以包括一个干扰对齐预编码解码矩阵计算单元50，它接收从发射机发送过来的信道方向信息并通过干扰对齐准则计算干扰对齐预编码矩阵和/或干扰对齐解码矩阵(或向量)。计算所得干扰对齐预编码解码矩阵(或向量)通过发射机之间的连接发送给各发射机40。干扰对齐预编码矩阵和干扰对齐解码矩阵(或向量)可采用解析算法亦可采用迭代算法。具体实施应示实际系统设置而定。

下面对干扰对齐预编码解码矩阵计算单元50的操作过程进行更详细的说明。针对通用的系统设置，干扰对齐预编码解码计算运用迭代算法，迭代算法描述如图6所示。

在步骤S61，初始化预编码矩阵，例如该预编码矩阵为预定值的矩阵，例如单位阵或随机生成的矩阵。

然后，每一次迭代的输入变量为上一次迭代所得到的预编码矩阵和解码矩阵。不变量为信道矩阵，每一次迭代的输出变量为新的预编码矩阵和解码矩阵。

在步骤S62，利用信道矩阵和所得到的预编码矩阵计算新的解码矩阵。例如，固定预编码矩阵，根据最小化干扰准则计算预解码矩阵。具体计算方法如下：

计算

$D_{i,k}=\underset{\underset{j\≠i}{j=1}}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\underset{u=1}{\overset{K_j}{\mathrm{\Σ}}}{H}_{j,i,k}{P}_{j,u}{P}_{j,u}^H{H}_{j,i,k}^H+\underset{\underset{v\≠k}{v=1}}{\overset{K_i}{\mathrm{\Σ}}}{H}_{i,i,k}{P}_{i,v}{P}_{i,v}^H{H}_{i,i,k}^H+\mathrm{\αI}---\left(2\right)$

其中H_j，i，k为发射机j到小区i中用户k的下行信道；H_i，i，k为发射机i到小区i中用户k的下行信道；P_j，u为步骤一中所计算获取的小区j中用户u的预编码矩阵；P_i，v为步骤一中所计算获取的小区i中用户v的预编码矩阵；J为协作小区的总数；K_j为小区j中服务终端的个数；K_i为小区i中服务终端的个数；α为调整参数；I为单位对角矩阵；上标“H”代表对矩阵作共轭转置操作。其中调整参数α的取值示系统具体参数而定，其取值亦可为0。

对矩阵D_i，k作奇异值分解，即：

D_i，k＝USV^H              (3)

其中酉矩阵U的列向量构成为左奇异向量，酉矩阵V的列向量构成右奇异向量，对角阵S的对角线元素为奇异值，上标“H”代表对矩阵作共轭转置操作。

在酉矩阵V中选取发射给终端的数据流数目的列来构成预编码矩阵，其中所选的列应为对应于最小的奇异值的奇异向量。

以下举例说明，假设D_i，k为3乘3矩阵，则公式(3)可写成如下形式：

$D_{i,k}=\left[\begin{array}{ccc}{u}_1& u_2& u_3\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}{s}_1& 0& 0\\ 0& s_2& 0\\ 0& 0& s_3\end{array}\right]{\left[\begin{array}{ccc}{v}_1& v_2& v_3\end{array}\right]}^H---\left(4\right)$

其中奇异值满足s₁≥s₂≥s₃。假设向终端发射两路数据流，则预编码矩阵应为：

G_i，k＝[v₂ v₃]^H               (5)

其中右特征向量v₂和v₃对应最小的两个特征值s₂和s₃。

在步骤S63，利用信道矩阵和步骤S62所得到的解码矩阵计算新的预编码矩阵。例如，固定预解码矩阵，根据最小化干扰准则计算预编码矩阵。具体计算方法如下：

计算

$C_{i,k}=\underset{\underset{j\≠i}{j=1}}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\underset{u=1}{\overset{K_j}{\mathrm{\Σ}}}{H}_{i,j,u}^H{G}_{j,u}^H{G}_{j,u}{H}_{i,j,u}+\underset{\underset{v\≠k}{v=1}}{\overset{K_i}{\mathrm{\Σ}}}{H}_{i,i,v}^H{G}_{j,v}^H{G}_{j,v}{H}_{i,i,v}+\mathrm{\αI}---\left(6\right)$

其中H_i，j，u为发射机i到小区j中用户u的下行信道；G_j，u为步骤S62所得到的小区j内终端u的解码矩阵；H_i，i，v为发射机i到小区i中用户v的下行信道；G_j，v为步骤S62所得到的小区j内终端v的解码矩阵；J为协作小区的总数；K_j为小区j中服务终端的个数；K_i为小区i中服务终端的个数；α为调整参数；I为单位对角矩阵；上标“H”代表对矩阵作共轭转置操作。其中调整参数α的取值示系统具体参数而定，其取值亦可为0。

然后，对矩阵C_i，k作奇异值分解，即：

C_i，k＝USV^H                  (7)

其中酉矩阵U的列向量构成为左奇异向量，酉矩阵V的列向量构成右奇异向量，对角阵S的对角线元素为奇异值，上标“H”代表对矩阵作共轭转置操作。

接下来，在酉矩阵V中选取发射给终端的数据流数目的列来构成预编码矩阵，其中所选的列应为对应于最小的奇异值的奇异向量。

以下举例说明，假设C_i，k为3乘3矩阵，则公式(7)可写成如下形式：

$C_{i,k}=\left[\begin{array}{ccc}{u}_1& u_2& u_3\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}{s}_1& 0& 0\\ 0& s_2& 0\\ 0& 0& s_3\end{array}\right]{\left[\begin{array}{ccc}{v}_1& v_2& v_2\end{array}\right]}^H---\left(8\right)$

其中奇异值满足s₁≥s₂≥s₃。假设向终端发射两路数据流，则预编码矩阵应为：

P_i，k＝[v₂ v₃]           (9)

其中右特征向量v₂和v₃对应最小的两个特征值s₂和s₃。

收集步骤S62中获取的预编码矩阵以及步骤S63中获取的解码矩阵作为本次迭代的输出。

在步骤S64，迭代算法可以以下条件终止：已迭代次数超过所规定的最大迭代次数，或者将前后两次计算所得的预编码矩阵进行减法操作，如所得矩阵的元素的平方和小于一个所规定的门限值，则迭代终止。

在步骤S65，迭代算法终止后，输出满足迭代终止条件的那次迭代输出结果。

针对图3A和3B所示的系统设置，干扰对齐预编码解码矩阵计算可采用解析算法。

针对图3A所示系统，干扰对齐预编码解码矩阵计算采用如下步骤：

计算

A＝(H_1，3，1(H_1，2，1)^-1H_3，2，1)^-1(H_2，3，1(H_2，1，1)^-1H_3，1，1)  (10)

计算矩阵A的特征向量，预编码矩阵p_3，1即为此特征向量。通过以下公式计算预编码矩阵p_2，1和p_1，1：

p_2，1＝(H_2，1，1)^-1H_3，1，1p_3，1

p_1，1＝(H_1，2，1)^-1H_3，2，1p_3，1              (11)

计算：

b₁＝H_2，1，1p_2，1

b₂＝H_3，2，1p_3，1

b₃＝H_1，3，1p_1，1                                    (12)

解码矩阵计算为：

$g_{\mathrm{1,1}}=(I-b_1{\left(b_1^H{b}_1\right)}^{-1}{b}_1^H)b_1$

$g_{\mathrm{2,1}}=(I-b_2{\left(b_2^H{b}_2\right)}^{-1}{b}_2^H)b_2$

$g_{\mathrm{3,1}}=(I-b_3{\left(b_3^H{b}_3\right)}^{-1}{b}_3^H)b_3---\left(13\right)$

针对图3B所示系统，干扰对齐预编码解码矩阵计算采用如下步骤：

解如下方程以获取解码矩阵g_2，1，g_3，1和干扰等效信道

$\left[\begin{array}{ccc}{I}_{3\×3}& {{-H}_{\mathrm{1,2,1}}}^H& 0_{3\×2}\\ I_{3\×3}& 0_{3\×2}& {{-H}_{\mathrm{1,3,1}}}^H\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{h}_{\mathrm{IA}}^1\\ g_{\mathrm{2,1}}^H\\ g_{\mathrm{3,1}}^H\end{array}\right]=0_{6\×1}---\left(14\right)$

构造方程：

$h_{\mathrm{IA}}^1{P}_1=0_{1\×3}---\left(15\right)$

并计算预编码矩阵P₁。

构造方程组：

g_2，1H_2，2，1P₂＝0_1×3

g_3，1H_3，3，1P₃＝0_1×3                               (16)

并计算预编码矩阵P₂和P₃。

计算

A＝(H_3，1，2P₃)^-1H_2，1，2P₂(H_2，1，1P₂)^-1H_3，1，1P₃  (17)

计算矩阵A的特征向量，预编码矩阵p′_3，1即为此特征向量。

利用

p′_2，1＝(H_2，1，1P₂)^-1H_3，1，1P₃p′_3，1             (18)

计算p′_2，1。利用：

p_2，1＝P₂p′_2，1

p_3，1＝P₃p′_3，1                                     (19)

计算最终的预编码矩阵p_2，1和p_3，1。计算小区1的等效信道：

${\stackrel{\‾}{H}}_{\mathrm{1,1,1}}=H_{\mathrm{1,1,1}}{P}_1$

${\stackrel{\‾}{H}}_{\mathrm{1,1,2}}=H_{\mathrm{1,1,2}}{P}_1---\left(20\right)$

利用多用户多输入多输出(MU-MIMO)预编码解码的计算方法计算解码矩阵g_1，1和g_1，2，并计算预编码矩阵p′_1，1和p′_1，2其中MU-MIMO预编码解码可采用迫零，最小化均方差，最大化信漏噪比的迭代算法或非迭代算法。

利用：

p_1，1＝P₁p′_1，1

p_1，2＝P₁p′_1，2               (21)

计算最终的预编码矩阵p_1，1和p_1，2。

根据本发明的实施例，多小区协作预编码计算流程的例子如下：

如果干扰对齐预编码计算被触发，则根据干扰对齐解码矩阵和

信道方向信息计算等效信道方向信息。具体计算如下：

${\stackrel{\‾}{H}}_{i,j,k}=G_{j,k}{H}_{i,j,k}---\left(22\right)$

其中H_i，j，k为发射机i到小区j中用户k的下行信道；G_j，k为小区j中用户k的解码矩阵。

如果干扰对齐预编码计算未被触发，则等效信道方向信息等于信道方向信息。具体计算如下：

${\stackrel{\‾}{H}}_{i,j,k}=H_{i,j,k}---\left(23\right)$

如果干扰对齐预编码计算被触发，则根据干扰对齐解码矩阵和信道质量信息计算等效信道质量信息。如：小区j中用户k反馈回信道的噪声和干扰测量值γ_j，k，根据干扰对齐解码矩阵G_j，k，可计算出等效信道质量信息：

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{j,k}=G_{j,k}{\mathrm{\γ}}_{j,k}{G}_{j,k}^H---\left(24\right)$

如果干扰对齐预编码计算未被触发，则等效信道质量信息等于用户反馈回的信道质量信息，即：

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{j,k}={\mathrm{\γ}}_{j,k}---\left(25\right)$

利用如上等效信道方向信息以及等效信道质量信息，根据如迫零或最大化信漏噪比的方法可计算多小区协作预编码矩阵。

在上面的描述中，将干扰对齐预编码解码矩阵计算单元作为与发射机分离的单元的形式进行描述。但是，本领域的技术人员应该意识到该干扰对齐预编码解码矩阵计算单元也可以作为发射机的一部分来实现。图7是描述根据本发明另一实施例的发射机的结构示意图。

如图7所示，发射机70包括信道信息获取单元71、多小区协作预编码矩阵计算单元72、预编码单元73和干扰对齐预编码矩阵计算触发单元74以及干扰对齐预编码解码矩阵计算单元75。上述的这些单元分别对应于图4所示的信道信息获取单元41、多小区协作预编码矩阵计算单元42、预编码单元43和干扰对齐预编码矩阵计算触发单元44和图5所示的干扰对齐预编码解码矩阵计算单元45。因此，这里不再详细描述这些单元的功能和操作过程。

利用本发明所述技术可实现多小区协同通信。通过利用干扰对齐技术，小区间和用户间的同频干扰可以得到有效控制从而使得系统同时服务更多的用户。同时，利用本发明所述的方法，不同发射机间所需的信息交互数量得到有效控制。系统可根据用户需求以及系统状态有效调节通信模式，可自由选择不同复杂度和不同性能的方法实现多小区协同预编码和干扰管理。

上面的描述仅用于实现本发明的实施方式，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的任何修改或局部替换，均应该属于本发明的权利要求来限定的范围，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种基于干扰对齐的预编码方法，包括步骤：

基于各发射机到所有相关终端的下行信道的信道方向信息计算干扰对齐解码矩阵；

基于干扰对齐解码矩阵和下行信道的信道方向信息计算多小区系统相关的下行等效信道的信道方向信息；

基于干扰对齐解码矩阵和下行信道的信道质量信息计算多小区系统相关的下行等效信道的信道质量信息；

基于下行等效信道的信道方向信息以及下行等效信道的信道质量信息计算作多小区协同预编码矩阵；以及

用所述多小区协同预编码矩阵对用户数据进行预编码。

2.如权利要求1所述的方法，其中计算干扰对齐解码矩阵的步骤包括：

基于最小化干扰准则，通过迭代的方式来从各发射机到所有相关终端的下行信道的信道方向信息计算所述干扰对齐解码矩阵。

3.如权利要求2所述的方法，其中，当迭代次数达到预定值或者两次迭代输出之间的差小于预定的阈值，则迭代终止。

4.如权利要求1所述的方法，其中计算干扰对齐解码矩阵的步骤包括：

用解析算法的方式从各发射机到所有相关终端的下行信道的信道方向信息计算所述干扰对齐解码矩阵。

5.如权利要求1所述的方法，还包括步骤：

利用信道测量状况判断是否需要计算干扰对齐解码矩阵。

6.一种基于干扰对齐解码矩阵的多小区协同预编码方法，包括步骤：

基于干扰对齐解码矩阵和下行信道的信道方向信息计算多小区系统相关的下行等效信道的信道方向信息；

基于干扰对齐解码矩阵和下行信道的信道质量信息计算多小区系统相关的下行等效信道的信道质量信息；

基于下行等效信道的信道方向信息以及信道质量信息计算多小区协同预编码矩阵；以及

用所述多小区协同预编码矩阵对用户数据进行预编码。

7.一种计算干扰对齐解码矩阵的方法，包括步骤：

从协作小区的发射机获取协作小区发射机到各个终端的下行信道的信道方向信息；

根据所述下行信道的信道方向信息计算干扰对齐解码矩阵；

通过与各发射机之间的连接将干扰对齐解码矩阵计算结果通知各发射机。

8.一种发射机，包括：

干扰对齐预编码解码矩阵计算单元，基于各发射机到所有相关终端的下行信道的信道方向信息计算干扰对齐解码矩阵；

多小区协作编码矩阵计算单元，基于干扰对齐解码矩阵和下行信道的信道方向信息计算多小区系统相关的下行等效信道的信道方向信息，基于干扰对齐解码矩阵和下行信道的信道质量信息计算多小区系统相关的下行等效信道的信道质量信息，并基于下行等效信道的信道方向信息以及下行等效信道的信道质量信息计算作多小区协同预编码矩阵；以及

预编码单元，用所述多小区协同预编码矩阵对用户数据进行预编码。

9.如权利要求8所述的发射机，其中干扰对齐预编码解码矩阵计算单元基于最小化干扰准则，通过迭代的方式来从各发射机到所有相关终端的下行信道的信道方向信息计算所述干扰对齐解码矩阵。

10.如权利要求9所述的发射机，其中，当迭代次数达到预定值或者两次迭代输出之间的差小于预定的阈值，则迭代终止。

11.如权利要求8所述的发射机，其中干扰对齐预编码解码矩阵计算单元用解析算法的方式从各发射机到所有相关终端的下行信道的信道方向信息计算所述干扰对齐解码矩阵。

12.如权利要求8所述的发射机，还包括触发单元，利用信道测量状况判断是否需要计算干扰对齐解码矩阵。

13.一种发射机，包括：

多小区协作预编码矩阵计算单元，基于干扰对齐解码矩阵和下行信道的信道方向信息计算多小区系统相关的下行等效信道的信道方向信息，基于干扰对齐解码矩阵和下行信道的信道质量信息计算多小区系统相关的下行等效信道的信道质量信息，基于下行等效信道的信道方向信息以及信道质量信息计算多小区协同预编码矩阵；以及

预编码单元，用所述多小区协同预编码矩阵对用户数据进行预编码。

14.一种计算干扰对齐解码矩阵的设备，包括：

从协作小区的发射机获取协作小区发射机到各个终端的下行信道的信道方向信息的装置；

根据所述下行信道的信道方向信息计算干扰对齐解码矩阵的装置；

通过与各发射机之间的连接将干扰对齐解码矩阵计算结果通知各发射机的装置。

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