CN103763011A - 一种用于lte-a异构网络中干扰对齐的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于LTE-A异构网络中干扰对齐的实现方法，过程如下：基站首先任意指定下行发射机中的预编码矩阵，然后计算出接收机中的干扰协方差矩阵，进而计算出接收机中的干扰抑制矩阵；根据信道的互易性，接收机中的干扰抑制矩阵相当于上行发射机中的预编码矩阵，然后计算出上行接收机中干扰协方差矩阵，进而计算出上行接收机中的干扰抑制矩阵；根据信道的互易性，上行接收机中的干扰抑制矩阵相当于下行发射机中的预编码矩阵，不断的迭代重复上述过程，直到实现整个异构网络的干扰对齐。该方法通过在基站与终端之间不断地迭代计算预编码矩阵与干扰抑制矩阵来实现整个异构网络的干扰对齐，能够增大系统的自由度，提高用户的传输速率。

Description

一种用于LTE-A异构网络中干扰对齐的实现方法

技术领域

本发明涉及一种用于LTE-A异构网络中干扰对齐的实现方法，属于异构网络技术领域。

背景技术

为了提升网络的整体性能，着眼于提高每单位区域的频谱效率，异构网络被LTE-A标准化组织所提出，已经成为LTE-A标准制定中考虑的关键技术之一。异构网络由一些采用不同无线接入技术的基础节点组成，它们具有不同的容量、约束条件和功能。在LTE-A系统中，传统宏蜂窝覆盖下可以新加入远端无线节点（RRH）和一些低功率节点，如包括微微蜂窝、家庭基站和中继。新节点的部署可以有效的减轻宏蜂窝负载、提高特定区域的覆盖质量、改善边缘用户的性能。

异构网络的引入面临着诸如自组织、自优化、回程设计、切换、小区间干扰等一些重要技术挑战，其中由于网络拓扑结构改变而带来的小区间干扰问题尤为重要。

为此，需要一种有效的方法，来克服以上异构网络的缺点，降低小区间的干扰，增大系统的自由度，提高用户的传输速率。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种用于LTE-A异构网络中干扰对齐的实现方法，降低小区间的干扰，提高用户的传输速率。

技术方案：一种用于LTE-A异构网络中干扰对齐的实现方法，包括以下几个步骤：

第一步：异构网络中的基站i根据

${V_i}^j\left(t\right){V_i}^j{\left(t\right)}^{+}=I_{d_i^j}$    [规则1]计算t时刻的下行发射机中的预编码矩阵。其中V_i ^j(t)为

的预编码矩阵，M^j表示基站i的第j个发射机所配置的天线数，

表示连接到基站i的终端j的自由度，V_i ^j(t)⁺表示V_i ^j(t)的共轭转置。

第二步：基站i中终端m的第k个接收机根据

$Q_{i,m}^k\left(t\right)=\underset{j=1,j\≠k}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{P_i}^j}{d_i^m}{H}_j^k\left(t\right){V_i}^j\left(t\right){V_i}^j{\left(t\right)}^{+}{H}_j^k{\left(t\right)}^{+}$    [规则2]计算t时刻的下行接收机中的干扰协方差矩阵。其中P_i ^j表示基站i的第j个发射机的传输功率，

表示t时刻的基站i的第j个发射机与终端m的第k个接收机之间的信道系数矩阵，表示

的共轭转置。

第三步：基站i中终端m的第k个接收机根据

$U_{*d}^k\left(t\right)={\mathrm{\ν}}_d\left[Q_{i,m}^k\left(t\right)\right],d=1....d_i^m$    [规则3]计算t时刻的下行接收机中的干扰抑制矩阵。其中ν_d[A]表示对应于矩阵A的第d个最小的特征值的特征向量，

表示

的第d列。

第四步：接收机根据

${\stackrel{\←}{V}}_{i,m}^k\left(t\right)=U_{i,m}^k\left(t\right)$    [规则4]计算t时刻的上行发射机中的预编码矩阵。

第五步：基站i中第j个上行接收机根据

${\stackrel{\←}{Q}}_i^j\left(t\right)=\underset{k=1,k\≠j}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\stackrel{\←}{P}}_m^k}{d_i^m}{\stackrel{\←}{H}}_j^k\left(t\right){\stackrel{\←}{V}}_{i,m}^k\left(t\right){\stackrel{\←}{V}}_{i,m}^k{\left(t\right)}^{+}{\stackrel{\←}{H}}_j^k{\left(t\right)}^{+}$    [规则5]计算干扰协方差矩阵。其中

表示终端m的第k个上行发射机的传输功率，

表示基站i中终端m的第k个发射机的上行预编码矩阵，表示第k个上行发射机与第j个接收机之间的信道系数矩阵。

第六步：基站i的第j个上行接收机根据

${\stackrel{\←}{U}}_{*d}^j\left(t\right){\mathrm{\ν}}_d\left[{\stackrel{\←}{Q}}_i^j\left(t\right)\right],d=1....d_i^j$    [规则6]计算干扰抑制矩阵。

第七步：基站i的第j个上行接收机根据

${V_i}^j(t+1)={\stackrel{\←}{U}}_i^j\left(t\right)$    [规则7]计算t+1时刻的基站i中的第j个下行发射机中的预编码矩阵。

每次计算发射机中的预编码矩阵与接收机中的干扰抑制矩阵时重复以上第一步到第七步。

有益效果：与现有技术相比，本发明提供的用于LTE-A异构网络中干扰对齐的实现方法，有效的降低了小区间干扰，增大系统的自由度，提高用户的传输速率。

附图说明

图1为本发明实施例的方法流程图；

图2为本发明实施例的网络结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，用于LTE-A异构网络中干扰对齐的实现方法，通过在基站与终端之间不断地迭代计算预编码矩阵与干扰抑制矩阵来实现整个异构网络的干扰对齐，能够增大系统的自由度，提高用户的传输速率。

下面结合实施例对本方案做出进一步的说明。

实施例一

设定如图2所示的异构网络场景，基站与终端均配置两根天线，小区间的频率复用因子为1，微基站发射功率为30dBm，宏基站的发射功率为46dBm，终端用户的发射功率为23dBm，仿真参数如下表所示：

第一步：异构网络中的基站i根据

${V_i}^j\left(t\right){V_i}^j{\left(t\right)}^{+}=I_{d_i^j}$    [规则1]计算t时刻的下行发射机中的预编码矩阵。其中V_i ^j(t)为

的预编码矩阵，M^j表示基站i的第j个发射机所配置的天线数，

表示连接到基站i的终端j的自由度，V_i ^j(t)⁺表示V_i ^j(t)的共轭转置。

第二步：基站i中终端m的第k个接收机根据

$Q_{i,m}^k\left(t\right)=\underset{j=1,j\≠k}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{P_i}^j}{d_i^m}{H}_j^k\left(t\right){V_i}^j\left(t\right){V_i}^j{\left(t\right)}^{+}{H}_j^k{\left(t\right)}^{+}$    [规则2]计算t时刻的下行接收机中的干扰协方差矩阵。其中P_i ^j表示基站i的第j个发射机的传输功率，

表示t时刻的基站i的第j个发射机与终端m的第k个接收机之间的信道系数矩阵，

表示

的共轭转置。

第三步：基站i中终端m的第k个接收机根据

$U_{*d}^k\left(t\right)={\mathrm{\ν}}_d\left[Q_{i,m}^k\left(t\right)\right],d=1....d_i^m$    [规则3]计算t时刻的下行接收机中的干扰抑制矩阵。其中ν_d[A]表示对应于矩阵A的第d个最小的特征值的特征向量，

表示

的第d列。

第四步：接收机根据

${\stackrel{\←}{V}}_{i,m}^k\left(t\right)=U_{i,m}^k\left(t\right)$    [规则4]计算t时刻的上行发射机中的预编码矩阵。

第五步：基站i中第j个上行接收机根据

${\stackrel{\←}{Q}}_i^j\left(t\right)=\underset{k=1,k\≠j}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\stackrel{\←}{P}}_m^k}{d_i^m}{\stackrel{\←}{H}}_j^k\left(t\right){\stackrel{\←}{V}}_{i,m}^k\left(t\right){\stackrel{\←}{V}}_{i,m}^k{\left(t\right)}^{+}{\stackrel{\←}{H}}_j^k{\left(t\right)}^{+}$    [规则5]计算干扰协方差矩阵。其中表示终端m的第k个上行发射机的传输功率，

表示基站i中终端m的第k个发射机的上行预编码矩阵，

表示第k个上行发射机与第j个接收机之间的信道系数矩阵。

第六步：基站i的第j个上行接收机根据

${\stackrel{\←}{U}}_{*d}^j\left(t\right){\mathrm{\ν}}_d\left[{\stackrel{\←}{Q}}_i^j\left(t\right)\right],d=1....d_i^j$    [规则6]计算干扰抑制矩阵。

第七步：基站i的第j个上行接收机根据

${V_i}^j(t+1)={\stackrel{\←}{U}}_i^j\left(t\right)$    [规则7]计算t+1时刻的基站i中的第j个下行发射机中的预编码矩阵。

每次计算发射机中的预编码矩阵与接收机中的干扰抑制矩阵时重复以上第一步到第七步。

实施例二

设定如图2所示的异构网络场景，基站与终端均配置两根天线，小区间的频率复用因子为1，微基站发射功率为26dBm，宏基站的发射功率为43dBm，终端用户的发射功率为20dBm。

第一步：异构网络中的基站i根据

   [规则1]计算t时刻的下行发射机中的预编码矩阵。其中V_i ^j(t)为

的预编码矩阵，M^j表示基站i的第j个发射机所配置的天线数，

表示连接到基站i的终端j的自由度，V_i ^j(t)⁺表示V_i ^j(t)的共轭转置。

第二步：基站i中终端m的第k个接收机根据

$Q_{i,m}^k\left(t\right)=\underset{j=1,j\≠k}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{P_i}^j}{d_i^m}{H}_j^k\left(t\right){V_i}^j\left(t\right){V_i}^j{\left(t\right)}^{+}{H}_j^k{\left(t\right)}^{+}$    [规则2]计算t时刻的下行接收机中的干扰协方差矩阵。其中P_i ^j表示基站i的第j个发射机的传输功率，

表示t时刻的基站i的第j个发射机与终端m的第k个接收机之间的信道系数矩阵，

表示

的共轭转置。

第三步：基站i中终端m的第k个接收机根据

$U_{*d}^k\left(t\right)={\mathrm{\ν}}_d\left[Q_{i,m}^k\left(t\right)\right],d=1....d_i^m$    [规则3]计算t时刻的下行接收机中的干扰抑制矩阵。其中ν_d[A]表示对应于矩阵A的第d个最小的特征值的特征向量，

表示

的第d列。

第四步：接收机根据

${\stackrel{\←}{V}}_{i,m}^k\left(t\right)=U_{i,m}^k\left(t\right)$    [规则4]计算t时刻的上行发射机中的预编码矩阵。

第五步：基站i中第j个上行接收机根据

${\stackrel{\←}{Q}}_i^j\left(t\right)=\underset{k=1,k\≠j}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\stackrel{\←}{P}}_m^k}{d_i^m}{\stackrel{\←}{H}}_j^k\left(t\right){\stackrel{\←}{V}}_{i,m}^k\left(t\right){\stackrel{\←}{V}}_{i,m}^k{\left(t\right)}^{+}{\stackrel{\←}{H}}_j^k{\left(t\right)}^{+}$    [规则5]计算干扰协方差矩阵。其中表示终端m的第k个上行发射机的传输功率，表示基站i中终端m的第k个发射机的上行预编码矩阵，

表示第k个上行发射机与第j个接收机之间的信道系数矩阵。

第六步：基站i的第j个上行接收机根据

${\stackrel{\←}{U}}_{*d}^j\left(t\right){\mathrm{\ν}}_d\left[{\stackrel{\←}{Q}}_i^j\left(t\right)\right],d=1....d_i^j$    [规则6]计算干扰抑制矩阵。

第七步：基站i的第j个上行接收机根据

${V_i}^j(t+1)={\stackrel{\←}{U}}_i^j\left(t\right)$    [规则7]

计算t+1时刻的基站i中的第j个下行发射机中的预编码矩阵。

每次计算发射机中的预编码矩阵与接收机中的干扰抑制矩阵时重复以上第一步到第七步。

Claims (8)

1.一种用于LTE-A异构网络中干扰对齐的实现方法，其特征在于，该方法按照N×TTI时间内执行以下步骤：

第一步：异构网络中的基站i的下行第j个发射机计算t时刻的预编码矩阵V_i ^j(t)；

第二步：基站i的覆盖范围内终端m的第k个接收机计算t时刻的干扰协方差矩阵 $Q_{i,m}^k\left(t\right);$

第三步：基站i的覆盖范围内终端m的第k个接收机计算t时刻的干扰抑制矩阵 $U_{i,m}^k\left(t\right);$

第四步：由于信道的互易性，基站i的覆盖范围内终端m的第k个上行发射机计算t时刻的预编码矩阵

其中信道的互易性是TDD系统信道的固有特性，在TDD系统中，上下行信道工作在同一频段上，因此可以认为上下行信道具有相同的衰落特性，即可以把下行信道的信道状态当作上行信道的信道状态；

第五步：基站i的第j个上行接收机计算t时刻的干扰协方差矩阵

第六步：基站i的第j个上行接收机计算t时刻的干扰抑制矩阵

第七步：由于信道的互易性，基站i的第j个下行发射机计算t+1时刻的预编码矩阵；

每次迭代计算发射机中的预编码矩阵与接收机中的干扰抑制矩阵重复实现以上第一步到第七步。

2.如权利要求1所述的用于LTE-A异构网络中干扰对齐的实现方法，其特征在于：

基站i根据

${V_i}^j\left(t\right){V_i}^j{\left(t\right)}^{+}=I_{d_i^j}$    [规则1]计算t时刻的下行发射机中的预编码矩阵，其中V_i ^j(t)为

的预编码矩阵，M^j表示基站i的第j个发射机所配置的天线数，

表示连接到基站i的终端j的自由度，V_i ^j(t)⁺表示V_i ^j(t)的共轭转置。

3.如权利要求1所述的用于LTE-A异构网络中干扰对齐的实现方法，其特征在于：基站i中终端m的第k个接收机根据

$Q_{i,m}^k\left(t\right)=\underset{j=1,j\≠k}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{P_i}^j}{d_i^m}{H}_j^k\left(t\right){V_i}^j\left(t\right){V_i}^j{\left(t\right)}^{+}{H}_j^k{\left(t\right)}^{+}$    [规则2]计算t时刻的下行接收机中的干扰协方差矩阵；其中P_i ^j表示基站i的第j个发射机的传输功率，

表示t时刻的基站i的第j个发射机与终端m的第k个接收机之间的信道系数矩阵，

表示

的共轭转置。

4.如权利要求1所述的用于LTE-A异构网络中干扰对齐的实现方法，其特征在于：基站i中终端m的第k个接收机根据

$U_{*d}^k\left(t\right)={\mathrm{\ν}}_d\left[Q_{i,m}^k\left(t\right)\right],d=1....d_i^m$    [规则3]计算t时刻的下行接收机中的干扰抑制矩阵；其中ν_d[A]表示对应于矩阵A的第d个最小的特征值的特征向量，

表示的第d列。

5.如权利要求1所述的用于LTE-A异构网络中干扰对齐的实现方法，其特征在于：接收机根据

${\stackrel{\←}{V}}_{i,m}^k\left(t\right)=U_{i,m}^k\left(t\right)$    [规则4]计算t时刻的上行发射机中的预编码矩阵。

6.如权利要求1所述的用于LTE-A异构网络中干扰对齐的实现方法，其特征在于：基站i中第j个上行接收机根据

${\stackrel{\←}{Q}}_i^j\left(t\right)=\underset{k=1,k\≠j}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\stackrel{\←}{P}}_m^k}{d_i^m}{\stackrel{\←}{H}}_j^k\left(t\right){\stackrel{\←}{V}}_{i,m}^k\left(t\right){\stackrel{\←}{V}}_{i,m}^k{\left(t\right)}^{+}{\stackrel{\←}{H}}_j^k{\left(t\right)}^{+}$    [规则5]计算干扰协方差矩阵；其中

表示终端m的第k个上行发射机的传输功率，

表示基站i中终端m的第k个发射机的上行预编码矩阵，

表示第k个上行发射机与第j个接收机之间的信道系数矩阵。

7.如权利要求1所述的用于LTE-A异构网络中干扰对齐的实现方法，其特征在于：基站i的第j个上行接收机根据

${\stackrel{\←}{U}}_{*d}^j\left(t\right){\mathrm{\ν}}_d\left[{\stackrel{\←}{Q}}_i^j\left(t\right)\right],d=1....d_i^j$    [规则6]计算干扰抑制矩阵。

8.如权利要求1所述的用于LTE-A异构网络中干扰对齐的实现方法，其特征在于：基站i的第j个上行接收机根据

${V_i}^j(t+1)={\stackrel{\←}{U}}_i^j\left(t\right)$    [规则7]计算t+1时刻的基站i中的第j个下行发射机中的预编码矩阵。

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