CN103929224B - 蜂窝网络中干扰抑制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种蜂窝网络中干扰抑制方法及装置。该方法包括：第一终端接收第一基站发送的有用信号和第一干扰信号，以及第二基站发送的第二干扰信号；所述第一终端在所述有用信号、所述第一干扰信号和所述第二干扰信号的前面乘以所述第一终端对应的干扰抑制矩阵以消除所述第二基站对所述第一终端产生的小区间干扰ICI。本发明实施例通过基站对发送给终端的数据乘以固定预编码矩阵和干扰对齐预编码矩阵，减小了小区间干扰ICI的维度，且使小区内各终端的速率相同，保证了用户之间的公平性；通过终端对接收到的数据乘以干扰抑制矩阵消除了小区间干扰ICI，并在一定程度上提高了蜂窝网络在中低信噪比情况下的数据传输速率。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术，尤其涉及一种蜂窝网络中干扰抑制方法及装置。背景技术
在多小区多用户的蜂窝网络中，系统不可避免的会产生同频干扰(Co-ChannelInterference,简称CCI)，相对于噪声和衰落，CCI会严重影响蜂窝网络的容量，CCI具体包括用户间干扰(Inter-user Interference,简称IUI)以及小区间干扰(Inter-cellInterference,简称ICI)。
现有技术可以采用干扰对齐的方法抑制CCI，干扰对齐的主要思想是在发送端进行预处理，将其他小区的干扰限制在特定的子空间内，而不是将它们完全正交化，将剩余的无干扰的空间用于数据传输，从而更为有效的抑制干扰。
现有的干扰对齐算法能够抑制CCI，但是抑制CCI后导致蜂窝网络在中低信噪比的情况下数据传输速率低，并且不能保证用户之间的公平性。
发明内容
本发明提供一种蜂窝网络中干扰抑制方法及装置，以有效抑制CCI的同时保证用户之间的公平性，并在一定程度上提高蜂窝网络在中低信噪比情况下的数据传输速率。
本发明的一个方面是提供一种蜂窝网络中干扰抑制方法，包括：
第一终端接收第一基站发送的有用信号和第一干扰信号，以及第二基站发送的第二干扰信号，所述有用信号为所述第一干扰信号为所述第二干扰信号为其中，所述第一终端与所述第一基站同属第一小区，i表示所述第一基站，k表示所述第一终端，l表示所述第二基站，所述第二基站在第二小区，j表示所述第一小区中的第二终端或所述第二小区中的第j个终端，K表示所述第一小区或所述第二小区中终端的总个数，L表示小区总个数，为所述第一基站与所述第一终端之间信道对应的信道矩阵，为所述第二基站与所述第一终端之间信道对应的信道矩阵；Pi为所述第一基站对应的固定预编码矩阵，用于将所述第一基站产生的小区间干扰ICI从第一子空间映射到第二子空间，且所述第二子空间的维度小于所述第一子空间的维度，Pl为所述第二基站对应的固定预编码矩阵；x[k,i]为所述第一基站向所述第一终端发送的数据，x[j,i]为所述第一基站向所述第二终端发送的数据，x[j,l]为所述第二基站向所述第二小区中的第j个终端发送的数据；V[k,i]表示所述第一基站向所述第一终端发送x[k,i]时所述第一基站对应的第一干扰对齐预编码矩阵，V[j,i]表示所述第一基站向所述第二终端发送x[j,i]时所述第一基站对应的第二干扰对齐预编码矩阵，V[k,i]与V[j,i]用于使所述第一终端的速率与所述第二终端的速率相同，V[j,l]表示所述第二基站向所述第二小区中的第j个终端发送x[j,l]时所述第二基站对应的第三干扰对齐预编码矩阵，用于使所述第二小区中的第j个终端的速率与所述第二小区中剩余终端的速率相同；
所述第一终端在所述有用信号、所述第一干扰信号和所述第二干扰信号的前面乘以所述第一终端对应的干扰抑制矩阵以消除所述第二基站对所述第一终端产生的小区间干扰ICI。
本发明的另一个方面是提供一种第一终端，包括：
接收模块，用于接收第一基站发送的有用信号和第一干扰信号，以及第二基站发送的第二干扰信号，所述有用信号为所述第一干扰信号为所述第二干扰信号为其中，所述第一终端与所述第一基站同属第一小区，i表示所述第一基站，k表示所述第一终端，l表示所述第二基站，所述第二基站在第二小区，j表示所述第一小区中的第二终端或所述第二小区中的第j个终端，K表示所述第一小区或所述第二小区中终端的总个数，L表示小区总个数，为所述第一基站与所述第一终端之间信道对应的信道矩阵，为所述第二基站与所述第一终端之间信道对应的信道矩阵；Pi为所述第一基站对应的固定预编码矩阵，用于将所述第一基站产生的小区间干扰ICI从第一子空间映射到第二子空间，且所述第二子空间的维度小于所述第一子空间的维度，Pl为所述第二基站对应的固定预编码矩阵；x[k,i]为所述第一基站向所述第一终端发送的数据，x[j,i]为所述第一基站向所述第二终端发送的数据，x[j,l]为所述第二基站向所述第二小区中的所述第j个终端发送的数据；V[k,i]表示所述第一基站向所述第一终端发送x[k,i]时所述第一基站对应的第一干扰对齐预编码矩阵，V[j,i]表示所述第一基站向所述第二终端发送x[j,i]时所述第一基站对应的第二干扰对齐预编码矩阵，V[k ,i]与V[j,i]用于使所述第一终端的速率与所述第二终端的速率相同，V[j,l]表示所述第二基站向所述第二小区中的第j个终端发送x[j,l]时所述第二基站对应的第三干扰对齐预编码矩阵，用于使所述第二小区中的第j个终端的速率与所述第二小区中剩余终端的速率相同；
处理模块，用于在所述有用信号、所述第一干扰信号和所述第二干扰信号的前面乘以所述第一终端对应的干扰抑制矩阵以消除所述第二基站对所述第一终端产生的小区间干扰ICI。
本发明的另一个方面是提供一种蜂窝网络中干扰抑制系统，包括所述的第一终端，以及所述的第一基站和所述的第二基站。
本发明提供的蜂窝网络中干扰抑制方法及装置，通过基站对发送给终端的数据乘以固定预编码矩阵和干扰对齐预编码矩阵，减小了小区间干扰ICI的维度，且使小区内各终端的速率相同，保证了用户之间的公平性；通过终端对接收到的数据乘以干扰抑制矩阵消除了小区间干扰ICI，并在一定程度上提高了蜂窝网络在中低信噪比情况下的数据传输速率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的蜂窝网络中干扰抑制方法流程图；
图2为本发明实施例提供的蜂窝网络中干扰抑制方法适用的网络拓扑图；
图3为本发明实施例提供的固定预编码矩阵、干扰对齐预编码矩阵和干扰抑制矩阵设计流程图；
图4为本发明实施例提供的第一终端的结构图；
图5为本发明实施例提供的蜂窝网络中干扰抑制系统的结构图。
具体实施方式
图1为本发明实施例提供的蜂窝网络中干扰抑制方法流程图。本发明实施例适用于在多个小区多个用户的蜂窝网络中抑制同频干扰，图2为本发明实施例提供的蜂窝网络中干扰抑制方法适用的网络拓扑图，如图2所示，本发明实施例具体应用场景为L个基站，每个基站分别属于不同的小区，每个小区有K个终端的多入多出下行蜂窝网络，每个基站配置NT根发送天线，每个终端配置NR根接收天线，每个基站向所属的小区中的K个终端分别发送d个相互独立的数据流。例如基站i向终端[k，i]发送的数据为有用信号；基站i发往终端[1，i]的数据若通过基站i与终端[k，i]之间的链路发送到了终端[k，i]，则该数据是用户间干扰IUI；基站1发送给终端[k，i]的数据是小区间干扰ICI。本发明实施例提供的蜂窝网络中干扰抑制方法具体步骤如下：
步骤S101、第一终端接收第一基站发送的有用信号和第一干扰信号，以及第二基站发送的第二干扰信号，所述有用信号为所述第一干扰信号为所述第二干扰信号为其中，所述第一终端与所述第一基站同属第一小区，i表示所述第一基站，k表示所述第一终端，l表示所述第二基站，所述第二基站在第二小区，j表示所述第一小区中的第二终端或所述第二小区中的第j个终端，K表示所述第一小区或所述第二小区中终端的总个数，L表示小区总个数，为所述第一基站与所述第一终端之间信道对应的信道矩阵，为所述第二基站与所述第一终端之间信道对应的信道矩阵；Pi为所述第一基站对应的固定预编码矩阵，用于将所述第一基站产生的小区间干扰ICI从第一子空间映射到第二子空间，且所述第二子空间的维度小于所述第一子空间的维度，Pl为所述第二基站对应的固定预编码矩阵；x[k,i]为所述第一基站向所述第一终端发送的数据，x[j,i]为所述第一基站向所述第二终端发送的数据，x[j,l]为所述第二基站向所述第二小区中的第j个终端发送的数据；V[k,i]表示所述第一基站向所述第一终端发送x[k,i]时所述第一基站对应的第一干扰对齐预编码矩阵，V[j,i]表示所述第一基站向所述第二终端发送x[j,i]时所述第一基站对应的第二干扰对齐预编码矩阵，V[k,i]与V[j ,i]用于使所述第一终端的速率与所述第二终端的速率相同，V[j,l]表示所述第二基站向所述第二小区中的第j个终端发送x[j,l]时所述第二基站对应的第三干扰对齐预编码矩阵，用于使所述第二小区中的第j个终端的速率与所述第二小区中剩余终端的速率相同。
本发明实施例不限定第一终端和第一基站，图2中的任一终端可当作第一终端，第一终端所属小区中的基站可当作第一基站。为了解释说明，将终端[k，i]当作第一终端，将基站i当作第一基站，基站i与终端[k，i]在第i个小区中，即第一终端与所述第一基站同属第一小区，除基站i之外的基站当作第二基站；终端[k，i]接收到基站i发送的数据为有用信号，终端[k，i]接收到基站i发送给第i个小区中除终端[k，i]之外的K-1个终端的数据为第一干扰信号，即用户间干扰IUI，终端[k，i]接收到除基站i之外的L-1个基站发送的数据为第二干扰信号，即小区间干扰ICI。第一终端同时接收到有用信号、第一干扰信号和第二干扰信号。
有用信号表示为其中，i表示所述第一基站，即基站i；k表示所述第一终端，即终端[k，i]；为所述第一基站（基站i）与所述第一终端（终端[k，i]）之间信道对应的信道矩阵，Pi为所述第一基站（基站i）对应的固定预编码矩阵，用于将所述第一基站（基站i）对其他小区内的终端产生的小区间干扰ICI从第一子空间映射到第二子空间，且所述第二子空间的维度小于所述第一子空间的维度，即降低基站i产生的小区间干扰ICI的维度，以便将节省出的空间维度用于发送有用信号；x[k,i]为所述第一基站（基站i）向所述第一终端（终端[k，i]）发送的数据，V[k,i]表示所述第一基站（基站i）向所述第一终端（终端[k，i]）发送x[k,i]时所述第一基站（基站i）对应的第一干扰对齐预编码矩阵。
所述第一干扰信号为其中，j表示所述第一小区中的第二终端，即第i个小区中除终端[k，i]之外的终端，K表示所述第i个小区中终端的总个数，x[j,i]为所述第一基站向所述第二终端发送的数据，即基站i向终端[j，i]发送的数据，V[j,i]表示所述第一基站向所述第二终端发送x[j,i]时所述第一基站对应的第二干扰对齐预编码矩阵。
所述第二干扰信号为其中，l表示所述第二基站，即除基站i之外的基站l，基站l在第l个小区，j表示第l个小区中的第j个终端，即终端[j，l],L表示小区总个数，为所述第二基站（基站l）与所述第一终端（终端[k，i]）之间信道对应的信道矩阵，即基站l与终端[k，i]之间信道对应的信道矩阵，Pl为所述第二基站（基站l）对应的固定预编码矩阵，x[j,l]为所述第二基站（基站l）向所述第二小区中的第j个终端发送的数据，即基站l向终端[j，l]发送的数据，V[j,l]表示所述第二基站向所述第二小区中的第j个终端发送x[j,l]时所述第二基站对应的第三干扰对齐预编码矩阵。
V[k,i]与V[j,i]用于使所述第一终端的速率与所述第二终端的速率相同，即V[k,i]与V[j,i],j≠k使得第i个小区中，K个终端的速率均相同，保证了用户之间的公平性，且V[k,i]与V[j,i],j≠k共同组成第一基站对应的干扰对齐预编码矩阵Vi=[V[1,i]V[2,i]…V[K,i]]。V[j,l]用于使所述第二小区中的第j个终端的速率与所述第二小区中剩余终端的速率相同，即V[j,l],1≤j≤K保证了第l个小区中K个用户之间的公平性。
步骤S102、所述第一终端在所述有用信号、所述第一干扰信号和所述第二干扰信号的前面乘以所述第一终端对应的干扰抑制矩阵以消除所述第二基站对所述第一终端产生的小区间干扰ICI。
第一终端在所述有用信号、所述第一干扰信号和所述第二干扰信号的前面乘以所述第一终端对应的干扰抑制矩阵 能够消除第一终端接收到的小区间干扰ICI。
本发明实施例通过基站对发送给终端的数据乘以固定预编码矩阵和干扰对齐预编码矩阵，减小了小区间干扰ICI的维度，且使小区内各终端的速率相同，保证了用户之间的公平性；通过终端对接收到的数据乘以干扰抑制矩阵消除了小区间干扰ICI。
在上述实施例的基础上，所述固定预编码矩阵Pi根据如下步骤获得：
步骤1、所述第一基站依据奇异值分解(singular value decomposition,简称SVD)算法依次对和进行分解获得的NR个非零奇异值对应的特征向量以及的NR个非零奇异值对应的特征向量NR表示所述第一终端或所述第二终端的接收天线数；
所述第一基站对进行SVD分解，分解后的表示为：
其中为对角矩阵，该对角矩阵对角线上的元素是矩阵的非零奇异值，的维度是的秩，是NR×NT的矩阵，由于基站的发送天线数NT大于终端的接收天线数NR，所以的维度是NR，即是一个NR×NR的方阵；是的NR个非零奇异值对应的特征向量，是的NT-NR个零奇异值对应的特征向量。
所述第一基站对进行同样的分解，获得的非零奇异值对应的特征向量
步骤2、所述第一基站依次截取和的前d列向量得到与所述第一终端对应的第一固定预编码矩阵以及与所述第二终端对应的第二固定预编码矩阵其中，d表示x[k,i]或x[j,i]中相互独立的元素总数；Id表示d阶的单位矩阵，表示取的前d列向量；
由于第一基站发送给第一终端的相互独立的数据流数为d，d不能大于第一终端的接收天线数NR，所以选择的前d列向量作为第一基站针对第一终端的第一固定预编码矩阵d表示x[k,i]中相互独立的元素总数，Id表示d阶的单位矩阵，表示取的前d列向量；
第一基站对进行同样的截取，获得第一基站针对第二终端的第二固定预编码矩阵d表示x[j,i]中相互独立的元素总数。
步骤3、所述第一基站组合P[k,i]和P[j,i],获得所述固定预编码矩阵Pi=[P[1,i]P[2,i]…P[K,i]]。
所述第一基站将步骤2中获得的和组合构成矩阵Pi=[P[1,i]P[2,i]…P[K,i]]，矩阵Pi为所述的固定预编码矩阵。
本发明实施例通过基站依据SVD算法分解信道矩阵获得的固定预编码矩阵能够有效减小小区间干扰ICI的维度，以便将节省出的空间维度用于发送有用信号，提高了资源利用率。
在上述实施例的基础上，所述第一终端对应的干扰抑制矩阵为满足的矩阵。
第一终端为了消除ICI，干扰抑制矩阵需要满足的条件是即所以U[k,i]应满足如下条件：
设定义的SVD分解为：
其中为对角矩阵，其元素为矩阵的非零奇异值，其维度等于的秩，且的秩为NR和K(L-1)d中的最小值，由于K(L-1)d小于NR，所以的维度是K(L-1)d；是的K(L-1)d个非零奇异值对应的特征向量，为的NR-K(L-1)d个零奇异值对应的特征向量。因此的列为零空间的一组正交基，即于是所以干扰抑制矩阵
本发明实施例通过终端获得干扰抑制矩阵以便终端消除接收的小区间干扰ICI。
在本实施例的基础上，所述第一干扰对齐预编码矩阵V[k,i]与所述第二干扰对齐预编码矩阵V[j,i],构成所述第一基站对应的干扰对齐预编码矩阵Vi=[V[1,i]V[2,i]…V[K ,i]],且Vi同时满足以下条件：
其中，R[k,i]表示所述第一终端的速率，表示所述第一终端的最小速率，
所述第一干扰对齐预编码矩阵V[k,i]与所述第二干扰对齐预编码矩阵V[j,i],构成所述第一基站对应的干扰对齐预编码矩阵Vi=[V[1,i]V[2,i]…V[K,i]]，第一基站基于纳什议价解(Nash bargaining solution,简称NBS)，依据博弈论定义博弈的参与者为第i个小区内的终端集合{[1,i],[2,i],…,[K,i]}，效用值为当第一基站即基站i的干扰对齐预编码矩阵为Vi时终端[k,i]的速率R[k,i]，最小效用值设为终端[k,i]的最小速率干扰对齐预编码矩阵可以进行如下建模：
干扰对齐预编码矩阵也可以进行如下建模：
其中，
干扰对齐预编码矩阵Vi通过上述建模可以利用最优化算法或启发式算法进行求解。另外，系统在高信噪比条件下终端[k,i]的速率R[k,i]较高，但是在中低信噪比条件下R[k ,i]较低，本发明实施例通过对的设置，并且使可以在一定程度上保证系统在中低信噪比条件下终端[k,i]的速率较高。
本发明实施例通过基站设置干扰对齐预编码矩阵，使小区内各终端的速率相同，保证了用户之间的公平性，同时通过对最小效用值的设置可以在一定程度上保证系统在中低信噪比条件下的性能。
在上述实施例的基础上，所述第一基站向所述第一终端发送数据x[k,i]，以及向所述第二终端发送数据x[j,i]所需的平均功率为有限值；即p是一个有限值，以供基站以有限的功率发送数据。所述固定预编码矩阵Pi与所述第一干扰对齐预编码矩阵V[k,i]构成预编码矩阵PiV[k,i]，且PiV[k,i]满足归一化条件PiV[k,i](PiV[k,i])H＝I；所述干扰抑制矩阵满足归一化条件
本发明实施例具体给出了固定预编码矩阵、干扰对齐预编码矩阵和干扰抑制矩阵应该满足的基本条件。
图3为本发明实施例提供的固定预编码矩阵、干扰对齐预编码矩阵和干扰抑制矩阵设计流程图。如图3所示，设计固定预编码矩阵、干扰对齐预编码矩阵和干扰抑制矩阵的具体步骤如下：
步骤S301、第一终端利用导频信号估计与第一基站之间的信道矩阵，并将信道矩阵反馈到第一基站；
第一基站向第一终端发送导频信号，第一终端利用导频信号估计第一终端与第一基站之间信道对应的信道矩阵并将通过专用控制信道反馈到第一基站。
步骤S302、第一基站端设计固定预编码矩阵；
第一基站依据SVD算法分解信道矩阵获得固定预编码矩阵Pi。
步骤S303、第一终端估计与第二基站之间的等效ICI的信道矩阵；
第二基站在向第一终端发送导频信号Z之前，第二基站采用同步骤S302一样的方法获得第二基站对应的固定预编码矩阵Pl，在向第一终端发送的导频信号之前乘以Pl，并将乘以Pl后的导频信号通过第二基站与第一终端之间的信道发送给第一终端，且第二基站与第一终端之间信道对应的信道矩阵为则第一终端接收到的信号为第一终端依据估计出与第二基站之间的等效ICI的信道矩阵为
步骤S304、第一终端设计干扰抑制矩阵；
第一终端依据计算满足的干扰抑制矩阵
步骤S305、第一终端向第一基站反馈干扰抑制矩阵；
第一终端通过专用控制信道将步骤S304获得的干扰抑制矩阵反馈到第一基站。
步骤S306、第一基站设计级联的干扰对齐预编码矩阵。
第一基站依据步骤S301中获得的和步骤S302中获得的Pi，设计级联的干扰对齐预编码矩阵Vi。
上述步骤S302、S304、S306获得相应矩阵的方法在上述蜂窝网络中干扰抑制方法实施例中已说明，此处不再赘述。
本发明实施例具体介绍了固定预编码矩阵、干扰对齐预编码矩阵和干扰抑制矩阵的设计流程。
图4为本发明实施例提供的第一终端的结构图。本发明实施例提供的第一终端可以执行蜂窝网络中干扰抑制方法实施例提供的处理流程。如图4所示，第一终端40包括接收模块41和处理模块42，其中，接收模块41用于接收第一基站发送的有用信号和第一干扰信号，以及第二基站发送的第二干扰信号，所述有用信号为所述第一干扰信号为所述第二干扰信号为其中，所述第一终端与所述第一基站同属第一小区，i表示所述第一基站，k表示所述第一终端，l表示所述第二基站，所述第二基站在第二小区，j表示所述第一小区中的第二终端或所述第二小区中的第j个终端，K表示所述第一小区或所述第二小区中终端的总个数，L表示小区总个数，为所述第一基站与所述第一终端之间信道对应的信道矩阵，为所述第二基站与所述第一终端之间信道对应的信道矩阵；Pi为所述第一基站对应的固定预编码矩阵，用于将所述第一基站产生的小区间干扰ICI从第一子空间映射到第二子空间，且所述第二子空间的维度小于所述第一子空间的维度，Pl为所述第二基站对应的固定预编码矩阵；x[k,i]为所述第一基站向所述第一终端发送的数据，x[j,i]为所述第一基站向所述第二终端发送的数据，x[j,l]为所述第二基站向所述第二小区中的所述第j个终端发送的数据；V[k,i]表示所述第一基站向所述第一终端发送x[k,i]时所述第一基站对应的第一干扰对齐预编码矩阵，V[j,i]表示所述第一基站向所述第二终端发送x[j,i]时所述第一基站对应的第二干扰对齐预编码矩阵，V[k,i]与V[j,i]用于使所述第一终端的速率与所述第二终端的速率相同，V[j,l]表示所述第二基站向所述第二小区中的第j个终端发送x[j,l]时所述第二基站对应的第三干扰对齐预编码矩阵，用于使所述第二小区中的第j个终端的速率与所述第二小区中剩余终端的速率相同；处理模块42用于在所述有用信号、所述第一干扰信号和所述第二干扰信号的前面乘以所述第一终端对应的干扰抑制矩阵以消除所述第二基站对所述第一终端产生的小区间干扰ICI。
本发明实施例通过基站对发送给终端的数据乘以固定预编码矩阵和干扰对齐预编码矩阵，减小了小区间干扰ICI的维度，且使小区内各终端的速率相同，保证了用户之间的公平性；通过终端对接收到的数据乘以干扰抑制矩阵消除了小区间干扰ICI。
在上述实施例的基础上，所述固定预编码矩阵Pi根据如下步骤获得：所述第一基站依据SVD算法依次对和进行分解获得的NR个非零奇异值对应的特征向量以及的NR个非零奇异值对应的特征向量NR表示所述第一终端或所述第二终端的接收天线数；所述第一基站依次截取和的前d列向量得到与所述第一终端对应的第一固定预编码矩阵以及与所述第二终端对应的第二固定预编码矩阵其中，d表示x[k,i]或x[j,i]中相互独立的元素总数；Id表示d阶的单位矩阵，表示取的前d列向量；所述第一基站组合P[k,i]和P[j,i],获得所述固定预编码矩阵Pi=[P[1,i]P[2,i]…P[K,i]]。
所述第一终端对应的干扰抑制矩阵为满足的矩阵。
所述第一干扰对齐预编码矩阵V[k,i]与所述第二干扰对齐预编码矩阵V[j,i],构成所述第一基站对应的干扰对齐预编码矩阵Vi=[V[1,i]V[2,i]…V[K,i]],且Vi同时满足以下条件：
其中，R[k,i]表示所述第一终端的速率，表示所述第一终端的最小速率，
所述第一基站向所述第一终端发送数据x[k,i]，以及向所述第二终端发送数据x[j ,i]所需的平均功率为有限值；所述固定预编码矩阵Pi与所述第一干扰对齐预编码矩阵V[k,i]构成预编码矩阵PiV[k,i]，且PiV[k,i]满足归一化条件PiV[k,i](PiV[k,i])H＝I；所述干扰抑制矩阵满足归一化条件
本发明实施例通过基站依据SVD算法分解信道矩阵获得的固定预编码矩阵能够有效减小小区间干扰ICI的维度，以便将节省出的空间维度用于发送有用信号，提高了资源利用率；通过终端获得干扰抑制矩阵以供终端消除接收的小区间干扰ICI；通过基站设置干扰对齐预编码矩阵，使小区内各终端的速率相同，保证了用户之间的公平性，同时通过对最小效用值的设置可以在一定程度上保证系统在中低信噪比条件下的性能；同时具体给出了固定预编码矩阵、干扰对齐预编码矩阵和干扰抑制矩阵应该满足的基本条件。
图5为本发明实施例提供的蜂窝网络中干扰抑制系统的结构图。本发明实施例提供的蜂窝网络中干扰抑制系统可以执行蜂窝网络中干扰抑制方法实施例提供的处理流程。如图5所示，蜂窝网络中干扰抑制系统50包括上述实施例所述的第一终端40，以及所述的第一基站60和所述的第二基站70。
本发明实施例提供的蜂窝网络中干扰抑制系统可以执行蜂窝网络中干扰抑制方法实施例提供的处理流程。
综上所述，本发明实施例通过基站依据SVD算法分解信道矩阵获得的固定预编码矩阵能够有效减小小区间干扰ICI的维度，以便将节省出的空间维度用于发送有用信号，提高了资源利用率；通过终端获得的干扰抑制矩阵消除了接收的小区间干扰ICI；通过基站设置干扰对齐预编码矩阵，使小区内各终端的速率相同，保证了用户之间的公平性，同时通过对最小效用值的设置可以在一定程度上保证系统在中低信噪比条件下的性能；并具体给出了固定预编码矩阵、干扰对齐预编码矩阵和干扰抑制矩阵应该满足的基本条件。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种蜂窝网络中干扰抑制方法，其特征在于，包括：
第一终端接收第一基站发送的有用信号和第一干扰信号，以及第二基站发送的第二干扰信号，所述有用信号为所述第一干扰信号为所述第二干扰信号为其中，所述第一终端与所述第一基站同属第一小区，i表示所述第一基站，k表示所述第一终端，l表示所述第二基站，所述第二基站在第二小区，j表示所述第一小区中的第二终端或所述第二小区中的第j个终端，K表示所述第一小区或所述第二小区中终端的总个数，L表示小区总个数，为所述第一基站与所述第一终端之间信道对应的信道矩阵，为所述第二基站与所述第一终端之间信道对应的信道矩阵；Pi为所述第一基站对应的固定预编码矩阵，用于将所述第一基站产生的小区间干扰ICI从第一子空间映射到第二子空间，且所述第二子空间的维度小于所述第一子空间的维度，Pl为所述第二基站对应的固定预编码矩阵；x[k,i]为所述第一基站向所述第一终端发送的数据，x[j ,i]为所述第一基站向所述第二终端发送的数据，x[j,l]为所述第二基站向所述第二小区中的第j个终端发送的数据；V[k,i]表示所述第一基站向所述第一终端发送x[k,i]时所述第一基站对应的第一干扰对齐预编码矩阵，V[j,i]表示所述第一基站向所述第二终端发送x[j,i]时所述第一基站对应的第二干扰对齐预编码矩阵，V[k,i]与V[j,i]用于使所述第一终端的速率与所述第二终端的速率相同，V[j,l]表示所述第二基站向所述第二小区中的第j个终端发送x[j ,l]时所述第二基站对应的第三干扰对齐预编码矩阵，用于使所述第二小区中的第j个终端的速率与所述第二小区中剩余终端的速率相同；
所述第一终端在所述有用信号、所述第一干扰信号和所述第二干扰信号的前面乘以所述第一终端对应的干扰抑制矩阵以消除所述第二基站对所述第一终端产生的小区间干扰ICI；
所述第一终端对应的干扰抑制矩阵为满足的矩阵。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定预编码矩阵Pi根据如下步骤获得：
所述第一基站依据SVD算法依次对和进行分解获得的NR个非零奇异值对应的特征向量(Wi [k,i])(1)，以及的NR个非零奇异值对应的特征向量NR表示所述第一终端或所述第二终端的接收天线数；
所述第一基站依次截取(Wi [k,i])(1)和的前d列向量得到与所述第一终端对应的第一固定预编码矩阵以及与所述第二终端对应的第二固定预编码矩阵其中，d表示x[k,i]或x[j,i]中相互独立的元素总数；Id表示d阶的单位矩阵，表示取(Wi [k,i])(1)的前d列向量；
所述第一基站组合P[k,i]和获得所述固定预编码矩阵Pi＝[P[1,i]P[2,i]…P[K ,i]]。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一干扰对齐预编码矩阵V[k,i]与所述第二干扰对齐预编码矩阵构成所述第一基站对应的干扰对齐预编码矩阵Vi＝[V[1,i]V[2,i]…V[K,i]],且Vi同时满足以下条件：
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4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述第一基站向所述第一终端发送数据x[k,i]，以及向所述第二终端发送数据x[j,i]所需的平均功率为有限值；
所述固定预编码矩阵Pi与所述第一干扰对齐预编码矩阵V[k,i]构成预编码矩阵PiV[k,i]，且PiV[k,i]满足归一化条件PiV[k,i](PiV[k,i])H＝I；
所述干扰抑制矩阵U[k,i]H满足归一化条件U[k,i]HU[k,i]＝I。
5.一种第一终端，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收第一基站发送的有用信号和第一干扰信号，以及第二基站发送的第二干扰信号，所述有用信号为所述第一干扰信号为所述第二干扰信号为其中，所述第一终端与所述第一基站同属第一小区，i表示所述第一基站，k表示所述第一终端，l表示所述第二基站，所述第二基站在第二小区，j表示所述第一小区中的第二终端或所述第二小区中的第j个终端，K表示所述第一小区或所述第二小区中终端的总个数，L表示小区总个数，为所述第一基站与所述第一终端之间信道对应的信道矩阵，为所述第二基站与所述第一终端之间信道对应的信道矩阵；Pi为所述第一基站对应的固定预编码矩阵，用于将所述第一基站产生的小区间干扰ICI从第一子空间映射到第二子空间，且所述第二子空间的维度小于所述第一子空间的维度，Pl为所述第二基站对应的固定预编码矩阵；x[k,i]为所述第一基站向所述第一终端发送的数据，x[j,i]为所述第一基站向所述第二终端发送的数据，x[j,l]为所述第二基站向所述第二小区中的所述第j个终端发送的数据；V[k,i]表示所述第一基站向所述第一终端发送x[k,i]时所述第一基站对应的第一干扰对齐预编码矩阵，V[j,i]表示所述第一基站向所述第二终端发送x[j,i]时所述第一基站对应的第二干扰对齐预编码矩阵，V[k,i]与V[j,i]用于使所述第一终端的速率与所述第二终端的速率相同，V[j,l]表示所述第二基站向所述第二小区中的第j个终端发送x[j,l]时所述第二基站对应的第三干扰对齐预编码矩阵，用于使所述第二小区中的第j个终端的速率与所述第二小区中剩余终端的速率相同；
处理模块，用于在所述有用信号、所述第一干扰信号和所述第二干扰信号的前面乘以所述第一终端对应的干扰抑制矩阵以消除所述第二基站对所述第一终端产生的小区间干扰ICI；
所述第一终端对应的干扰抑制矩阵为满足的矩阵。
6.根据权利要求5所述的第一终端，其特征在于，所述固定预编码矩阵Pi根据如下步骤获得：
所述第一基站依据SVD算法依次对和进行分解获得的NR个非零奇异值对应的特征向量(Wi [k,i])(1)，以及的NR个非零奇异值对应的特征向量NR表示所述第一终端或所述第二终端的接收天线数；
所述第一基站依次截取(Wi [k,i])(1)和的前d列向量得到与所述第一终端对应的第一固定预编码矩阵以及与所述第二终端对应的第二固定预编码矩阵其中，d表示x[k,i]或x[j,i]中相互独立的元素总数；Id表示d阶的单位矩阵，表示取(Wi [k,i])(1)的前d列向量；
所述第一基站组合P[k,i]和获得所述固定预编码矩阵Pi＝[P[1,i]P[2,i]…P[K ,i]]。
7.根据权利要求6所述的第一终端，其特征在于，所述第一干扰对齐预编码矩阵V[k,i]与所述第二干扰对齐预编码矩阵构成所述第一基站对应的干扰对齐预编码矩阵Vi＝[V[1,i]V[2,i]…V[K,i]],且Vi同时满足以下条件：
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8.根据权利要求5-7任一项所述的第一终端，其特征在于，所述第一基站向所述第一终端发送数据x[k,i]，以及向所述第二终端发送数据x[j,i]所需的平均功率为有限值；
所述固定预编码矩阵Pi与所述第一干扰对齐预编码矩阵V[k,i]构成预编码矩阵PiV[k,i]，且PiV[k,i]满足归一化条件
所述干扰抑制矩阵满足归一化条件
9.一种蜂窝网络中干扰抑制系统，其特征在于，包括如权利要求5-8任一项所述的第一终端，以及所述第一基站和所述第二基站。
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- 2014-04-21 CN CN201410160435.2A patent/CN103929224B/zh active Active
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |