CN104022809A - 一种mu-mimo波束赋形发端干扰抑制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制方法及装置，涉及通信技术，直接使用用户的信道传输矩阵来进行发端干扰抑制处理，避免了进行特征值分解的运算，降低了MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制的复杂度。

Description

一种MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制方法及装置。

背景技术

多输入多输出(MIMO)技术是在发送端和接收端均使用多根天线进行数据的发送和接收，并且在发送端每根天线上发送不同的数据比特。通过利用空间信道的不相关性，存在多个独立衰落的路径，产生多个并行的信道，并且每个信道上传输的数据不同，从而提高信道容量。如果所有复用数据流都用于一个用户单元，则称为单用户MIMO(SU-MIMO)，如果将多个复用数据流用于多个终端，则称为多用户MIMO(MU-MIMO)。

MU-MIMO传输方式能够在同样的时频资源上调度多个用户，因此，在有足够多的用户同时具有数据需要传输的情况下，即业务密集的区域，MU-MIMO模式能够获得比SU-MIMO模式更多的增益。但是，在MU-MIMO中存在共信道干扰，因此通常需要做发端干扰抑制，保证用户间的正交性，获得更好的传输性能。

MU-MIMO发端干扰抑制算法能够通过对发端赋形矢量的处理，有效的抑制用户间的干扰，从而获得更好的传输性能。已有的发端干扰抑制算法为EVD-ZF(Eigen Value Decomposition-zero forcing，特征值分解-迫零)算法，具体实现如下：

假设存在K个被调度的用户，信道传输矩阵为 $H={\left[\begin{array}{cccc}{h}_1^T& h_2^T& \·\·\·\·\·\·& h_K^T\end{array}\right]}^T,$ 信道传输矩阵即为所选择用户到基站的信道响应的矢量组成的矩阵，那么干扰抑制之后的用户采用的赋形矢量计算步骤为：

先利用信道传输矩阵计算每个用户的特征向量：v_k＝eig(h_k ^Hh_k)

不同用户的特征向量组成矩阵V：

$V=\left[\begin{array}{cccc}{v}_1,& v_2,& \·\·\·\·\·\·& v_k\end{array}\right]$

对不同用户的特征向量进行迫零运算：

W＝G(P)^1/2

＝V(V^HV)^-1(P)^1/2

其中，G＝V(V^HV)^-1，矩阵P是为了保证eNB总功率归一，从而实现对于eNB每一个用户等功率传输。

该操作仅能保证ENB的总功率归一，无法保证单天线的发射功率不超标。所以需要进一步的做功率处理，已有的一种功率处理方案为：

最大值归一化处理，假设单天线发射功率的最大值为P_max，配对用户数为N，那么为了保证用户间功率相等，每个用户单天线发射功率的最大值为对每个用户分别做功率处理，如对于用户1，计算用户1在每根天线赋形系数功率和得，得到P_i，1(i＝1，2，...N_t，N_t为发射天线数)，然后计算所有发射天线的功率最大值P₁＝max(P_i，1)，进而计算功率因子将用户1的所有赋形矢量都乘以ρ₁得到用户1功率处理后的赋形矢量，其它用户依次类似处理。

即可获得干扰抑制之后，能够满足总发射功率及单天线发射功率不超标的用户赋形矢量。

可见，目前在获得干扰抑制之后的用户采用的赋形矢量时，需要进行特征值分解，复杂度较高，设备实现开销较大。

发明内容

本发明实施例提供一种MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制方法及装置，以降低MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制的复杂度。

一种MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制方法，包括：

根据各个用户的信道传输矩阵确定多用户联合信道传输矩阵；

对所述多用户联合信道传输矩阵进行干扰抑制处理。

一种MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制装置，包括：

矩阵确定单元，用于根据各个用户的信道传输矩阵确定多用户联合信道传输矩阵；

干扰抑制单元，用于对所述多用户联合信道传输矩阵进行干扰抑制处理。

本发明实施例提供一种MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制方法及装置，直接使用用户的信道传输矩阵来进行发端干扰抑制处理，避免了进行特征值分解的运算，降低了MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制的复杂度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种较佳的MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制方法流程图；

图3为为本发明实施例提供的MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制装置结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制方法及装置，直接使用用户的信道传输矩阵来进行发端干扰抑制处理，避免了进行特征值分解的运算，降低了MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制的复杂度。

如图1所示，本发明实施例提供的MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制方法包括：

步骤S101、根据各个用户的信道传输矩阵确定多用户联合信道传输矩阵；

步骤S102、对多用户联合信道传输矩阵进行干扰抑制处理。

由于直接利用用户的信道估计得到的信道传输矩阵做干扰抑制处理，所以能够保证用户的等效信道的正交性，不需要进行特征值分解。同时计算的干扰抑制后的矢量能够保证与用户信道的相匹配，获得较好的吞吐量性能。

进一步，由于在用户的接收功率不等的情况下，接收功率较大的用户分配的功率较小，而接收功率较小的用户分配的功率较大，导致用户之间的功率分配不公平，为避免出现用户之间的功率分配不公平的情况，可以在进行干扰抑制处理前，先对每个用户的信道传输矩阵进行范数归一化操作，再通过进行范数归一化后的各个用户的信道传输矩阵确定多用户联合信道传输矩阵。

此时，在步骤S101前，还包括：

对每个用户的信道传输矩阵进行范数归一化操作。

具体的，对每个用户的信道传输矩阵进行范数归一化操作，具体为：

对用户k的信道传输矩阵中的元素h_k进行范数归一化操作得到h_norm，k＝||h_k||，k为正整数。

此时，根据各个用户的信道传输矩阵确定多用户联合信道传输矩阵，具体为：

确定多用户联合信道传输矩阵为： $H_{\mathrm{norm}}={\left[\begin{array}{cccc}{h}_{\mathrm{norm},1}^T& h_{\mathrm{norm},2}^T& \·\·\·\·\·\·& h_{\mathrm{norm},K}^T\end{array}\right]}^T,$ 其中，h_norm，k为范数归一化后的用户k的信道传输矩阵。

步骤S102中，对多用户联合信道传输矩阵进行干扰抑制处理，具体为：

确定进行干扰抑制处理后的赋形矢量D为：D＝H_norm ^HA^*，其中，A＝H_normH_norm ^H，A^*为A的伴随矩阵，H_norm为多用户联合信道传输矩阵，H_norm ^H为H_norm的共轭转制。

若进行了范数归一化处理，则H_norm为范数归一化后的多用户联合信道传输矩阵。

在干扰抑制过程中用信道估计共轭等效代替了特征值矢量，可以保证保证性能不受影响的情况下复杂度有效降低，且在实现方案过程中避免了不必要的除法操作。

为进一步保证赋形矢量的功率不超过天线的发射功率，在进行干扰抑制处理得到赋形矢量后，还包括：

对进行干扰抑制处理后的赋形矢量进行功率处理。

具体的，可以使用最大值归一化的方式进行功率处理：

假设单天线发射功率的最大值为P_max，配对用户数为N，那么为了保证用户间功率相等，每个用户单天线发射功率的最大值为对每个用户分别做功率处理，如对于用户1，计算用户1在每根天线赋形系数功率和得，得到P_i，1(i＝1，2，...N_t，N_t为发射天线数)，然后计算所有发射天线的功率最大值P₁＝max(P_i，1)，进而计算功率因子将用户1的所有赋形矢量都乘以ρ₁得到用户1功率处理后的赋形矢量，其它用户依次类似处理。

较佳的，如图2所示，本发明实施例提供的MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制方法包括：

步骤S201、对每个用户的信道传输矩阵做范数归一化操作，即：h_norm，k＝||h_k||；

步骤S202、组成多用户联合信道传输矩阵：

$H_{\mathrm{norm}}={\left[\begin{array}{cccc}{h}_{\mathrm{norm},1}^T& h_{\mathrm{norm},2}^T& \·\·\·\·\·\·& h_{\mathrm{norm},K}^T\end{array}\right]}^T;$

步骤S203、对多用户联合信道传输矩阵做干扰抑制处理获得干扰抑制之后的赋形矢量D：D＝H_norm ^HA^*，其中，A＝H_normH_norm ^H，A^*为A的伴随矩阵；

步骤S204、对赋形矢量D进行功率处理，保证总发射功率及单天线发射功率不超标。

本发明实施例还相应提供一种MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制装置，如图3所示，包括：

矩阵确定单元301，用于根据各个用户的信道传输矩阵确定多用户联合信道传输矩阵；

干扰抑制单元302，用于对多用户联合信道传输矩阵进行干扰抑制处理。

其中，矩阵确定单元301还用于：

在根据各个用户的信道传输矩阵确定多用户联合信道传输矩阵前，对每个用户的信道传输矩阵进行范数归一化操作。

矩阵确定单元301对每个用户的信道传输矩阵进行范数归一化操作，具体为：

对用户k的信道传输矩阵中的元素h_k进行范数归一化操作得到h_norm，k＝||h_k||，k为正整数。

矩阵确定单元301具体用于：

确定多用户联合信道传输矩阵为： $H_{\mathrm{norm}}={\left[\begin{array}{cccc}{h}_{\mathrm{norm},1}^T& h_{\mathrm{norm},2}^T& \·\·\·\·\·\·& h_{\mathrm{norm},K}^T\end{array}\right]}^T,$ 其中，h_norm，k为范数归一化后的用户k的信道传输矩阵。

干扰抑制单元302具体用于：

确定进行干扰抑制处理后的赋形矢量D为：D＝H_norm ^HA^*，其中，A＝H_normH_norm ^H，A^*为A的伴随矩阵，H_norm为多用户联合信道传输矩阵。

进一步，干扰抑制单元还用于：

对进行干扰抑制处理后的赋形矢量进行功率处理。

本发明实施例提供一种MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制方法及装置，直接使用用户的信道传输矩阵来进行发端干扰抑制处理，避免了进行特征值分解的运算，降低了MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制的复杂度。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种MU-MIM0波束赋形发端干扰抑制方法，其特征在于，包括：

根据各个用户的信道传输矩阵确定多用户联合信道传输矩阵；

对所述多用户联合信道传输矩阵进行干扰抑制处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各个用户的信道传输矩阵确定多用户联合信道传输矩阵前，还包括：

对每个用户的信道传输矩阵进行范数归一化操作。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对每个用户的信道传输矩阵进行范数归一化操作，具体为：

对用户k的信道传输矩阵中的元素h_k进行范数归一化操作得到h_norm，k＝||h_k||，k为正整数。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据各个用户的信道传输矩阵确定多用户联合信道传输矩阵，具体为：

确定多用户联合信道传输矩阵为： $H_{\mathrm{norm}}={\left[\begin{array}{cccc}{h}_{\mathrm{norm},1}^T& h_{\mathrm{norm},2}^T& \·\·\·\·\·\·& h_{\mathrm{norm},K}^T\end{array}\right]}^T,$ 其中，h_norm，k为范数归一化后的用户k的信道传输矩阵。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述多用户联合信道传输矩阵进行干扰抑制处理，具体为：

确定进行干扰抑制处理后的赋形矢量D为：D＝H_norm ^HA^*，其中，A＝H_normH_norm ^H，A^*为A的伴随矩阵，H_norm为所述多用户联合信道传输矩阵。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

对进行干扰抑制处理后的赋形矢量进行功率处理。

7.一种MU-MIMO波束赋形发端干扰抑制装置，其特征在于，包括：

矩阵确定单元，用于根据各个用户的信道传输矩阵确定多用户联合信道传输矩阵；

干扰抑制单元，用于对所述多用户联合信道传输矩阵进行干扰抑制处理。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述矩阵确定单元还用于：

在根据各个用户的信道传输矩阵确定多用户联合信道传输矩阵前，对每个用户的信道传输矩阵进行范数归一化操作。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述矩阵确定单元对每个用户的信道传输矩阵进行范数归一化操作，具体为：

对用户k的信道传输矩阵中的元素h_k进行范数归一化操作得到h_norm，k＝||h_k||，k为正整数。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述矩阵确定单元具体用于：

确定多用户联合信道传输矩阵为： $H_{\mathrm{norm}}={\left[\begin{array}{cccc}{h}_{\mathrm{norm},1}^T& h_{\mathrm{norm},2}^T& \·\·\·\·\·\·& h_{\mathrm{norm},K}^T\end{array}\right]}^T,$ 其中，h_norm，k为范数归一化后的用户k的信道传输矩阵。

11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述干扰抑制单元具体用于：

确定进行干扰抑制处理后的赋形矢量D为：D＝H_norm ^HA^*，其中，A＝H_normH_norm ^H，A^*为A的伴随矩阵，H_norm为所述多用户联合信道传输矩阵。

12.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述干扰抑制单元还用于：

对进行干扰抑制处理后的赋形矢量进行功率处理。