CN104683005B - 干扰抑制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种干扰抑制方法及装置。该方法包括：根据信道衰落矩阵确定预编码矩阵，信道衰落矩阵为N×M维矩阵，M为发射端备选设备天线根数，Ｎ为接收端设备天线根数，信道衰落矩阵内各元素表征发射端备选设备各天线发射信号到接收端设备各天线的信道衰落；根据预编码矩阵、发射端备选设备的信号功率及信号到接收端设备的信道衰落矩阵获取接收基向量；根据接收基向量确定接收子空间，并在接收子空间中接收发射端选定设备发送的信号，发射端选定设备为接收端设备从发射端备选设备与层数对中选取的满足预设干扰泄漏条件的设备。本发明实施例实现了接收端设备高效接收本小区设备发送的信号，有较高的接收信干噪比及传输速率。

Description

干扰抑制方法及装置
技术领域
本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种干扰抑制方法及装置。
背景技术
在小区边缘，同时存在着来自于本小区和邻近小区的信号。来自相邻小区的信号对本小区构成小区间干扰（Adjacent Cell Interference，简称：ACI），从而严重影响通信质量。
为抑制ACI，现有技术采用机会干扰对齐（Opportunistic InterferenceAlignment，简称：OIA）技术，使得基站接收的有用信号功率尽可能地高。在这里，以同构网络的上行传输为例进行说明。在上行传输过程中，各基站预先设置自身的接收基向量，各接收基向量用于确定接收本小区用户设备在当前时频资源块上发送来的信号的接收子空间；同时，计算本基站所接收的各非本小区用户设备发送的信号（即干扰信号）功率，并将这些干扰功率信息发送给其它基站，完成各基站间干扰功率信息的互换，以实现各基站对本小区用户设备干扰泄漏值的获取；之后，各基站可以从本小区用户设备中选择干扰泄漏值最小的用户设备，在接收子空间中对选择的用户设备所发送的信号进行接收，从而实现在上行传输过程中对ACI的抑制。
该现有技术中，本小区用户设备的信号能量仍然会有部分泄露，导致用户设备与基站间通信质量的降低。
发明内容
本发明实施例提供一种干扰抑制方法及装置，解决由于ACI导致基站接收本基站用户设备的信号效率低的问题，以实现基站高效接收本小区用户设备发送的信号，获得较高的接收信干噪比。
第一方面，本发明实施例提供一种干扰抑制方法，包括：
根据信道衰落矩阵确定预编码矩阵，所述信道衰落矩阵为N×M维矩阵，其中，M为发射端备选设备天线根数，Ｎ为接收端设备天线根数，M和N均为正整数，所述信道衰落矩阵内各元素用于表征所述发射端备选设备各天线发射信号到所述接收端设备各天线的信道衰落；
根据所述预编码矩阵、发射端备选设备的信号功率及所述信号到所述接收端设备的信道衰落矩阵获取接收基向量；
根据所述接收基向量确定接收子空间，并在所述接收子空间中接收发射端选定设备发送的信号，所述发射端选定设备为所述接收端设备从发射端备选设备与层数对中选取的满足预设干扰泄漏条件的设备。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述根据信道衰落矩阵确定预编码矩阵，包括：
对所述信道衰落矩阵进行奇异值分解，则所述预编码矩阵为所述奇异值分解后的min(M,N)个最大的特征值对应的min(M,N)个右奇异向量组成的矩阵，其中，min(M,N)表示取M和N中较小的值。
结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，根据所述预编码矩阵、发射端备选设备的信号功率及所述信号到所述接收端设备的信道衰落矩阵获取接收基向量，包括：
根据所述预编码矩阵、发射端备选设备的信号功率及所述信号到所述接收端设备的信道衰落矩阵，获取满足如下所示表达式的接收矩阵作为接收基向量：
其中，U是N×S维的复矩阵，S表示所述接收端设备需要接收的信号流的流数；上标H表示共轭转置；表示在所有满足条件UHU=I的U中求所述矩阵函数最大值，I为单位矩阵；arg表示求所述矩阵函数取得最大值时对应的自变量值Um；k为所述发射端备选设备的编号，1≤k≤μ(m)，t为所述发射端备选设备的预编码矩阵中各列的编号，即空间上复用的min(M,N)层的编号，1≤t≤min(M,N)，μ(m)表示m所服务的发射端备选设备的集合，A={(k,t):1≤k≤μ(m),1≤t≤min(M,N)}表示所有可能的发射端备选设备与层数对的集合；vk,t表示第k个所述发射端备选设备的预编码矩阵的第t列，Pk,t为第k个所述发射端备选设备在空间的第t层上的发送功率，所述信号到m途经的信道衰落矩阵为Hmk；Σ表示求和计算。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述接收矩阵为的S个最大的特征值对应的特征向量组成的矩阵。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述接收端设备包括宏接收端设备和微接收端设备，所述发射端备选设备包括宏发射端备选设备和微发射端备选设备；
则根据所述预编码矩阵、发射端备选设备的信号功率及所述信号到所述基站的信道衰落矩阵获取接收基向量，包括：
宏接收端设备根据预设规则确定预设数量的宏发射端备选设备与层数对；
所述宏接收端设备根据所述宏发射端备选设备到宏接收端设备的信道衰落矩阵和所述宏发射端备选设备对应的预编码矩阵，获取所述宏接收端设备的接收基向量；
所述微接收端设备根据所述宏发射端备选设备到微接收端设备的信道衰落矩阵和所述宏发射端备选设备对应的预编码矩阵，获取所述微接收端设备的接收基向量。
结合第一方面、第一方面的第一种至第四种可能的实现方式中的任意一种，在第一方面的第五种可能的实现方式中，根据所述接收基向量确定接收子空间，并在所述接收子空间中接收发射端选定设备发送的信号之前，还包括：
计算所述发射端备选设备与层数对的干扰泄漏值。
结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，计算所述发射端备选设备与层数对的干扰泄漏值，包括：
根据如下式子计算所述发射端备选设备在第t空间层上传输产生的干扰泄漏值：
其中，Um为接收端设备m的接收矩阵，上标H表示共轭转置；k为所述发射端备选设备的编号，1≤k≤μ(m)，t为所述发射端备选设备的预编码矩阵中各列的编号，即空间上复用的min(M,N)层的编号，1≤t≤min(M,N)，vk,t表示第k个所述发射端备选设备的预编码矩阵的第t列，Pk,t为第k个所述发射端备选设备在空间的第t层上的发送功率，所述信号到m途径的信道衰落矩阵为Hmk；ILk,t为当发射端设备k在第t层上传输时，在各不为k服务的接收端设备处产生的干扰泄漏值；β(k)表示为k服务的接收端设备；表示对UHHmkvk,t计算F-范数；Σ表示求和计算。
结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，计算所述发射端备选设备与层数对的干扰泄漏值之后，还包括：
根据计算得到的所述干扰泄漏值，选取发射端备选设备与层数对中满足预设干扰泄漏条件的设备作为发射端选定设备。
结合第一方面的第七种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述预设干扰泄漏条件包括：
干扰泄漏值最小；或所述预设干扰泄漏条件为一预设值，小于等于所述预设值的干扰泄漏值均为满足所述预设干扰泄漏条件。
第二方面，本发明实施例提供一种干扰抑制装置，包括：
确定模块，用于根据信道衰落矩阵确定预编码矩阵，所述信道衰落矩阵为N×M维矩阵，其中，M为发射端备选设备天线根数，Ｎ为接收端设备天线根数，M和N均为正整数，所述信道衰落矩阵内各元素用于表征所述发射端备选设备各天线发射信号到所述接收端设备各天线的信道衰落；
获取模块，用于根据所述预编码矩阵、发射端备选设备的信号功率及所述信号到所述接收端设备的信道衰落矩阵获取接收基向量；
接收模块，用于根据所述接收基向量确定接收子空间，并在所述接收子空间中接收发射端选定设备发送的信号，所述发射端选定设备为所述接收端设备从发射端备选设备与层数对中选取的满足预设干扰泄漏条件的设备。
结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述确定模块具体用于：
对所述信道衰落矩阵进行奇异值分解，则所述预编码矩阵为所述奇异值分解后的min(M,N)个最大的特征值对应的min(M,N)个右奇异向量组成的矩阵，其中，min(M,N)表示取M和N中较小的值。
结合第二方面，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述获取模块具体用于：
根据所述预编码矩阵、发射端备选设备的信号功率及所述信号到所述接收端设备的信道衰落矩阵，获取满足如下所示表达式的接收矩阵作为接收基向量：
其中，U是N×S维的复矩阵，S表示所述接收端设备需要接收的信号流的流数；上标H表示共轭转置；表示在所有满足条件UHU=I的U中求所述矩阵函数最大值，I为单位矩阵；arg表示求所述矩阵函数取得最大值时对应的自变量值Um；k为所述发射端备选设备的编号，1≤k≤μ(m)，t为所述发射端备选设备的预编码矩阵中各列的编号，即空间上复用的min(M,N)层的编号，1≤t≤min(M,N)，μ(m)表示m所服务的发射端备选设备的集合，A={(k,t):1≤k≤μ(m),1≤t≤min(M,N)}表示所有可能的发射端备选设备与层数对的集合；vk,t表示第k个所述发射端备选设备的预编码矩阵的第t列，Pk,t为第k个所述发射端备选设备在空间的第t层上的发送功率，所述信号到m途经的信道衰落矩阵为Hmk；Σ表示求和计算。
结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述接收矩阵为的S个最大的特征值对应的特征向量组成的矩阵。
结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述接收端设备包括宏接收端设备和微接收端设备，所述发射端备选设备包括宏发射端备选设备和微发射端备选设备；
则所述获取模块包括：
确定单元，用于根据预设规则确定预设数量的宏发射端备选设备与层数对；
第一获取单元，用于根据所述宏发射端备选设备到宏接收端设备的信道衰落矩阵和所述宏发射端备选设备对应的预编码矩阵，获取所述宏接收端设备的接收基向量；
第二获取单元，用于根据所述宏发射端备选设备到微接收端设备的信道衰落矩阵和所述宏发射端备选设备对应的预编码矩阵，获取所述微接收端设备的接收基向量。
结合第二方面、第二方面的第一种至第四种可能的实现方式中的任意一种，在第二方面的第五种可能的实现方式中，还包括：
计算模块，用于计算所述发射端备选设备与层数对的干扰泄漏值。
结合第二方面的第五种可能的实现方式，在第二方面的第六种可能的实现方式中，所述计算模块具体用于：
根据如下式子计算所述发射端备选设备在第t空间层上传输产生的干扰泄漏值：
其中，Um为接收端设备m的接收矩阵，上标H表示共轭转置；k为所述发射端备选设备的编号，1≤k≤μ(m)，t为所述发射端备选设备的预编码矩阵中各列的编号，即空间上复用的min(M,N)层的编号，1≤t≤min(M,N)，vk,t表示第k个所述发射端备选设备的预编码矩阵的第t列，Pk,t为第k个所述发射端备选设备在空间的第t层上的发送功率，所述信号到m途径的信道衰落矩阵为Hmk；ILk,t为当发射端设备k在第t层上传输时，在各不为k服务的接收端设备处产生的干扰泄漏值；β(k)表示为k服务的接收端设备；表示对UHHmkvk,t计算F-范数；Σ表示求和计算。
结合第二方面的第六种可能的实现方式，在第二方面的第七种可能的实现方式中，还包括：
选择模块，用于根据计算得到的所述干扰泄漏值，选取发射端备选设备与层数对中满足预设干扰泄漏条件的设备作为发射端选定设备。
结合第二方面的第七种可能的实现方式，在第二方面的第八种可能的实现方式中，所述预设干扰泄漏条件包括：
干扰泄漏值最小；或所述预设干扰泄漏条件为一预设值，小于等于所述预设值的干扰泄漏值均为满足所述预设干扰泄漏条件。
本发明实施例提供的干扰抑制方法及装置，可以抑制ACI，实现了接收端设备高效接收本小区发射端选定设备发送的信号，并可获得较高的接收信干噪比及传输速率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明干扰抑制方法实施例一的流程图；
图2为本发明实施例应用场景中同构网络的示例图；
图3为本发明实施例应用场景中异构网络的示例图；
图4为本发明干扰抑制方法实施例二的流程图；
图5为本发明干扰抑制装置实施例一的结构示意图；
图6为本发明干扰抑制装置实施例二的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明干扰抑制方法实施例一的流程图，如图1所示，本发明实施例提供的干扰抑制方法可以由干扰抑制装置执行，该装置可以通过软件和/或硬件实现，集成在基站或用户设备中。本实施例提供的干扰抑制方法，包括：
步骤101、根据信道衰落矩阵确定预编码矩阵。
其中，信道衰落矩阵为N×M维矩阵，其中，M为发射端备选设备天线根数，Ｎ为接收端设备天线根数，M和N均为正整数，该信道衰落矩阵内各元素用于表征所述发射端备选设备各天线发射信号到所述基站各天线的信道衰落。在具体实现过程中，在基站作为接收端设备时，该发射端备选设备包括基站自身所服务的用户设备，即本小区用户设备，以及相邻小区用户设备；在用户设备作为接收端设备时，该发射端备选设备包括为用户设备自身所在范围服务的基站，以及相邻小区基站。
本领域技术人员可以理解，每一个发送端备选设备都对应一个预编码矩阵。例如，在基站作为接收端设备时，该预编码矩阵是基站根据信道估计所得的信道衰落矩阵确定的，并且，基站将该预编码矩阵发送给对应的用户设备，由用户设备对待发送的信号进行预处理，以方便基站接收后进行信号检测。
步骤102、根据所述预编码矩阵、发射端备选设备的信号功率及所述信号到所述接收端设备的信道衰落矩阵获取接收基向量。
与现有技术类似，各接收端设备首先要确定接收基向量，但不同于现有技术的是，本发明中的接收端设备的接收基向量不是随意选取的，还需考虑接收基向量与发射端备选设备所发送信号的匹配，使得发射端备选设备发送的信号尽可能多的落在接收基向量张成的接收子空间中。
另外，由于信道状态信息（Channel State Information，简称：CSI）、预编码矩阵和接收基向量等因素会影响信号的传输速率，因此，在接收基向量与信号较匹配时，有利于获得更高的传输速率。
步骤103、根据所述接收基向量确定接收子空间，并在所述接收子空间中接收发射端选定设备发送的信号。
其中，发射端选定设备为接收端设备从发射端备选设备与层数对中选取的满足预设干扰泄漏条件的设备，该预设干扰泄漏条件可以是干扰泄漏值最小，干扰泄漏值最小的发射端备选设备与层数对作为发射端选定设备；或者，预设干扰泄漏条件是一预设值，干扰泄漏值小于等于该预设值的干扰泄漏值均为满足预设干扰泄漏条件，此时，满足该预设干扰泄漏条件的发射端备选设备与层数对作为发射端选定设备。
由于发射端备选设备多天线的存在，每个发射端备选设备最多可以在空间上复用min(M,N)层，其中，min表示比较数值M和N的大小，取数值较小的作为发射端备选设备的复用层数，例如，用t表示某发射端备选设备k在空间上复用min(M,N)层中的任意一层，则(k,t)即表示发射端备选设备与层数对，表示k在第t层上向其对应的接收端设备发送信号。
在具体实现过程中，接收端设备，例如，基站，将确定的预编码矩阵告知对应的发射端选定设备，发射端选定设备使用对应的预编码矩阵发送信号；基站接收该信号后，采用各种传统的线性检测算法恢复出所服务的发射端选定设备的发送数据。
本发明实施例提供的干扰抑制方法，可以抑制ACI，避免由于ACI导致接收端设备，例如基站（Base Station，简称：BS），接收发射端选定设备，例如，用户设备（UserEquipment，简称：UE），信号效率低的问题，以实现接收端设备高效接收本小区发射端选定设备发送的信号，获得较高的接收信干噪比及传输速率。
本实施例提供的干扰抑制方法可以应用在同构网络或异构网络中，其中，同构网络中包括宏基站（Macro Site，简称：MBS）和宏用户设备（Macro User Equipment，简称：MUE）；异构网络中包括MBS、MUE、微基站（Pico Site，简称：PBS）和微用户设备（Pico UserEquipment，简称：PUE）。其中，宏基站的高功率较高，覆盖范围较小；微基站的功率较低，覆盖范围较小。每个基站向若干用户提供接入服务。
下面采用几个具体的实施例，对图1所示方法实施例的技术方案进行详细说明。该些实施例中采用基站作为接收端设备，用户设备作为发射端备选设备和发射端选定设备，本领域技术人员可以将发射端和接收端相互置换，即用户设备作为接收端设备，而基站作为发射端备选设备和发射端选定设备，两种场景中方法原理和实现方式类似。
图2为本发明实施例应用场景中同构网络的示例图。如图2所示，该同构结构包括宏用户设备MUE1、MUE2、…、MUE9和MUE10，以及宏基站MBS1、MBS2和MBS3。本领域技术人员可以理解，在具体实现过程中，同构结构可以包括多个MUE或MBS，不限于本实施例中的个数。为了便于说明，本实施例以宏基站m和宏用户设备k为例进行说明，其中，宏基站m为图2所示的宏用户设备中的任意一个，宏用户设备k为图2所示的宏基站中的任意一个。如图2所示，每个基站服务的范围为以基站所处的地理位置为中心的虚线范围，以MBS1为例，服务范围覆盖MUE2和MUE5，MUE1和MUE8在MBS1服务边缘地带。
首先，本实施例对步骤101中的根据信道衰落矩阵确定预编码矩阵进行详细说明。
现有技术中，基站配备N根天线，用户设备配备一根天线，在当前时频资源块上，认为信道呈平坦衰落，用户设备l以功率Pl向为自己服务的基站m发送信号xl，其中，该发送信号到基站m所经历的信道衰落记为Hlm，该信道衰落是根据信道估计获取的，此时，Hlm为N×1维向量；定义A为当前时频资源块上发送信号的所有用户设备的集合，μ(m)表示基站m所服务的用户设备的集合，β(l)表示为用户设备l服务的基站，则基站m接收到的信号可以表示为：
上式中，符号表示取其左右两部分的交集，符号“/”表示取其左右两部分的差集，nm表示基站m处的噪声向量。
而在本发明实施例中，与现有技术相对应，发射端备选设备为用户设备，接收端设备为基站，则本发明与现有技术的区别在于：发射端备选设备配备M根天线，此时，由于发射端备选设备多天线的存在，每个发射端备选设备最多可以在空间上复用min(M,N)层，其中，min表示比较数值M和N的大小，取数值较小的作为发射端备选设备的复用层数。
假设k为所述发射端备选设备的编号，1≤k≤μ(m)，t为所述发射端备选设备的预编码矩阵中各列的编号，即空间上复用的min(M,N)层的编号，1≤t≤min(M,N)，μ(m)表示接收端设备，即基站m所服务的发射端备选设备的集合，A={(k,t):1≤k≤μ(m),1≤t≤min(M,N)}表示所有可能的发射端备选设备与层数对的集合；vk,t表示第k个所述发射端备选设备的预编码矩阵的第t列，Pk,t为第k个所述发射端备选设备在空间的第t层上的发送功率，所述信号到m途经的信道衰落矩阵为Hmk。
第k发射端备选设备在空间的第t层上以功率Pk,t向为自己服务的基站m发送信号xk,t，对应预编码矩阵的第t列vk,t，则本发明中基站m接收到的信号可以表示为：
比较公式(1)和公式(2)，易知：多天线发射端备选设备在发送信号前，首先利用预编码矩阵对待发送信号进行预编码处理，其中，预编码矩阵为根据信道估计获取的信道衰落矩阵确定的，包括：对所述信道衰落矩阵进行奇异值分解，则所述预编码矩阵为所述奇异值分解后的min(M,N)个最大的特征值对应的min(M,N)个右奇异向量组成的矩阵，其中，min(M,N)表示取M和N中较小的值。
具体地，预编码矩阵采用如下方式生成：
基站根据信道估计，获取其所服务的用户设备到自己经历的信道衰落矩阵，例如，发射端备选设备k到为其服务的基站m经历的信道衰落矩阵Hmk，对Hmk进行奇异值分解（Singular Value Decomposition，简称：SVD）得到：
其中，Umk为M×M酉矩阵；Vmk为N×N酉矩阵，其上标H表示矩阵共轭转置运算；Λmk为M×N对角矩阵，主对角线元素为由Hmk的奇异值构成，不失一般性，令各奇异值降序排列，则Vmk的第t列向量vk,t正是对应Hmk的第t大的奇异值的右奇异向量，且是归一的。
在步骤102中，根据预编码矩阵、发射端备选设备的信号功率及该信号到接收端设备的信道衰落矩阵获取接收基向量，可以通过以下方式实现：
基站接收的本小区内发射端备选设备k所发送信号中有用信号的总和为根据如下公式获取接收矩阵，将所述接收矩阵中各列向量作为所述接收基向量：
其中，Um为所述接收矩阵；表示计算得到满足[]中部分取值最大时U的取值大小作为Um的值；U是N×S维的复矩阵，S表示所述接收端设备需要接收的信号流的流数；上标H表示共轭转置；I为单位向量；表示对UHHmkvk,t计算F-范数；μ(m)表示m所服务的用户设备的集合；Σ表示求和计算。
将公式(4)第二行展开得到：
根据约束最优化的相关知识可知，要让式子(5)中左右部分取到最大值的U应当是矩阵的S个最大的特征值对应的特征向量所组成的矩阵，将该矩阵作为基站的接收矩阵，其各列向量作为基站每根天线的接收基向量，其中，S为集合中元素的个数，即基站m需要同时接收的信号流的流数，假设在当前时频资源块上，基站与其所服务的用户设备之间最多同时有S<N个信号流在传输。
在步骤103中的根据所述接收基向量确定接收子空间，并在所述接收子空间中接收发射端选定设备发送的信号之前，还可以包括：计算所述发射端备选设备与层数对的干扰泄漏值。
与现有技术类似，计算所述发射端备选设备与层数对的干扰泄漏值。如公式(2)中列出的基站m接收到的信号，根据如下式子计算发射端备选设备k在第t空间层上传输产生的干扰泄漏值：
其中，Um为接收端设备m的接收矩阵，上标H表示共轭转置；k为所述发射端备选设备的编号，1≤k≤μ(m)，t为所述发射端备选设备的预编码矩阵中各列的编号，即空间上复用的min(M,N)层的编号，1≤t≤min(M,N)，vk,t表示第k个所述发射端备选设备的预编码矩阵的第t列，Pk,t为第k个所述发射端备选设备在空间的第t层上的发送功率，所述信号到m途径的信道衰落矩阵为Hmk；ILk,t为当发射端设备k在第t层上传输时，在各不为k服务的接收端设备处产生的干扰泄漏值；β(k)表示为k服务的接收端设备；表示对UHHmkvk,t计算F-范数；Σ表示求和计算。
在基站获取各发射端备选设备在min(M,N)层中任一层上传输产生的干扰泄漏值之后，基站之间彼此交换发射端备选设备的干扰泄漏值，使得各基站获取到每一个发射端备选设备的干扰泄漏值。最后，基站遍历自己服务的所有发射端备选设备与层数对(k,t)，根据计算得到的所述干扰泄漏值，选取发射端备选设备与层数对中满足预设干扰泄漏条件的设备作为发射端选定设备，对该发射端选定设备发送的信号在接收基向量确定的接收子空间中进行接收。
本发明实施例提供的干扰抑制方法，通过与发射侧发送信号所匹配的接收基向量的获取，以及发射端备选设备中满足预设干扰泄漏条件的设备的选取，实现ACI的抑制，与现有技术相比，提高了本小区信号的接收信干噪比，有利于获得更高的传输速率；同时，考虑用户设备配备多天线的多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，简称：MIMO）场景，使得本发明实施例提供的干扰抑制方法适用于多天线场景。
图3为本发明实施例应用场景中异构网络的示例图。如图3所示，该异构结构包括宏基站MBS，微基站PBS1、PBS2和PBS3，以及宏用户设备和微用户设备，这里，统一表示为UE1、UE2、…、UE9和UE10。由图3可见，UE5、UE8和UE9为宏用户设备，落在微基站PBSj,，j=1,2,3服务范围的为微用户设备，例如，UE1和UE2在PBS1服务范围内，是PBS1的微用户设备。本领域技术人员可以理解，在具体实现过程中，异构结构可以包括多个UE、PBS或MBS，不限于本实施例中的个数。
本实施例中，接收端设备包括宏接收端设备和微接收端设备，发射端备选设备包括宏发射端备选设备和微发射端备选设备。其中，宏接收端设备为宏基站，微接收端设备为微基站，宏发射端备选设备为宏用户设备，微发射端备选设备为微用户设备。
仍设定所有的基站配备N根天线，所有的用户设备配备M根天线。在本实施例中考虑异构网络的分层结构，通常希望微基站对于宏基站来说是透明的，即宏基站与宏用户设备间的传输完全不考虑微基站与微用户设备的存在，因此，首先应考虑消除层间干扰，即微用户设备对宏用户设备的干扰和宏用户设备对微基站的干扰；之后，再消除层内干扰，即微用户设备对非服务微基站的干扰。如图4所示，本实施例具体实现流程如下：
步骤401、根据信道衰落矩阵确定预编码矩阵。
本步骤可参照上述实施例中步骤101所示，本实施例不再赘述。
步骤402、宏基站根据预设规则确定预设数量的宏用户设备。
宏基站根据某种预设准则选定预设数量的宏用户设备与层数对(k,t)，其中，预设规则与预设数量可以根据需求设定，这里不对其进行限制。将选定的宏用户设备与层数对记为其中， 表示Sm个宏用户设备，分别表示Sm个宏用户设备的空间上复用min(M,N)层中的编号。
步骤403、宏基站根据所述宏用户设备到宏基站的信道衰落矩阵和所述宏用户设备对应的预编码矩阵，获取所述宏基站的接收基向量。
具体地，在步骤402选择的Sm个宏用户设备将落在接收子空间
中，其中，表示选中的宏用户设备到宏基站MBS所经历的信道衰落矩阵，i介于1到Sm之间；
对矩阵求解获取宏基站的接收基向量，例如，可以对该矩阵做施密特正交化，得到Sm个正交归一化的N维向量作为宏基站的接收基向量BMBS，也可以通过其它手段，例如求解方程组等获取接收基向量BMBS。
步骤404、微基站根据所述宏用户设备到微基站的信道衰落矩阵和所述宏用户设备对应的预编码矩阵，获取所述微基站的接收基向量。
具体地，计算宏用户设备在微基站PBSj,j=1,2,3，处占据的接收子空间
其中表示选中的宏用户设备MUE到微基站PBSj所经历的信道衰落矩阵；
求解矩阵获取微基站的接收基向量，例如，采用奇异值分解或方程组求解的方式获取接收基向量，如选择奇异值分解后的SP个零奇异值对应的左奇异向量作为微基站PBSj的接收基向量，Sm与SP之和小于等于N。
其中，步骤402～步骤404是对步骤102的进一步细化，且步骤404与步骤402、步骤403之间无时序关系，即步骤404可以与步骤402或步骤403并行执行，也可以先后执行。
步骤405、计算发射端备选设备与层数对的干扰泄漏值。
该步骤中，发射端备选设备包括宏用户设备和微用户设备。参照上述实施例中计算干扰泄漏值的方法，分别计算微用户设备和宏用户设备，即图3所示的UE1、UE2、…、UE9和UE10，的干扰泄漏值。
步骤406、根据计算得到的所述干扰泄漏值，选取发射端备选设备与层数对中满足预设干扰泄漏条件的设备作为发射端选定设备。
其中，所述预设干扰泄漏条件包括：干扰泄漏值最小；或所述预设干扰泄漏条件为一预设值，小于等于所述预设值的干扰泄漏值均为满足所述预设干扰泄漏条件。
步骤407、根据所述接收基向量确定接收子空间，并在所述接收子空间中接收发射端选定设备发送的信号。
本步骤可参照上述实施例中步骤103所示，本实施例不再赘述。
本发明实施例干扰抑制方法，考虑异构网络中宏基站接收基向量的选择，以及发射端备选设备配备多天线的MIMO场景，与现有技术相比，提高了本小区信号的接收信干噪比，有利于获得更高的传输速率，此外也使得本发明提供的干扰抑制方法适用于多天线场景。此外，本实施例中给出的异构网络中的技术方案，使得微基站和微用户设备完全对宏基站透明，即宏基站可以忽略微基站和微用户设备的存在，从而使得微基站的布置无需与宏基站进行协调，降低了异构网络布网的难度。
图5为本发明干扰抑制装置实施例一的结构示意图，本实施例的装置可集成在基站或用户设备中，如图5所示，本实施例的装置包括确定模块51、获取模块52和接收模块53。
其中，确定模块51用于根据信道衰落矩阵确定预编码矩阵，所述信道衰落矩阵为N×M维矩阵，其中，M为发射端备选设备天线根数，Ｎ为接收端设备天线根数，M和N均为正整数，所述信道衰落矩阵内各元素用于表征所述发射端备选设备各天线发射信号到所述接收端设备各天线的信道衰落；获取模块52用于根据所述预编码矩阵、发射端备选设备的信号功率及所述信号到所述接收端设备的信道衰落矩阵获取接收基向量；接收模块53用于根据所述接收基向量确定接收子空间，并在所述接收子空间中接收发射端选定设备发送的信号，所述发射端选定设备为所述接收端设备从发射端备选设备与层数对中选取的满足预设干扰泄漏条件的设备。
本实施例的干扰抑制装置，可以用于干扰抑制方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
在上述实施例中，确定模块51可以具体用于：对所述信道衰落矩阵进行奇异值分解，则所述预编码矩阵为所述奇异值分解后的min(M,N)个最大的特征值对应的min(M,N)个右奇异向量组成的矩阵，其中，min(M,N)表示取M和N中较小的值。
进一步地，获取模块52可以具体用于：根据所述预编码矩阵、发射端备选设备的信号功率及所述信号到所述接收端设备的信道衰落矩阵，获取满足如下所示表达式的接收矩阵作为接收基向量：
其中，U是N×S维的复矩阵，S表示所述接收端设备需要接收的信号流的流数；上标H表示共轭转置；表示在所有满足条件UHU=I的U中求所述矩阵函数最大值，I为单位矩阵；arg表示求所述矩阵函数取得最大值时对应的自变量值Um；k为所述发射端备选设备的编号，1≤k≤μ(m)，t为所述发射端备选设备的预编码矩阵中各列的编号，即空间上复用的min(M,N)层的编号，1≤t≤min(M,N)，μ(m)表示m所服务的发射端备选设备的集合，A={(k,t):1≤k≤μ(m),1≤t≤min(M,N)}表示所有可能的发射端备选设备与层数对的集合；vk,t表示第k个所述发射端备选设备的预编码矩阵的第t列，Pk,t为第k个所述发射端备选设备在空间的第t层上的发送功率，所述信号到m途经的信道衰落矩阵为Hmk；Σ表示求和计算。
其中，所述接收矩阵可以为的S个最大的特征值对应的特征向量组成的矩阵，也可以通过其它方式获取。
在图5的基础上，接收端设备可以包括宏接收端设备和微接收端设备，发射端备选设备可包括宏发射端备选设备和微发射端备选设备。本实施例中，采用宏基站作为宏接收端设备，微基站作为微接收端设备，宏用户设备作为宏发射端备选设备，微用户设备作为微发射端备选设备。
图6为本发明干扰抑制装置实施例二的结构示意图，如图6所示，获取模块52可包括：
确定单元521用于根据预设规则确定预设数量的宏发射端备选设备与层数对；第一获取单元522用于根据所述宏发射端备选设备到宏接收端设备的信道衰落矩阵和所述宏发射端备选设备对应的预编码矩阵，获取所述宏接收端设备的接收基向量；第二获取单元523用于根据所述宏发射端备选设备到微接收端设备的信道衰落矩阵和所述宏发射端备选设备对应的预编码矩阵，获取所述微接收端设备的接收基向量。
本实施例的装置用于执行图4所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
在上述基础上，本实施例中的干扰抑制装置还可以包括：计算模块61用于计算所述发射端备选设备与层数对的干扰泄漏值。
根据如下式子计算所述发射端备选设备在第t空间层上传输产生的干扰泄漏值：
其中，Um为接收端设备m的接收矩阵，上标H表示共轭转置；k为所述发射端备选设备的编号，1≤k≤μ(m)，t为所述发射端备选设备的预编码矩阵中各列的编号，即空间上复用的min(M,N)层的编号，1≤t≤min(M,N)，vk,t表示第k个所述发射端备选设备的预编码矩阵的第t列，Pk,t为第k个所述发射端备选设备在空间的第t层上的发送功率，所述信号到m途径的信道衰落矩阵为Hmk；ILk,t为当发射端设备k在第t层上传输时，在各不为k服务的接收端设备处产生的干扰泄漏值；β(k)表示为k服务的接收端设备；表示对UHHmkvk,t计算F-范数；Σ表示求和计算。
进一步地，该干扰抑制装置还可以包括：选择模块62，用于根据计算得到的所述干扰泄漏值，选取发射端备选设备与层数对中满足预设干扰泄漏条件的设备作为发射端选定设备。其中，所述预设干扰泄漏条件可包括：干扰泄漏值最小；或所述预设干扰泄漏条件为一预设值，小于等于所述预设值的干扰泄漏值均为满足所述预设干扰泄漏条件。
本发明实施例干扰抑制装置，考虑异构网络中宏基站接收基向量的选择，以及发射端备选设备配备多天线的MIMO场景，与现有技术相比，提高了本小区信号的接收信干噪比，有利于获得更高的传输速率，此外也使得本发明提供的干扰抑制方法适用于多天线场景。此外，本实施例中给出的异构网络中的技术方案，使得微基站和微用户设备完全对宏基站透明，即宏基站可以忽略微基站和微用户设备的存在，从而使得微基站的布置无需与宏基站进行协调，降低了异构网络布网的难度。
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 (18)

1.一种干扰抑制方法，其特征在于，包括：
根据信道衰落矩阵确定预编码矩阵，所述信道衰落矩阵为N×M维矩阵，其中，M为发射端备选设备天线根数，N为接收端设备天线根数，M和N均为正整数，所述信道衰落矩阵内各元素用于表征所述发射端备选设备各天线发射信号到所述接收端设备各天线的信道衰落；
根据所述预编码矩阵、发射端备选设备的信号功率及所述信号到所述接收端设备的信道衰落矩阵获取接收基向量；
根据所述接收基向量确定接收子空间，并在所述接收子空间中接收发射端选定设备发送的信号，所述发射端选定设备为所述接收端设备从发射端备选设备与层数对中选取的满足预设干扰泄漏条件的设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据信道衰落矩阵确定预编码矩阵，包括：
对所述信道衰落矩阵进行奇异值分解，则所述预编码矩阵为所述奇异值分解后的min(M,N)个最大的特征值对应的min(M,N)个右奇异向量组成的矩阵，其中，min(M,N)表示取M和N中较小的值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述预编码矩阵、发射端备选设备的信号功率及所述信号到所述接收端设备的信道衰落矩阵获取接收基向量，包括：
根据所述预编码矩阵、发射端备选设备的信号功率及所述信号到所述接收端设备的信道衰落矩阵，获取满足如下所示表达式的接收矩阵作为接收基向量：
其中，Um为所述接收端设备的接收矩阵，m表示所述接收端设备的编号，U是N×S维的复矩阵，S表示所述接收端设备需要接收的信号流的流数；上标H表示共轭转置；表示在所有满足条件UHU＝I的U中求矩阵函数最大值，所述矩阵函数表示[]中部分，I为单位矩阵；arg表示求所述矩阵函数取得最大值时对应的自变量值作为Um；k为所述发射端备选设备的编号，1≤k≤μ(m)，t为所述发射端备选设备的预编码矩阵中各列的编号，即空间上复用的min(M,N)层的编号，1≤t≤min(M,N)，μ(m)表示m所服务的发射端备选设备的集合，A＝{(k,t):1≤k≤μ(m),1≤t≤min(M,N)}表示所有可能的发射端备选设备与层数对的集合；vk,t表示第k个所述发射端备选设备的预编码矩阵的第t列，Pk,t为第k个所述发射端备选设备在空间的第t层上的发送功率，所述信号到m途经的信道衰落矩阵为Hmk；∑表示求和计算。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述接收矩阵为的S个最大的特征值对应的特征向量组成的矩阵。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收端设备包括宏接收端设备和微接收端设备，所述发射端备选设备包括宏发射端备选设备和微发射端备选设备；
则根据所述预编码矩阵、发射端备选设备的信号功率及所述信号到所述接收端设备的信道衰落矩阵获取接收基向量，包括：
宏接收端设备根据预设规则确定预设数量的宏发射端备选设备与层数对；
所述宏接收端设备根据所述宏发射端备选设备到宏接收端设备的信道衰落矩阵和所述宏发射端备选设备对应的预编码矩阵，获取所述宏接收端设备的接收基向量；
所述微接收端设备根据所述宏发射端备选设备到微接收端设备的信道衰落矩阵和所述宏发射端备选设备对应的预编码矩阵，获取所述微接收端设备的接收基向量。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，根据所述接收基向量确定接收子空间，并在所述接收子空间中接收发射端选定设备发送的信号之前，还包括：
计算所述发射端备选设备与层数对的干扰泄漏值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，计算所述发射端备选设备与层数对的干扰泄漏值，包括：
根据如下式子计算所述发射端备选设备在第t空间层上传输产生的干扰泄漏值：
其中，Um为接收端设备m的接收矩阵，上标H表示共轭转置；k为所述发射端备选设备的编号，1≤k≤μ(m)，t为所述发射端备选设备的预编码矩阵中各列的编号，即空间上复用的min(M,N)层的编号，1≤t≤min(M,N)，vk,t表示第k个所述发射端备选设备的预编码矩阵的第t列，Pk,t为第k个所述发射端备选设备在空间的第t层上的发送功率，所述信号到m途径的信道衰落矩阵为Hmk；ILk,t为当发射端设备k在第t层上传输时，在各不为k服务的接收端设备处产生的干扰泄漏值；β(k)表示为k服务的接收端设备；表示对UHHmkvk,t计算F-范数；∑表示求和计算。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，计算所述发射端备选设备与层数对的干扰泄漏值之后，还包括：
根据计算得到的所述干扰泄漏值，选取发射端备选设备与层数对中满足预设干扰泄漏条件的设备作为发射端选定设备。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预设干扰泄漏条件包括：
干扰泄漏值最小；或所述预设干扰泄漏条件为一预设值，小于等于所述预设值的干扰泄漏值均为满足所述预设干扰泄漏条件。
10.一种干扰抑制装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于根据信道衰落矩阵确定预编码矩阵，所述信道衰落矩阵为N×M维矩阵，其中，M为发射端备选设备天线根数，N为接收端设备天线根数，M和N均为正整数，所述信道衰落矩阵内各元素用于表征所述发射端备选设备各天线发射信号到所述接收端设备各天线的信道衰落；
获取模块，用于根据所述预编码矩阵、发射端备选设备的信号功率及所述信号到所述接收端设备的信道衰落矩阵获取接收基向量；
接收模块，用于根据所述接收基向量确定接收子空间，并在所述接收子空间中接收发射端选定设备发送的信号，所述发射端选定设备为所述接收端设备从发射端备选设备与层数对中选取的满足预设干扰泄漏条件的设备。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：
对所述信道衰落矩阵进行奇异值分解，则所述预编码矩阵为所述奇异值分解后的min(M,N)个最大的特征值对应的min(M,N)个右奇异向量组成的矩阵，其中，min(M,N)表示取M和N中较小的值。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述获取模块具体用于：
根据所述预编码矩阵、发射端备选设备的信号功率及所述信号到所述接收端设备的信道衰落矩阵，获取满足如下所示表达式的接收矩阵作为接收基向量：
其中，Um为所述接收端设备的接收矩阵，m表示所述接收端设备的编号，U是N×S维的复矩阵，S表示所述接收端设备需要接收的信号流的流数；上标H表示共轭转置；表示在所有满足条件UHU＝I的U中求矩阵函数最大值，所述矩阵函数表示[]中部分，I为单位矩阵；arg表示求所述矩阵函数取得最大值时对应的自变量值作为Um；k为所述发射端备选设备的编号，1≤k≤μ(m)，t为所述发射端备选设备的预编码矩阵中各列的编号，即空间上复用的min(M,N)层的编号，1≤t≤min(M,N)，μ(m)表示m所服务的发射端备选设备的集合，A＝{(k,t):1≤k≤μ(m),1≤t≤min(M,N)}表示所有可能的发射端备选设备与层数对的集合；vk,t表示第k个所述发射端备选设备的预编码矩阵的第t列，Pk,t为第k个所述发射端备选设备在空间的第t层上的发送功率，所述信号到m途经的信道衰落矩阵为Hmk；∑表示求和计算。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述接收矩阵为的S个最大的特征值对应的特征向量组成的矩阵。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述接收端设备包括宏接收端设备和微接收端设备，所述发射端备选设备包括宏发射端备选设备和微发射端备选设备；
则所述获取模块包括：
确定单元，用于根据预设规则确定预设数量的宏发射端备选设备与层数对；
第一获取单元，用于根据所述宏发射端备选设备到宏接收端设备的信道衰落矩阵和所述宏发射端备选设备对应的预编码矩阵，获取所述宏接收端设备的接收基向量；
第二获取单元，用于根据所述宏发射端备选设备到微接收端设备的信道衰落矩阵和所述宏发射端备选设备对应的预编码矩阵，获取所述微接收端设备的接收基向量。
15.根据权利要求10-14任一项所述的装置，其特征在于，还包括：
计算模块，用于计算所述发射端备选设备与层数对的干扰泄漏值。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：
根据如下式子计算所述发射端备选设备在第t空间层上传输产生的干扰泄漏值：
其中，Um为接收端设备m的接收矩阵，上标H表示共轭转置；k为所述发射端备选设备的编号，1≤k≤μ(m)，t为所述发射端备选设备的预编码矩阵中各列的编号，即空间上复用的min(M,N)层的编号，1≤t≤min(M,N)，vk,t表示第k个所述发射端备选设备的预编码矩阵的第t列，Pk,t为第k个所述发射端备选设备在空间的第t层上的发送功率，所述信号到m途径的信道衰落矩阵为Hmk；ILk,t为当发射端设备k在第t层上传输时，在各不为k服务的接收端设备处产生的干扰泄漏值；β(k)表示为k服务的接收端设备；表示对UHHmkvk,t计算F-范数；∑表示求和计算。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，还包括：
选择模块，用于根据计算得到的所述干扰泄漏值，选取发射端备选设备与层数对中满足预设干扰泄漏条件的设备作为发射端选定设备。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述预设干扰泄漏条件包括：
干扰泄漏值最小；或所述预设干扰泄漏条件为一预设值，小于等于所述预设值的干扰泄漏值均为满足所述预设干扰泄漏条件。
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