CN104918260A - 小区间的干扰中和方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出小区间的干扰中和方法及装置。方法包括：中心管理节点根据各发射通信节点的干扰源及数据流需求，选择能够消除所有发射、接收通信节点之间的干扰的干扰管理节点；对于任一干扰管理节点，该干扰管理节点获取所有干扰管理节点与所有发射、接收通信节点之间的信道信息，根据所述信道信息，计算出本干扰管理节点的干扰管理矩阵，采用所述干扰管理矩阵对来自发射通信节点的数据进行干扰中和处理。本发明能够在不限制小区数目的前提下，实现小区间的干扰中和。

Description

小区间的干扰中和方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及小区间的干扰中和方法及装置。

背景技术

随着4G（第四代）移动通信时代的到来，各种需要高数据率支撑的移动互联业务正在蓬勃发展。但是，随着小区密度、用户数据率需求的不断提升，干扰问题会变得尤为复杂。小区间干扰不仅包括同层宏小区之间的干扰，还由于多种微小区、微微小区的引入，还包括了异层小区之间的干扰。

现有小区间干扰管理方法，多采用功率控制、载波分配等传统方法，并不能有效提高系统频谱利用率；或者利用干扰对准思路进行干扰管理，但是需要发射和接收节点进行联合预编码设计，往往需要中心式处理或者在发射和接收节点两端迭代。

现在出现了利用干扰管理节点进行干扰管理的技术，利用网络中的中继节点或者是无服务用户的基站协助进行干扰管理。例如：利用干扰中和进行干扰管理的思路在两跳网络中具有应用前景，其基本思想是当一个干扰信号经过不同干扰管理节点的处理，在接收节点处等效叠加为零，来保证接收节点的等效干扰为0，从而消除小区间干扰。但是，现有方法仅适用于两个小区，且要求干扰管理节点处能够得到全局信道信息，在实际系统中，干扰管理节点之间的信息交互并不能得到保证，并且干扰小区数可以为任意值。

发明内容

本发明提供了小区间的干扰中和方法及装置，以在不限制干扰小区数量的前提下，实现干扰中和。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种小区间的干扰中和方法，该方法包括：

干扰管理节点获取所有干扰管理节点与所有发射、接收通信节点之间的信道信息，根据获取的所述信道信息，计算出本干扰管理节点的干扰管理矩阵，采用所述干扰管理矩阵对来自发射通信节点的数据进行干扰中和处理。

一种小区间的干扰中和方法，该方法包括：

中心管理节点根据各发射通信节点的干扰源及数据流需求，选择能够消除所有发射、接收通信节点之间的干扰的干扰管理节点；

每个干扰管理节点获取所有干扰管理节点与所有发射、接收通信节点之间的信道信息，根据获取的所述信道信息，计算出本干扰管理节点的干扰管理矩阵，采用所述干扰管理矩阵对来自发射通信节点的数据进行干扰中和处理。

一种小区间的干扰中和方法，该方法包括：

当通信节点为发射通信节点时，通信节点将自身的数据流需求及干扰源上报给中心管理节点，以便中心管理节点选择能够消除所有发射、接收通信节点之间干扰的干扰管理节点；

当通信节点为发射通信节点或接收通信节点时，通信节点接收每个干扰管理节点发出的训练序列，估计出本通信节点与每个干扰管理节点之间的信道信息，或者向所有干扰管理节点发出训练序列，以便每个干扰管理节点估计出所有干扰管理节点和本通信节点之间的信道信息。

一种小区间的干扰中和装置，该装置位于干扰管理节点上，该装置包括：

信道估计模块：获取所有干扰管理节点与所有发射、接收通信节点之间的信道信息；

干扰管理矩阵计算模块：根据信道估计模块获取到的所述信道信息，计算出本干扰管理节点的干扰管理矩阵；

干扰中和模块：接收发射通信节点发来的数据，采用干扰管理矩阵计算模块计算出的干扰管理矩阵对该数据进行干扰中和处理。

一种小区间的干扰中和装置，该装置位于中心管理节点上，该装置包括：

干扰管理节点选择模块：根据各发射通信节点的干扰源及数据流需求，选择能够消除所有发射、接收通信节点之间的干扰的干扰管理节点。

一种小区间的干扰中和装置，该装置位于通信节点上，该装置包括：

上报模块：当本通信节点为发射通信节点时，将本通信节点的数据流需求及干扰源上报给中心管理节点，以便中心管理节点选择能够消除所有发射、接收通信节点之间干扰的干扰管理节点；

信道估计模块：当本通信节点为发射通信节点或接收通信节点时，接收每个干扰管理节点发出的训练序列，估计出本通信节点与每个干扰管理节点之间的信道信息，或者向所有干扰管理节点发出训练序列，以便每个干扰管理节点估计出所有干扰管理节点和本通信节点之间的信道信息。

可见，本发明中，可以实现任意数量的小区间的干扰中和，有效提高了蜂窝网络的频谱利用率；且，在获取所有干扰管理节点与所有通信节点之间的信道信息时，干扰管理节点之间不需相互通信；另外，每个干扰管理节点各自计算干扰管理矩阵，无需中心管理节点集中处理，鲁棒性强。

附图说明

图1为本发明实施例提供的小区间的干扰中和方法流程图；

图2为本发明实施例提供的中心管理节点选择干扰管理节点的方法流程图；

图3为本发明实施例提供的干扰管理节点获取所有干扰管理节点与所有通信节点之间的信道信息的信道估计方法流程图；

图4为本发明实施例提供的干扰管理矩阵和发射端预编码矩阵的计算方法流程图；

图5为本发明实施例提供的数据传输方法流程图；

图6为本发明应用示例一对应的组网结构图；

图7为本发明应用示例二对应的组网结构图；

图8为本发明实施例一提供的小区间的干扰中和装置的示意图；

图9为本发明实施例二提供的小区间的干扰中和装置的示意图；

图10为本发明实施例三提供的小区间的干扰中和装置的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的小区间的干扰中和方法流程图，如图1所示，其具体步骤如下：

步骤100：预先配置中心管理节点和候选干扰管理节点。

步骤101：中心管理节点根据各发射通信节点的干扰源及数据流需求，在空闲的候选干扰管理节点中选择能够消除所有发射、接收通信节点之间的干扰的最小数目的干扰管理节点，并开启选择的干扰管理节点。

其中，中心管理节点选择能够消除所有发射、接收通信节点之间的干扰的最小数目的干扰管理节点，具体可通过如下步骤实现：

A、中心管理节点计算满足如下不等式的最小N值：

$\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_n^2>\underset{i=1}{\overset{B}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{d}_i{d}_j,$

其中，R_n为第n个候选干扰管理节点的天线数，d_i为第i个发射通信节点所需传输的数据流数，B为网络中的发射通信节点总数，j为发射通信节点i的干扰源标识，d_j为干扰源j所需传输的数据流数；

B、中心管理节点根据N与R_n的值构造干扰中和矩阵E，其中，E的每一个行块代表一个接收通信节点，每一个列块代表一个干扰管理节点，其中每一项是由两个随机矩阵进行Kronecker积得到，这两个随机矩阵的维度分别对应两个信道矩阵：一是所在行对应的接收通信节点与所在列对应的干扰管理节点之间的信道矩阵，二是与该接收通信节点相互干扰的发射通信节点与所在列对应的干扰管理节点之间的信道矩阵；

C、中心管理节点判断E是否行满秩，若是，直接选择该N个干扰管理节点；否则，继续增加N的值，采用新的N和R_n重新构造干扰中和矩阵E，直到E满足行满秩要求，从而确定最终选择的N个干扰管理节点。

步骤102：对于中心管理节点开启的任一干扰管理节点，该干扰管理节点获取所有开启的干扰管理节点与所有发射、接收通信节点之间的信道信息。

其中，干扰管理节点获取所有开启的干扰管理节点与所有发射、接收通信节点之间的信道信息可包括：

该干扰管理节点向所有发射、接收通信节点发出预配置的训练序列，该训练序列与所有其他干扰管理节点发出的训练序列正交，以使得所有发射、接收通信节点估计出本通信节点与该干扰管理节点之间的信道信息；

同时，该干扰管理节点接收所有发射、接收通信节点发出的预配置的相互正交的训练序列，估计出本干扰管理节点与每个发射、接收通信节点之间的信道信息；

且，该干扰管理节点接收所有发射、接收通信节点发出的与本通信节点到每个干扰管理节点之间的信道对应的训练序列，估计出所有发射、接收通信节点与每个干扰管理节点之间的信道信息。

其中，所有发射、接收通信节点发出的与本通信节点到每个干扰管理节点之间的信道对应的训练序列可包括：

对于第n（n=1,...N）个干扰管理节点，每个发射通信节点将本通信节点与第n个干扰管理节点之间的信道拆分成T个时隙；同时，每个接收通信节点将本通信节点与第n个干扰管理节点之间的信道拆分成T个时隙，在任一时隙t（t=1,...,T），每个发射通信节点向外发出训练序列每个接收通信节点向外发出训练序列

其中，N为干扰管理节点总数，d_max=max{d₁,...,d_B}，R_min＝min{R₁,...,R_N}，表示向上取整，C_i和P_i分别是由预配置的训练序列构成的维度为d_i×R_min和R_n×R_n的矩阵，和分别是由预配置的训练序列构成的维度为和R_n×R_n的矩阵，d_i（i=1,...,B）为第i个发射通信节点所需传输的数据流数，B为发射通信节点总数，表示第i个发射通信节点服务的第k个接收通信节点所需传输的数据流数，K_i表示第i个发射通信节点服务的接收通信节点的总数，R_n为第n（n=1,...,N）个干扰管理节点的天线数，为将拆分后的第t个时隙对应的信道，为将拆分后的第t个时隙对应的信道；

其中，该干扰管理节点估计出所有发射、接收通信节点与每个干扰管理节点之间的信道信息可包括：

设该干扰管理节点为第m（m=1,...,N）个干扰管理节点，设该干扰管理节点接收到来自第i个发射通信节点或第i_k个接收通信节点发出的与本通信节点到第n个干扰管理节点之间的信道对应的训练序列为y_m，则该干扰管理节点根据y_m得到第i个发射通信节点i与第n个干扰管理节点之间的信道估计值或者得到第i_k个接收通信节点与第n个干扰管理节点之间的信道估计值

${\tilde{F}}_{n,i}^{\left(t\right)H}={\left(F_{m,i}{C}_i\right)}^{+}{y}_m{\left(P_i\right)}^{+},$

其中，“+”表示“伪逆”，F_m,i表示第m个干扰管理节点与第i个发射通信节点之间的信道，表示第i_k个接收通信节点与第m个干扰管理节点之间的信道，第i_k（k=1,...,K_i）个接收通信节点表示第i个发射通信节点服务的第k个接收通信节点。

步骤103：该干扰管理节点根据获取的所述信道信息，针对每对相互干扰的发射、接收通信节点分别列出一个干扰中和方程，根据列出的所有干扰中和方程，计算出本干扰管理节点的干扰管理矩阵。

步骤104：该干扰管理节点采用所述干扰管理矩阵对来自发射通信节点的数据进行干扰中和处理。

以下对本发明涉及的各个部分分别进行详细说明：

图2为本发明实施例提供的中心管理节点选择干扰管理节点的方法流程图，如图2所示，其具体步骤如下：

步骤200：预先在网络中配置中心管理节点和候选干扰管理节点。

中心管理节点通常为基站，候选干扰管理节点可以是终端或者基站。

步骤201：网络中的发射通信节点和接收通信节点发现相互干扰，同时发现干扰源。

对于任一通信节点来说，其干扰源不包含自身。

步骤202：各发射通信节点将本节点的干扰源标识和本节点的数据流需求上报至中心管理节点。

设第i（i=1,...,B）个发射通信节点（以下简称通信节点i）有K_i个待服务的接收通信节点，且设第i个发射通信节点服务的第k个接收通信节点为i_k，设发射通信节点i所需传输的数据流数为d_i，接收通信节点i_k所需传输的数据流数为则即发射通信节点所需传输的数据流数由其服务的所有接收通信节点的总数据流数决定，其中，B为发射通信节点总数，k=1,...,K_i，K_i表示发射通信节点i服务的接收通信节点的总数。

步骤203：各空闲的候选干扰管理节点上报空闲状态至中心管理节点。

步骤204：中心管理节点确定满足如下不等式（1）的最小N值：

$\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_n^2>\underset{i=1}{\overset{B}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{d}_i{d}_j---\left(1\right)$

其中，R_n为第n个候选干扰管理节点的天线数，d_i为发射通信节点i所需传输的数据流数，j为发射通信节点i的干扰源标号，d_j为通信节点j所需传输的数据流数。其中，本发明实施例中，在选取N个候选干扰管理节点时，并不限定选取原则，可在空闲的候选干扰管理节点中任意选取N个即可。

步骤205：中心管理节点根据N与R_n的值构造如公式（2）所示的干扰中和矩阵E：

其中，A_i,n和B_n,j分别是维数为d_i×R_n和d_j×R_n的随机矩阵，其中，i≠j。

干扰中和矩阵E的构建原则为：干扰中和矩阵的每一个行块代表一个接收通信节点，每一个列块代表一个干扰管理节点，其中每一项是由两个随机矩阵进行Kronecker积得到，这两个随机矩阵的维度分别对应两个信道矩阵：一，所在行对应的接收通信节点与所在列对应的干扰管理节点之间的信道矩阵，二，与该接收通信节点相互干扰的发射通信与所在列对应的干扰管理节点之间的信道矩阵。

步骤206：中心管理节点判断矩阵E是否行满秩，若是，直接开启该N个干扰管理节点；否则，继续增加N的值，根据新的N与R_n值重新构造如公式（2）所示的干扰中和矩阵E，直到E满足行满秩的要求，从而确定最终开启的N个干扰管理节点。

当干扰中和矩阵E行满秩时，就可以保证步骤401中的干扰中和方程有解，也就是使得相互干扰的每一对发射、接收通信节点之间的等效干扰信道为0，从而完成干扰中和。

步骤207：在确定干扰管理节点后，中心管理节点继续确定用于步骤303中的每一轮训练过程所需要的最大训练时隙数其中d_max=max{d₁,...,d_B}，R_min＝min{R₁,...,R_N}，表示向上取整，中心管理节点将T和所有干扰管理节点的标识通知每个发射和接收通信节点以及每个干扰管理节点。

需要说明的是，对于上述步骤204～206，中心管理节点不需要获取任何信道信息，只需要在本地生成干扰中和矩阵E即可选定干扰管理节点，因此该过程可以离线完成。

为保证每个干扰管理节点都能够获取所有干扰管理节点与所有通信节点之间的信道信息，所有干扰管理节点、通信节点之间需要相互发送训练序列，一共包含N+2轮训练过程。

图3为本发明实施例提供的干扰管理节点获取所有干扰管理节点与所有通信节点之间的信道信息的信道估计方法流程图，如图3所示，其具体步骤如下：

步骤301：第一轮训练过程中，所有干扰管理节点向外发出预配置的相互正交的训练序列，以使得所有通信节点估计出本通信节点与每个干扰管理节点之间的信道信息。

本步骤中的通信节点包括：所有发射通信节点和所有接收通信节点。

步骤302：第二轮训练过程中，各通信节点向外发出预配置的相互正交的训练序列，以使得所有干扰管理节点估计出本干扰管理节点与每个通信节点之间的信道信息。

本步骤中的通信节点包括：所有发射通信节点和所有接收通信节点。

步骤303：第三轮至第N+2轮训练过程中，在其中的任一轮训练过程：n+2（n=1,...,N）轮训练过程中，所有通信节点都发出与本节点-干扰管理节点n之间的信道信息对应的经过处理的训练序列，以便每个干扰管理节点m（m=1,...N）都估计出所有通信节点-干扰管理节点n之间的信道信息。

本步骤303中，每一轮训练需要用T个时隙完成。

例如：第n+2（n=1,...,N）轮训练时，发射通信节点i（i=1,...,B）将本通信节点-干扰管理节点n的d_i×R_n维信道拆分成T个时隙： $F_{n,i}^H=\left[\begin{array}{c}{F}_{n,i}^{\left(1\right)H}\\ ...\\ F_{n,i}^{\left(T\right)H}\end{array}\right],$ 其中的“H”表示“转置”；同时，接收通信节点i_k（i=1,...,B;k=1,...,K_i）将本通信节点-干扰管理节点n的d_ik×R_n维信道拆分成T个时隙： $G_{i_k,n}=\left[\begin{array}{c}{G}_{i_k,n}^{\left(1\right)}\\ ...\\ G_{i_k,n}^{\left(T\right)}\end{array}\right],$ 其中每个子信道的行数都不大于R_min。其中，和通过步骤201得到。

步骤303中，在第t（t=1,...,T）个时隙，发射通信节点i（i=1,...,B）所发送的训练序列为：其中C_i和P_i分别是由预配置的训练序列构成的维度为d_i×R_min和R_n×R_n的矩阵；同时，在第t（t=1,...,T）个时隙，接收通信节点i_k（i=1,...,B，k=1,...,K_i）所发送的训练序列形式为：其中和是由预配置的训练序列构成的维度分别为和R_n×R_n的矩阵。

步骤303中，设干扰管理节点m（m=1,...N）接收到的信号为y_m，干扰管理节点m只需要对接收信号做如下处理，就可以得到发射通信节点i-干扰管理节点n之间的信道估计值或者接收通信节点i_k-干扰管理节点n之间的信道估计值

${\tilde{F}}_{n,i}^{\left(t\right)H}={\left(F_{m,i}{C}_i\right)}^{+}{y}_m{\left(P_i\right)}^{+},$

${\tilde{G}}_{i_k,n}^{\left(t\right)}={\left(G_{i_k,m}{D}_{i_k}\right)}^{+}{y}_m{\left(Q_{i_k}\right)}^{+}$

其中，y_m为发射通信节点i或接收通信节点i_k发出的与本通信节点到干扰管理节点n之间的信道对应的训练序列，i=1,...,B;k=1,...,K_i，“+”表示“伪逆”，F_m,i表示干扰管理节点m-发射通信节点i之间的信道，表示接收通信节点i_k-干扰管理节点m之间的信道，F_m,i和通过步骤302得到。

这样，在完成T个时隙的训练后，每个干扰管理节点都可估计出所有通信节点-干扰管理节点n之间的信道信息。从而，通过第三轮至第N+2轮训练过程，每个干扰管理节点就可估计出所有通信节点与所有干扰管理节点之间的信道信息。

通过图3所示流程，每个干扰管理节点都可以获得所有通信节点与所有干扰管理节点之间的信道信息，之后开始计算干扰管理矩阵和发射端预编码矩阵。

图4为本发明实施例提供的干扰管理矩阵和发射端预编码矩阵的计算方法流程图，如图4所示，其具体步骤如下：

步骤401：对于每个干扰管理节点，该干扰管理节点针对每对相互干扰的接收、发射通信节点i_k、j，分别列出一个干扰中和方程：其中，i=1,...,B，k=1,…,K_i，且j≠i，该干扰管理节点根据列出的所有干扰中和方程，计算出本干扰管理节点的干扰管理矩阵Γ_n，n=1,2,…,N。

计算Γ_n是为了中和所有小区间干扰。

步骤402：每个干扰管理节点发出经过处理的训练序列，以使得每个发射通信节点估计出本节点到本节点服务的每个接收通信节点之间的等效信道信息。

步骤402中，干扰管理节点n（n=1,2,…,N）发出的训练序列形式为：其中是维度为的预配置训练序列构成的矩阵，“H”表示“转置”；发射通信节点i估计出的本节点到本节点服务的接收通信节点i_k之间的等效信道为：其中，i=1,...,B;k=1,...,K_i。

步骤403：每个发射通信节点根据步骤402中估计出的等效信道信息计算本节点的发射预编码矩阵：

$V_i={\left[\begin{array}{c}{E}_{i_1,i}\\ \·\\ \·\\ \·\\ E_{i_{K_i},i}\end{array}\right]}^{-1},$ 其中，i=1,...,B;k=1,...,K_i。

计算Vi是为了消除小区内多用户干扰。

在得到干扰管理矩阵和发射端预编码矩阵后，发射通信节点就可以开始数据传输过程了。

图5为本发明实施例提供的数据传输方法流程图，如图5所示，其具体步骤如下：

步骤501：发射通信节点采用步骤403中计算出的预编码矩阵对要发射的数据进行小区内干扰消除，在第一资源上（时隙或子载波）发射该处理后的数据；每个干扰管理节点在相同的资源上直接接收该数据。

步骤502：每个干扰管理节点采用步骤401中计算出的干扰管理矩阵对接收到的该数据进行小区间干扰中和，在第二资源上（时隙或子载波）转发该数据，接收通信节点在相同的资源上直接接收该数据。

第一、第二资源可以是相互正交的资源。

例如：设发射通信节点i发出数据x_i，该数据到达接收通信节点i_k时，接收通信节点i_k接收到的数据形式为：

其中为发射通信节点i的原始发射数据，为接收通信节点i_k的期望数据，为接收通信节点i_k的等效接收噪声，j为发射通信节点i的干扰源标识，i=1,...,B;k=1,...,K_i。

至此，经过干扰管理节点转发的多小区信号在接收通信节点处完成干扰中和，接收通信节点不需要额外的天线资源即可接收无干扰的信号。

以下给出本发明的应用示例：

在以下的示例中，分别以同构网和异构网为例来进行说明。同构网可以是相同配置的两个宏基站服务的小区、两个微基站服务的小区、两个家庭基站服务的小区等。异构网可以是异层小区形成的干扰网络，包括但不限于宏基站-微基站形成的干扰网络、宏基站-家庭基站形成的干扰网络等。

示例一：

本示例考虑同构网，组网结构如图6所示，有两个发射通信节点1、2和两个接收通信节点1、2，设发射通信节点1、2和接收通信节点1、2传输数据流数均为d；

具体过程如下：

步骤11：发射通信节点和接收通信节点发现互相干扰及干扰源。

步骤12：发射通信节点1、2将本节点的数据流需求d上报至中心管理节点。

步骤13：空闲的候选干扰管理节点上报空闲状态至中心管理节点。

步骤14：中心管理节点根据步骤204～206确定开启两个干扰管理节点，即N=2。

步骤15：中心管理节点确定用于步骤23中每一轮训练过程的最大训练时隙数中心管理节点将T和干扰管理节点1、2的标识通知发射通信节点1、2、接收通信节点1、2以及干扰管理节点1、2。

为了让两个干扰管理节点获取如图6所示的全部信道信息，进行如下信道估计过程，其中，一共包含4轮训练过程，具体步骤如下：

步骤21：第一轮训练过程中，两个干扰管理节点发送相互正交的训练序列，每个通信节点根据该两训练序列估计本节点与两个干扰管理节点之间的信道，其中，发射通信节点i估计得到F_1,i和F_2,i，接收通信节点i估计得到G_i,1和G_i,2，i=1,2。

步骤22：第二轮训练过程中，4个通信节点发送相互正交的训练序列，每个干扰管理节点估计自身与各通信节点之间的信道，其中，干扰管理节点1估计得到F_1,i和G_i,1；干扰管理节点2估计得到F_2,i和G_i,2，i=1,2。

步骤23：第三、四轮训练过程中，每一轮训练过程所有通信节点针对其中一个干扰管理节点与所有通信节点之间的信道发出经过处理的训练序列，以使得：所有干扰管理节点估计出所有通信节点与该干扰管理节点之间的信道信息。

上述步骤23中，每一轮训练需要用T=1个时隙完成。以发射通信节点1为例，在第n+2轮训练中，n=1,2，其发出的训练序列为：干扰管理节点m所接收到的来自发射通信节点1的信号y_m可以表示为：

$y_m=F_{m,1}{C}_1{F}_{n,1}^H{P}_1+z_m,$ 其中，z_m为噪声。

干扰管理节点m只需对接收信号y_m做如下处理，就可以得到干扰管理节点n与发射通信节点1的信道信息的估计值

${\tilde{F}}_{n,1}^H={\left(F_{m,1}{C}_1\right)}^{+}{y}_m$

至此，每个干扰管理节点可以获得所有干扰管理节点与所有通信节点之间的信道信息。

以下给出干扰管理矩阵和发射端预编码矩阵的计算过程：

步骤31：两个干扰管理节点采取相同的干扰中和准则来求解下面的干扰中和方程，即可求解出干扰管理矩阵Γ₁和Γ₂：

G_1,1Γ₁F_1,2+G_1,2Γ₂F_2,2=0

G_2,1Γ₁F_1,1+G_2,2Γ₂F_2,1=0

步骤32：两个干扰管理节点分别发出经过处理的训练序列和两个发射通信节点根据该两训练序列估计出本节点到本节点服务的接收通信节点之间的等效信道信息：E_1,1＝G_1,1Γ₁F_1,1+G_1,2Γ₂F_2,1和E_2,2＝G_2,1Γ₁F_1,2+G_2,2Γ₂F_2,2。

步骤33：两个发射通信节点根据步骤32中估计出的等效信道信息计算发射预编码矩阵： $V_1=E_{\mathrm{1,1}}^{-1},V_2=E_{\mathrm{2,2}}^{-1}.$

在计算出干扰管理矩阵和发射预编码矩阵后，发射通信节点开始数据传输过程。

步骤41：发射通信节点采用步骤33中计算出的预编码矩阵对要发射的数据进行处理，在第一资源上（时隙或子载波）发射该处理后的数据；干扰管理节点1、2在相同的资源上直接接收数据。

步骤42：干扰管理节点采用步骤31中计算出的干扰管理矩阵对接收到的该数据进行处理，在第二资源上（时隙或子载波）转发该数据，每个接收通信节点在相同的资源上直接接收该数据。

例如：设发射通信节点i发出数据x_i，该数据到达接收通信节点i时，接收通信节点i接收到的数据形式y_i为：

至此，经过干扰管理节点转发的多小区信号在接收通信节点处完成干扰中和，接收通信节点不需要额外的天线资源即可接收无干扰的信号。

示例二：

本示例考虑异构网，组网结构如图7所示，具体考虑一个宏小区和一个微小区的异构网场景，其中宏基站服务两个用户，微基站服务一个用户，有两个中继作为干扰管理节点进行辅助通信。本实施例中，为表达简单，假设所有用户均需要传输d路数据流，那么宏基站需要传输数据流数为2d，而微基站需要传输数据流数为d；中心管理节点确定开启两个中继进行干扰管理，两个中继的天线数分别为R₁=2d+1和R₂=d，并得到用于步骤03中每一轮信道估计的最大训练时隙数

为了让两个中继获取全部信道信息，进行如下信道估计，一共包含4轮训练过程，具体步骤如下：

步骤01：第一轮训练过程，中继端发送训练序列，基站和用户各自估计自身与两个中继之间的信道信息：基站i估计得到F_1,i和F_2,i；用户i_k估计得到G_ik,1和G_ik,2，i=1,2;k=1,2。

步骤02：第二轮训练过程，基站和用户发送训练序列，中继估计自身与各基站、用户之间的信道：中继1估计得到F_1,i和G_ik,1；干扰管理节点2估计得到F_2,i和G_ik,2，i=1,2。

步骤03：第三、四轮训练过程，每轮需要占用T=2个时隙，中继节点才能完成对所有信道信息的估计。

图8为本发明实施例一提供的小区间的干扰中和装置的组成示意图，该装置位于干扰管理节点上，如图8所示，该装置主要包括：信道估计模块81、干扰管理矩阵计算模块82和干扰中和模块83，其中：

信道估计模块81：开启后，获取所有开启的干扰管理节点与所有发射、接收通信节点之间的信道信息。

干扰管理矩阵计算模块82：根据信道估计模块81获取到的所述信道信息，针对每对相互干扰的发射、接收通信节点分别列出一个干扰中和方程，根据列出的所有干扰中和方程，计算出本干扰管理节点的干扰管理矩阵。

干扰中和模块83：接收发射通信节点发来的数据，采用干扰管理矩阵计算模块82计算出的干扰管理矩阵对该数据进行干扰中和处理。

其中，信道估计模块81获取所有开启的干扰管理节点与所有发射、接收通信节点之间的信道信息可包括：

向所有通信节点发出预配置的训练序列，该训练序列与所有其他干扰管理节点发出的训练序列正交，以使得所有通信节点估计出本通信节点与该干扰管理节点之间的信道信息；

接收各发射、接收通信节点发出的预配置的相互正交的训练序列，估计出本干扰管理节点与每个发射、接收通信节点之间的信道信息；

接收所有发射、接收通信节点发出的与本通信节点到每个干扰管理节点之间的信道对应的训练序列，估计出所有发射、接收通信节点与每个干扰管理节点之间的信道信息。

信道估计模块81接收的所有发射、接收通信节点发出的与本通信节点到每个干扰管理节点之间的信道对应的训练序列包括：

在T个时隙中的任一时隙t，第i（i=1,...,B）个发射通信节点发出的训练序列为第i_k（k=1,...,K_i）个接收通信节点发出的训练序列为其中，d_max=max{d₁,...,d_B}，R_min＝min{R₁,...,R_N}，表示向上取整，d_i表示第i个发射通信节点所需传输的数据流数，B为发射通信节点总数，表示第i个发射通信节点服务的第k个接收通信节点所需传输的数据流数，K_i表示第i个发射通信节点服务的接收通信节点的总数，R_n表示第n（n=1,...,N）个干扰管理节点的天线数，N为干扰管理节点总数，C_i和P_i分别是由预配置的训练序列构成的维度为d_i×R_min和R_n×R_n的矩阵，和分别是由预配置的训练序列构成的维度为和R_n×R_n的矩阵，为将第i个发射通信节点与第n个干扰管理节点之间的信道拆分后的第t个时隙对应的信道，为将第i_k个接收通信节点与第n个干扰管理节点之间的信道拆分后的第t个时隙对应的信道；

所述信道估计模块估计出所有发射、接收通信节点与每个干扰管理节点之间的信道信息包括：

设该干扰管理节点为第m（m=1,...,N）个干扰管理节点，设该干扰管理节点接收到来自第i个发射通信节点或第i_k个接收通信节点发出的与本通信节点到第n个干扰管理节点之间的信道对应的训练序列为y_m，则该干扰管理节点根据y_m得到第i个发射通信节点i与第n个干扰管理节点之间的信道估计值或者得到第i_k个接收通信节点与第n个干扰管理节点之间的信道估计值

${\tilde{F}}_{n,i}^{\left(t\right)H}={\left(F_{m,i}{C}_i\right)}^{+}{y}_m{\left(P_i\right)}^{+},$

其中，“+”表示“伪逆”，F_m,i表示第m个干扰管理节点与第i个发射通信节点之间的信道，表示第i_k个接收通信节点与第m个干扰管理节点之间的信道，第i_k（k=1,...,K_i）个接收通信节点表示第i个发射通信节点服务的第k个接收通信节点。

图9为本发明实施例二提供的小区间的干扰中和装置的组成示意图，该装置位于中心管理节点上，如图9所示，该装置主要包括：干扰管理节点选择模块，用于根据各发射通信节点的干扰源及数据流需求，选择能够消除所有发射、接收通信节点之间的干扰的最小数目的干扰管理节点。

其中，干扰管理节点选择模块选择能够消除所有发射、接收通信节点之间的干扰的最小数目的干扰管理节点可包括：

A、计算满足如下不等式的最小N值：

$\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_n^2>\underset{i=1}{\overset{B}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{d}_i{d}_j,$

其中，R_n为第n个候选干扰管理节点的天线数，d_i为第i个发射通信节点所需传输的数据流数，B（B≥1）为网络中的发射通信节点总数，j为发射通信节点i的干扰源标识，d_j为干扰源j所需传输的数据流数；

B、根据N与R_n的值构造干扰中和矩阵E，其中，E的每一个行块代表一个接收通信节点，每一个列块代表一个干扰管理节点，其中每一项是由两个随机矩阵进行Kronecker积得到，这两个随机矩阵的维度分别对应两个信道矩阵：一是所在行对应的接收通信节点与所在列对应的干扰管理节点之间的信道矩阵，二是与该接收通信节点相互干扰的发射通信节点与所在列对应的干扰管理节点之间的信道矩阵；

C、判断E是否行满秩，若是，直接选择该N个干扰管理节点；否则，继续增加N的值，采用新的N和R_n重新构造干扰中和矩阵E，直到E满足行满秩要求，从而确定最终选择的N个干扰管理节点。

图10为本发明实施例三提供的小区间的干扰中和装置的组成示意图，该装置位于通信节点上，如图10所示，该装置主要包括：上报模块101、信道估计模块102和数据传输模块103。

上报模块101：当本通信节点为发射通信节点时，将本通信节点的数据流需求及干扰源上报给中心管理节点，以便中心管理节点选择能够消除所有发射、接收通信节点之间干扰的干扰管理节点。

信道估计模块102：当本通信节点为发射通信节点或接收通信节点时，接收每个干扰管理节点发出的训练序列，估计出本通信节点与每个干扰管理节点之间的信道信息，或者向所有干扰管理节点发出训练序列，以便每个干扰管理节点估计出所有干扰管理节点和本通信节点之间的信道信息。

其中，信道估计模块102向所有干扰管理节点发出训练序列包括：

向所有干扰管理节点发出与其他通信节点相互正交的预配置的训练序列，以便每个干扰管理节点估计出本干扰管理节点与该通信节点之间的信道信息；

向所有干扰管理节点发出与本通信节点到每个干扰管理节点之间的信道对应的训练序列，以便所有干扰管理节点估计出本通信节点与每个干扰管理节点之间的信道信息。

其中，信道估计模块102发出与本通信节点到每个干扰管理节点之间的信道对应的训练序列包括：

若本通信节点为发射通信节点，将本通信节点与第n（n=1,...N）个干扰管理节点之间的信道拆分成T个时隙，在任一时隙t（t=1,...,T），向所有干扰管理节点发出训练序列若本通信节点为接收通信节点，将本通信节点与第n（n=1,...N）个干扰管理节点之间的信道拆分成T个时隙，在任一时隙t（t=1,...,T），向所有干扰管理节点发出训练序列

其中，N为干扰管理节点总数，d_max=max{d₁,...,d_B}，R_min＝min{R₁,...,R_N}，表示向上取整，C_i和P_i分别是由预配置的训练序列构成的维度为d_i×R_min和R_n×R_n的矩阵，和分别是由预配置的训练序列构成的维度为和R_n×R_n的矩阵，d_i（i=1,...,B）为第i个发射通信节点所需传输的数据流数，B为发射通信节点总数，表示第i个发射通信节点服务的第k个接收通信节点所需传输的数据流数，K_i表示第i个发射通信节点服务的接收通信节点的总数，R_n为第n（n=1,...,N）个干扰管理节点的天线数，为将拆分后的第t个时隙对应的信道，为将拆分后的第t个时隙对应的信道。

数据传输模块103：当本通信节点为发射通信节点时，采用发射预编码矩阵对要发射的数据进行预处理，将处理后的数据发送出去。

其中，信道估计模块102进一步用于，接收所有干扰管理节点发出的训练序列，估计出本通信节点到本通信节点服务的每个接收通信节点之间的等效信道信息，根据该等效信道信息计算出发射预编码矩阵，将该发射预编码矩阵发送给数据传输模块103。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (14)

1.一种小区间的干扰中和方法，其特征在于，该方法包括：

干扰管理节点获取所有干扰管理节点与所有发射、接收通信节点之间的信道信息，根据获取的所述信道信息，计算出本干扰管理节点的干扰管理矩阵，采用所述干扰管理矩阵对来自发射通信节点的数据进行干扰中和处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干扰管理节点获取所有干扰管理节点与所有发射、接收通信节点之间的信道信息包括：

该干扰管理节点向所有通信节点发出预配置的训练序列，该训练序列与所有其他干扰管理节点发出的训练序列正交，以使得所有通信节点估计出本通信节点与该干扰管理节点之间的信道信息；

该干扰管理节点接收所有发射、接收通信节点发出的预配置的相互正交的训练序列，估计出本干扰管理节点与每个发射、接收通信节点之间的信道信息；

该干扰管理节点接收所有发射、接收通信节点发出的与本通信节点到每个干扰管理节点之间的信道对应的训练序列，估计出所有发射、接收通信节点与每个干扰管理节点之间的信道信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干扰管理节点为基站或终端。

4.一种小区间的干扰中和方法，其特征在于，该方法包括：

中心管理节点根据各发射通信节点的干扰源及数据流需求，选择能够消除所有发射、接收通信节点之间的干扰的干扰管理节点；

每个干扰管理节点获取所有干扰管理节点与所有发射、接收通信节点之间的信道信息，根据获取的所述信道信息，计算出本干扰管理节点的干扰管理矩阵，采用所述干扰管理矩阵对来自发射通信节点的数据进行干扰中和处理。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述中心管理节点选择能够消除所有发射、接收通信节点之间的干扰的干扰管理节点为：

中心管理节点选择能够消除所有发射、接收通信节点之间的干扰的最小数目的干扰管理节点。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述中心管理节点为基站。

7.一种小区间的干扰中和方法，其特征在于，该方法包括：

当通信节点为发射通信节点时，通信节点将自身的数据流需求及干扰源上报给中心管理节点，以便中心管理节点选择能够消除所有发射、接收通信节点之间干扰的干扰管理节点；

当通信节点为发射通信节点或接收通信节点时，通信节点接收每个干扰管理节点发出的训练序列，估计出本通信节点与每个干扰管理节点之间的信道信息，或者向所有干扰管理节点发出训练序列，以便每个干扰管理节点估计出所有干扰管理节点和本通信节点之间的信道信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当通信节点为发射通信节点或接收通信节点时，通信节点向所有干扰管理节点发出训练序列包括：

通信节点向所有干扰管理节点发出与其他通信节点相互正交的预配置的训练序列，以便每个干扰管理节点估计出本干扰管理节点与该通信节点之间的信道信息；

通信节点向所有干扰管理节点发出与本通信节点到每个干扰管理节点之间的信道对应的训练序列，以便所有干扰管理节点估计出本通信节点与每个干扰管理节点之间的信道信息。

9.一种小区间的干扰中和装置，其特征在于，该装置位于干扰管理节点上，该装置包括：

信道估计模块：获取所有干扰管理节点与所有发射、接收通信节点之间的信道信息；

干扰管理矩阵计算模块：根据信道估计模块获取到的所述信道信息，计算出本干扰管理节点的干扰管理矩阵；

干扰中和模块：接收发射通信节点发来的数据，采用干扰管理矩阵计算模块计算出的干扰管理矩阵对该数据进行干扰中和处理。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述信道估计模块获取所有干扰管理节点与所有发射、接收通信节点之间的信道信息包括：

向所有通信节点发出预配置的训练序列，该训练序列与所有其他干扰管理节点发出的训练序列正交，以使得所有通信节点估计出本通信节点与该干扰管理节点之间的信道信息；

接收各发射、接收通信节点发出的预配置的相互正交的训练序列，估计出本干扰管理节点与每个发射、接收通信节点之间的信道信息；

接收所有发射、接收通信节点发出的与本通信节点到每个干扰管理节点之间的信道对应的训练序列，估计出所有发射、接收通信节点与每个干扰管理节点之间的信道信息。

11.一种小区间的干扰中和装置，其特征在于，该装置位于中心管理节点上，该装置包括：

干扰管理节点选择模块：根据各发射通信节点的干扰源及数据流需求，选择能够消除所有发射、接收通信节点之间的干扰的干扰管理节点。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述干扰管理节点选择模块选择能够消除所有发射、接收通信节点之间的干扰的干扰管理节点包括：

选择能够消除所有发射、接收通信节点之间的干扰的最小数目的干扰管理节点。

13.一种小区间的干扰中和装置，其特征在于，该装置位于通信节点上，该装置包括：

上报模块：当本通信节点为发射通信节点时，将本通信节点的数据流需求及干扰源上报给中心管理节点，以便中心管理节点选择能够消除所有发射、接收通信节点之间干扰的干扰管理节点；

信道估计模块：当本通信节点为发射通信节点或接收通信节点时，接收每个干扰管理节点发出的训练序列，估计出本通信节点与每个干扰管理节点之间的信道信息，或者向所有干扰管理节点发出训练序列，以便每个干扰管理节点估计出所有干扰管理节点和本通信节点之间的信道信息。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述信道估计模块向所有干扰管理节点发出训练序列包括：

向所有干扰管理节点发出与其他通信节点相互正交的预配置的训练序列，以便每个干扰管理节点估计出本干扰管理节点与该通信节点之间的信道信息；

向所有干扰管理节点发出与本通信节点到每个干扰管理节点之间的信道对应的训练序列，以便所有干扰管理节点估计出本通信节点与每个干扰管理节点之间的信道信息。