CN105656532A - 一种非理想状态信道的信息发送和接收方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非理想状态信道的信息发送和接收方法，用于两小区多用户单跳网络。该发送方法包括：获取第一基站和第二基站在首个时隙对终端的信道状态矩阵；在首个时隙中，根据信道状态矩阵发送期望信息；在后续时隙中，由第一基站和第二基站在当前时隙对终端的信道状态矩阵，以及在首个时隙对终端的信道状态矩阵构建预编码矩阵，根据当前时隙的信道状态矩阵和预编码矩阵发送期望信息，使得后续时隙的信息干扰与首个时隙的信息干扰相同。本申请提供了一种不要求理想CSI的两小区单跳信息传输方法，在多小区中利用空时干扰对齐技术，合理使用延时的CSI，能获得指定自由度的同时减少信道状态信息的回馈。

Description

一种非理想状态信道的信息发送和接收方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体地说，涉及一种非理想状态信道的信息发送和接收方法。

背景技术

目前，随着无线通信业务的蓬勃发展，无线通信系统面临的干扰日益严重。研究学者针对干扰信道提出一种称为干扰对齐(IA，InterferenceAlignment)的干扰处理方法。干扰对齐的基本原理是在发射机构造发射预编码向量，将接收机收到的干扰信号对齐到较少的空间中，从而接收机有更多的维度用来传输期望信号。

现有的干扰对齐技术大多假设发送端能够准确获知信道状态信息CSI(channnelstateinformation)。但是，事实上无线信道具有快速时变性。在真实的通信系统中，信道状态信息通常需要经过接收端估计，再将估计得到的信道状态信息反馈到发送端。由于信道估计误差和反馈延迟等原因的影响，发送端能够获得的信道状态信息往往并不准确，因此发送端信道状态信息是非理想的。

对于两小区多用户单跳网络，假设每个小区基站内有K个单天线用户，每个小区基站端有M根天线。目前的相关研究表明，非理想信道状态下的两小区的自由度最大能够达到2。实际上，另有研究表明当信道状态信息完整已知的时候，系统能够得到的自由度的上界应该与K成比例增加。因此，在非理想信道状态的情况下，现有的两小区系统的自由度远远小于理想的自由度界限。

因此，亟需一种在非理想信道状态下，基于空时干扰对齐技术的两小区多用户单跳网络中发送和接收信息的方法，来提高两小区系统的自由度。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中在非理想信道状态下，两小区多用户单跳网络自由度过小的缺陷。

本发明首先提供一种非理想状态信道的信息发送方法，用于两小区多用户单跳网络，包括以下步骤：

获取第一基站和第二基站在首个时隙对终端的信道状态矩阵；

在首个时隙中，根据信道状态矩阵发送期望信息；

在后续时隙中，由第一基站和第二基站在当前时隙对终端的信道状态矩阵，以及在首个时隙对终端的信道状态矩阵构建预编码矩阵，根据当前时隙的信道状态矩阵和预编码矩阵发送期望信息，使得后续时隙的信息干扰与首个时隙的信息干扰相同。

在一个实施例中，所述构建预编码矩阵的步骤包括：对于第一基站，

提取在首个时隙中第一基站对每一终端的信道状态矩阵，并作为行元素构建第一基准矩阵；

提取在后续时隙第一基站对每一终端的信道状态矩阵，并作为行元素构建第一修正矩阵；

计算第一修正矩阵的逆矩阵；

根据第一修正矩阵的逆矩阵与第一基准矩阵的积得到第一基站对每一终端的预编码矩阵。

在一个实施例中，所述构建预编码矩阵的步骤还包括：对于第二基站，

提取在首个时隙中第二基站对每一终端的信道状态矩阵，并作为行元素构建第二基准矩阵；

提取在后续时隙第二基站对每一终端的信道状态矩阵，并作为行元素构建第二修正矩阵；

计算第二修正矩阵的逆矩阵；

根据第二修正矩阵的逆矩阵与第二基准矩阵的积得到第二基站对每一终端的预编码矩阵。

在一个实施例中，所述根据当前时隙的信道状态矩阵和预编码矩阵发送期望信息的步骤包括：向第一小区中的用户发送期望信息的步骤和向第二小区中的用户发送期望信息的步骤。

在一个实施例中，在向第一小区中的用户发送期望信息的步骤中包括：

基于第一基站对第一小区中终端的预编码矩阵对第一小区待发送的期望信息进行预编码；

基于第二基站对第一小区中终端的预编码矩阵对第二小区待发送的期望信息进行预编码；

先根据第一基站对第一小区待发送的期望信息进行预编码后的信息，与第二基站对第二小区待发送的期望信息进行预编码后的信息进行求和处理，再在向第一小区中的用户发送求和处理的结果。

在一个实施例中，在向第二小区中的用户发送期望信息的步骤中包括：

基于第一基站对第二小区中终端的预编码矩阵对第一小区待发送的期望信息进行预编码；

基于第二基站对第二小区中终端的预编码矩阵对第二小区待发送的期望信息进行预编码；

先根据第一基站对第一小区待发送的期望信息进行预编码后的信息，与第二基站对第二小区待发送的期望信息进行预编码后的信息进行求和处理，再在向第二小区中的用户发送求和处理的结果。

根据本发明的另一方面，还提供一种非理想状态信道的信息接收方法，用于两小区多用户单跳网络，包括：

获取第一基站和第二基站在首个时隙和后续时隙的接收信息；

根据后续时隙接收信息与首个时隙接收信息的差值构建接收信息矩阵；

根据第一基站和第二基站在后续时隙对终端的信道状态矩阵与在首个时隙对终端的信道状态矩阵的差值确定前缀矩阵，计算前缀矩阵与接收信息矩阵的积，得到期望信息。

在一个实施例中，所述构建接收信息矩阵的步骤包括：

计算后续时隙中每一时隙的接收信息与首个时隙接收信息的差值；

以后续时隙中每一时隙的接收信息差值作为收信息矩阵的行元素。

在一个实施例中，在确定前缀矩阵的步骤中包括确定第一小区终端的前缀矩阵和确定第二小区终端的前缀矩阵的步骤；其中，

在确定第一小区终端的前缀矩阵的步骤中，

计算第一基站在后续时隙对第一小区终端的信道状态矩阵，与在首个时隙对第一小区终端的信道状态矩阵的差值；

以后续时隙中每一时隙的信道状态矩阵差值作为第一小区终端的信道状态差分矩阵的行元素；

对第一小区终端的信道状态差分矩阵求逆矩阵得到第一小区终端的前缀矩阵；

在确定第二小区终端的前缀矩阵的步骤中，

计算第二基站在后续时隙对第二小区终端的信道状态矩阵，与在首个时隙对第二小区终端的信道状态矩阵的差值；

以后续时隙中每一时隙的信道状态矩阵差值作为第二小区终端的信道状态差分矩阵的行元素；

对第二小区终端的信道状态差分矩阵求逆矩阵得到第二小区终端的前缀矩阵。

本发明的实施例提供了一种不要求理想CSI的两小区单跳信息传输方法，在多小区中利用空时干扰对齐技术，合理使用延时的CSI。在第一个时隙基站不进行预编码而直接发送所有信息，后续时隙根据第一个时隙和当前时隙的信道状态信息设计预编码并发送所有信息，目的节点根据各个时隙得到的信息利用空时干扰对齐的方法解码出期望数据。本发明的实施例在非理想信道状态信息的情况下，能获得指定自由度的同时减少信道状态信息的回馈。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中两小区多用户的单跳网络的应用场景示意图；

图2为本发明实施例中两小区多用户的多信道通信的原理性示意图；

图3a和图3b为本发明实施例中块衰落信道模型的示意图；

图4为本发明实施例中非理想状态信道的信息发送方法的步骤流程图；

图5为本发明实施例中非理想状态信道的信息接收方法的步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明实施例作进一步地详细说明。

本发明的实施例针对两小区多用户的单跳网络，提出一种在存在延时反馈的情况下，基于干扰对齐的信息发送和接收方法。充分利用存在延时反馈的时隙和不存在延时反馈的时隙来消除系统干扰，得到准确的解码信息，实现两小区多用户的单跳网络的较高自由度。

图1为本发明实施例中两小区多用户的单跳网络的应用场景示意图。系统设有两个小区基站，基站BS1和基站BS2分别配置M根天线，每个小区基站对应K个单天线用户终端。为简洁起见，图1中仅示出基站分别配置两根天线，且每个小区基站对应两个用户的情况。

令S_i表示小区基站i，i∈{1,2}，S_i具有M根天线，D_k表示具有单根天线的目的节点k。S_i中有K个单天线用户，在第t个时隙中，S_i通过预编码向其对应的目的节点D_i传输数据x_i,k，设(i，k)表示小区i中的第k个用户。

图2为本发明实施例中两小区多用户的多信道通信的原理性示意图。其中，实线链路表示基站对小区中用户终端的期望信号链路，虚线链路表示基站对小区中用户终端的干扰信号链路。

例如，对于第一小区中的K个用户终端(1，k)而言，第一基站BS1对用户终端(1，k)的信道状态矩阵表示期望信号链路，而第二基站BS2对用户终端(1，k)的信道状态矩阵表示干扰信号链路。对于第二小区中的K个用户终端(2，k)而言，第一基站BS1对用户终端(2，k)的信道状态矩阵表示干扰信号链路，而第二基站BS2对用户终端(2，k)的信道状态矩阵表示期望信号链路。

假设系统延时一个时隙，信道为块衰落信道。本示例中，在五个时隙内信道状态信息是恒定不变的。如图3a所示，在A、B、C、D、E块内信道状态信息不变，但是不同块的信道状态信息是不同的。在每个衰落块，基站在第一时隙仅知道前面衰落块的信道状态信息，而在第二至第五时隙既知道前面衰落块的信道状态信息，又知道当前衰落块的信道状态信息。

为了充分的利用所有的时隙，此处抽取出时隙组成一个新的信道模型，如图3b所示。假设抽取块A中的第一个时隙，块B的第二个时隙，块C的第三个时隙，块D的第四个时隙，块E的第五个时隙得到图3b。为了方便描述，将图3b中的时隙依次称之为时隙1、时隙2、时隙3、……。

图4为本发明实施例提供的非理想状态信道的信息发送方法的步骤流程图。在图1所示的应用场景中，为了方便计算，考虑M＝K的情况。首先，获取第一基站和第二基站在首个时隙对终端的信道状态矩阵(步骤S410)。其中，和分别表示第一基站BS1和第二基站BS2对用户(1,k)的第一个时隙的信道状态矩阵，和分别表示第一基站BS1和第二基站BS2对用户(2,k)的第一个时隙的信道状态矩阵。

在首个时隙中，根据信道状态矩阵发送期望信息(步骤S420)。在第1个时隙中，源节点直接发送所有的信息符号x_i,k，i∈{1,2}，k∈{1,2,...,K}。则对于第一小区中的用户(1,k)，接收信息表示为：

$y_{1,k}\[1\]=h_{1,k}^1\[1\]\[x_{1,1}+x_{1,2}+...+x_{1,K}\]+h_{1,k}^2\[1\]\[x_{2,1}+x_{2,2}+...+x_{2,K}\]+z_{1,k}---\left(1\right)$

对于第二小区中的用户(2,k)，接收信息表示为：

$y_{2,k}\[1\]=h_{2,k}^1\[1\]\[x_{1,1}+x_{1,2}+...+x_{1,K}\]+h_{2,k}^2\[1\]\[x_{2,1}+x_{2,2}+...+x_{2,K}\]+z_{2,k}---\left(2\right)$

其中，z_1,k和z_2,k表示对于用户(1,k)和用户(2,k)所接收到的噪声向量。由于噪声不影响自由度的计算，后续的公式中均忽略噪声项。第1个时隙的传输结束后接收端分别得到了所需信号和干扰信号所组成的符号。

随后，在后续时隙中，由第一基站和第二基站在当前时隙对终端的信道状态矩阵，以及在首个时隙对终端的信道状态矩阵构建预编码矩阵，根据当前时隙的信道状态矩阵和预编码矩阵发送期望信息，使得后续时隙的信息干扰与首个时隙的信息干扰相同(步骤S430)。

例如，对于第t时隙，由于信道状态信息延时一个时隙，此时可以得到第一个时隙的信道状态信息矩阵和当前时隙的信道状态信息，根据这些信道状态信息可以对发送端进行预编码的设计。此处进行的预编码设计是为了保证在接收端得到的信息干扰是与第一个时隙相同的，那么即可以通过在接收端的差分得到仅与所需信号有关的信息。

因此预编码设计的目的，是为了达到：

$\left[\begin{array}{c}{h}_{1,1}^1\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,k}^1\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,K}^1\[t\]\end{array}\right]V_{1,k}^1\[t\]=\left[\begin{array}{c}{h}_{1,1}^1\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,k}^1\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,K}^1\[1\]\end{array}\right]---\left(3\right)$

$\left[\begin{array}{c}{h}_{1,1}^2\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,k}^2\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,K}^2\[t\]\end{array}\right]V_{1,k}^2\[t\]=\left[\begin{array}{c}{h}_{1,1}^2\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,k}^2\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,K}^2\[1\]\end{array}\right]---\left(4\right)$

其中，t∈{2,...,K+1}，V_1,k[t]和V_2,k[t]分别为第一小区和第二小区第t时隙中针对用户(1,k)和用户(2,k)的预编码矩阵。由于接收端需要解出K维的符号，所以为了使第一小区中的K个用户解出所有的信息，需要包括第一个时隙在内的K+1个接收方程，因此t∈{2,...,K+1}。

对于第二个小区利用相同的方法设计t∈{K+2,...,2K+1}，预编码设计的目的如下式所示：

$\left[\begin{array}{c}{h}_{2,1}^1\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{2,k}^1\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{2,K}^1\[t\]\end{array}\right]V_{2,k}^1\[t\]=\left[\begin{array}{c}{h}_{2,1}^1\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{2,k}^1\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{2,K}^1\[1\]\end{array}\right]---\left(5\right)$

$\left[\begin{array}{c}{h}_{2,1}^2\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{2,k}^2\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{2,K}^2\[t\]\end{array}\right]V_{2,k}^2\[t\]=\left[\begin{array}{c}{h}_{2,1}^2\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{2,k}^2\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{2,K}^2\[1\]\end{array}\right]---\left(6\right)$

基于上述设计思想，第一基站对第一小区中每一终端构建预编码矩阵的步骤为，提取在首个时隙中第一基站对第一小区每一终端的信道状态矩阵 并作为行元素构建第一基准矩阵：

$\left[\begin{array}{c}{h}_{1,1}^1\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,k}^1\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,K}^1\[1\]\end{array}\right].$

提取在后续时隙第一基站对第一小区每一终端的信道状态矩阵 并作为行元素构建第一修正矩阵：

$\left[\begin{array}{c}{h}_{1,1}^1\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,k}^1\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,K}^1\[t\]\end{array}\right].$

计算第一修正矩阵的逆矩阵，根据第一修正矩阵的逆矩阵与第一基准矩阵的积得到第一基站对第一小区中每一终端的预编码矩阵：

$V_{1,k}^1\[t\]={\left[\begin{array}{c}{h}_{1,1}^1\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,k}^1\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,K}^1\[t\]\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{h}_{1,1}^1\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,k}^1\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,K}^1\[1\]\end{array}\right]---\left(7\right)$

类似的，第二基站对第一小区中每一终端构建预编码矩阵的步骤为，提取在首个时隙中第二基站对第一小区每一终端的信道状态矩阵 并作为行元素构建第二基准矩阵：

$\left[\begin{array}{c}{h}_{1,1}^2\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,k}^2\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,K}^2\[1\]\end{array}\right].$

提取在后续时隙第二基站对第一小区每一终端的信道状态矩阵 并作为行元素构建第二修正矩阵：

$\left[\begin{array}{c}{h}_{1,1}^2\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,k}^2\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,K}^2\[t\]\end{array}\right].$

计算第二修正矩阵的逆矩阵，根据第二修正矩阵的逆矩阵与第二基准矩阵的积得到第二基站对第一小区中每一终端的预编码矩阵：

$V_{1,k}^2\[t\]={\left[\begin{array}{c}{h}_{1,1}^1\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,k}^1\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,K}^1\[t\]\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{h}_{1,1}^1\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,k}^1\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,K}^1\[1\]\end{array}\right]---\left(8\right)$

类似的，得到第一基站对第二小区中每一终端的预编码矩阵：

$V_{2,k}^1\[t\]={\left[\begin{array}{c}{h}_{2,1}^1\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{2,k}^1\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{2,K}^1\[t\]\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{h}_{2,1}^1\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{2,k}^1\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{2,K}^1\[1\]\end{array}\right]---\left(9\right)$

得到第二基站对第二小区中每一终端的预编码矩阵：

$V_{2,k}^2\[t\]={\left[\begin{array}{c}{h}_{2,1}^2\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{2,k}^2\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{2,K}^2\[t\]\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{h}_{2,1}^2\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{2,k}^2\[t\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{2,K}^2\[1\]\end{array}\right]---\left(10\right)$

如此以来，在后续时隙中，可根据当前时隙的信道状态矩阵，并基于表达式(7)至(10)中描述的预编码矩阵发送期望信息，具体而言，包括向第一小区中的用户发送期望信息的步骤和向第二小区中的用户发送期望信息的步骤。

其中，向第一小区中的用户发送期望信息的步骤为，基于第一基站对第一小区中终端的预编码矩阵对第一小区待发送的期望信息[x_1,1+x_1,2+...+x_1,K]进行预编码，得到基于第二基站对第一小区中终端的预编码矩阵对第二小区待发送的期望信息[x_2,1+x_2,2+...+x_2,K]进行预编码，得到先根据第一基站对第一小区待发送的期望信息进行预编码后的信息，与第二基站对第二小区待发送的期望信息进行预编码后的信息进行求和处理，再在向第一小区中的用户发送求和处理的结果：

$\begin{array}{c}{y}_{1,k}\[t\]=h_{1,k}^1\[V_{1,1}^1\[t\]x_{1,1}+V_{1,2}^1\[t\]x_{1,2}+\mathrm{...}+V_{1,K}^1\[t\]x_{1,K}\]\\ +h_{1,k}^2\[V_{1,1}^2\[t\]x_{2,1}+V_{1,2}^2\[t\]x_{2,2}+\mathrm{...}+V_{1,K}^2\[t\]x_{2,K}\]\end{array}---\left(11\right)$

类似的，向第二小区中的用户发送期望信息的步骤为，基于第一基站对第二小区中终端的预编码矩阵对第一小区待发送的期望信息[x_1,1+x_1,2+...+x_1,K]进行预编码，得到基于第二基站对第二小区中终端的预编码矩阵对第二小区待发送的期望信息[x_2,1+x_2,2+...+x_2,K]进行预编码，得到先根据第一基站对第一小区待发送的期望信息进行预编码后的信息，与第二基站对第二小区待发送的期望信息进行预编码后的信息进行求和处理，再在向第二小区中的用户发送求和处理的结果：

$\begin{array}{c}{y}_{2,k}\[t\]=h_{2,k}^1\[V_{2,1}^1\[t\]x_{1,1}+V_{2,2}^1\[t\]x_{1,2}+\mathrm{...}+V_{2,K}^1\[t\]x_{1,K}\]\\ +h_{2,k}^2\[V_{2,1}^2\[t\]x_{2,1}+V_{2,2}^2\[t\]x_{2,2}+\mathrm{...}+V_{2,K}^2\[t\]x_{2,K}\]\end{array}---\left(12\right)$

至此为止完成发射端的信息发送过程。

图5为本发明实施例提供的非理想状态信道的信息接收方法的步骤流程图。由于接收端已经得到足够的信息，并且知道所有时隙的信道状态信息，所以可利用差分的方法解出接收端所需要的信号。

对于第一小区中的用户终端，利用前K+1个时隙接收到的K+1个方程采用差分的方法获取所需的K维信号，即：

${\left[\begin{array}{c}{y}_{1,k}\[2\]-y_{1,k}\[1\]\\ y_{1,k}\[3\]-y_{1,k}\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ y_{1,k}\[K+1\]-y_{1,k}\[1\]\end{array}\right]}_{K\×1}={\left[\begin{array}{c}{h}_{1,k}^1\[2\]-h_{1,k}^1\[1\]\\ h_{1,k}^1\[3\]-h_{1,k}^1\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,k}^1\[K+1\]-h_{1,k}^1\[1\]\end{array}\right]}_{K\×K}{x}_{1,k}.$

针对第二小区中的用户终端，则利用时隙t∈{K+2,...,2K+1}和第一个时隙可以解出用户所需的K维信息，即：

${\left[\begin{array}{c}{y}_{2,k}\[K+2\]-y_{2,k}\[1\]\\ y_{2,k}\[K+3\]-y_{2,k}\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ y_{2,k}\[K+K+1\]-y_{2,k}\[1\]\end{array}\right]}_{K\×1}={\left[\begin{array}{c}{h}_{2,k}^2\[K+2\]-h_{2,k}^2\[1\]\\ h_{2,k}^2\[K+3\]-h_{2,k}^2\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{2,k}^2\[K+K+1\]-h_{2,k}^2\[1\]\end{array}\right]}_{K\×K}{x}_{2,k}$

具体来说，首先，获取第一基站和第二基站在首个时隙和后续时隙的接收信息(步骤S510)。第一基站在首个时隙接收的第一小区中用户终端(1，k)的信息为y_1,k[1]，第一基站在后续时隙接收的第一小区中用户终端(1，k)的信息为y_1,k[2]、y_1,k[3]、…、y_1,k[K+1]。

第二基站在首个时隙接收的第二小区中用户终端(2，k)的信息为y_2,k[1]，第二基站在后续时隙接收的第二小区中户用终端(2，k)的信息为y_2,k[K+2]、y_2,k[K+3]、…、y_2,k[K+K+1]。

随后，根据后续时隙接收信息与首个时隙接收信息的差值构建接收信息矩阵(步骤S520)。具体而言，计算后续时隙中每一时隙的接收信息与首个时隙接收信息的差值，以后续时隙中每一时隙的接收信息差值作为接收信息矩阵的行元素，得到第一小区中用户终端(1，k)的接收信息矩阵：

${\left[\begin{array}{c}{y}_{1,k}\[2\]-y_{1,k}\[1\]\\ y_{1,k}\[3\]-y_{1,k}\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ y_{1,k}\[K+1\]-y_{1,k}\[1\]\end{array}\right]}_{K\×1}---\left(13\right)$

以及第二小区中用户终端(2，k)的接收信息矩阵：

${\left[\begin{array}{c}{y}_{2,k}\[K+2\]-y_{2,k}\[1\]\\ y_{2,k}\[K+3\]-y_{2,k}\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ y_{2,k}\[K+K+1\]-y_{2,k}\[1\]\end{array}\right]}_{K\×1}---\left(14\right)$

最后，根据第一基站和第二基站在后续时隙对终端的信道状态矩阵与在首个时隙对终端的信道状态矩阵的差值确定前缀矩阵，计算前缀矩阵与接收信息矩阵的积，得到期望信息(步骤S530)。

其中，在确定前缀矩阵的步骤中包括确定第一小区终端的前缀矩阵和确定第二小区终端的前缀矩阵的步骤。

在确定第一小区终端的前缀矩阵的步骤中，计算第一基站在后续时隙对第一小区用户终端(1，k)的信道状态矩阵与在首个时隙对第一小区终端的信道状态矩阵的差值。以后续时隙中每一时隙的信道状态矩阵差值作为第一小区终端的信道状态差分矩阵的行元素，得到第一小区终端的信道状态差分矩阵：

${\left[\begin{array}{c}{h}_{1,k}^1\[2\]-h_{1,k}^1\[1\]\\ h_{1,k}^1\[3\]-h_{1,k}^1\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,k}^1\[K+1\]-h_{1,k}^1\[1\]\end{array}\right]}_{K\×K}---\left(15\right)$

对第一小区终端的信道状态差分矩阵求逆矩阵得到第一小区终端的前缀矩阵：

$H_{eff}^{1,k}={\left[\begin{array}{c}{h}_{1,k}^1\[2\]-h_{1,k}^1\[1\]\\ h_{1,k}^1\[3\]-h_{1,k}^1\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{1,k}^1\[K+1\]-h_{1,k}^1\[1\]\end{array}\right]}_{K\×K}^{-1}---\left(16\right)$

在确定第二小区终端的前缀矩阵的步骤中，计算第二基站在后续时隙对第二小区终端(1，k)的信道状态矩阵与在首个时隙对第二小区终端的信道状态矩阵的差值。以后续时隙中每一时隙的信道状态矩阵差值作为第二小区终端的信道状态差分矩阵的行元素，得到第二小区终端的信道状态差分矩阵：

${\left[\begin{array}{c}{h}_{2,k}^2\[K+2\]-h_{2,k}^2\[1\]\\ h_{2,k}^2\[K+3\]-h_{2,k}^2\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{2,k}^2\[K+K+1\]-h_{2,k}^2\[1\]\end{array}\right]}_{K\×K}---\left(17\right)$

对第二小区终端的信道状态差分矩阵求逆矩阵得到第二小区终端的前缀矩阵：

$H_{eff}^{2,k}={\left[\begin{array}{c}{h}_{2,k}^2\[K+2\]-h_{2,k}^2\[1\]\\ h_{2,k}^2\[K+3\]-h_{2,k}^2\[1\]\\ .\\ .\\ .\\ h_{2,k}^2\[K+K+1\]-h_{2,k}^2\[1\]\end{array}\right]}_{K\×K}^{-1}---\left(18\right)$

由于在不同的时隙信道状态信息不同，那么表达式(16)和(18)描述的前缀矩阵一定为满秩的。

最后计算前缀矩阵与接收信息矩阵的积，得到期望信息：

因此，利用2K+1个时隙可以解码无干扰的数目为2K²。其中对于信道状态信息，发送端和接收端都不用知道全局信道状态信息，且信道状态信息的传送有一个时隙的延时，在假设M＝K的情况下可以达到自由度为：

${\mathrm{DoF}}_{sum}=\underset{K\→\mathrm{\∞}}{lim}\frac{2K^2}{1+2K}=K.$

而对于M>K的情况下，显而易见，在发送端天线数目多于用户数目的时候，本发明实施例的方法必然是适用的。

综上所述，在两小区多用户系统中，在反馈有时延的情况下，本发明实施例通过空时干扰对齐技术设计信息发送和接收方法，可以得到接近理想反馈的所能达到的自由度。

并且，本申请在设计预编码矩阵时仅需要获取本小区内的信道状态信息，而不需要获取其他小区的信道状态信息，因此，能够减少信道状态信息的回馈。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种非理想状态信道的信息发送方法，用于两小区多用户单跳网络，其特征在于，包括以下步骤：

获取第一基站和第二基站在首个时隙对终端的信道状态矩阵；

在首个时隙中，根据信道状态矩阵发送期望信息；

在后续时隙中，由第一基站和第二基站在当前时隙对终端的信道状态矩阵，以及在首个时隙对终端的信道状态矩阵构建预编码矩阵，根据当前时隙的信道状态矩阵和预编码矩阵发送期望信息，使得后续时隙的信息干扰与首个时隙的信息干扰相同。

2.如权利要求1所述的信息发送方法，其特征在于，所述构建预编码矩阵的步骤包括：对于第一基站，

提取在首个时隙中第一基站对每一终端的信道状态矩阵，并作为行元素构建第一基准矩阵；

提取在后续时隙第一基站对每一终端的信道状态矩阵，并作为行元素构建第一修正矩阵；

计算第一修正矩阵的逆矩阵；

根据第一修正矩阵的逆矩阵与第一基准矩阵的积得到第一基站对每一终端的预编码矩阵。

3.如权利要求2所述的信息发送方法，其特征在于，所述构建预编码矩阵的步骤还包括：对于第二基站，

提取在首个时隙中第二基站对每一终端的信道状态矩阵，并作为行元素构建第二基准矩阵；

提取在后续时隙第二基站对每一终端的信道状态矩阵，并作为行元素构建第二修正矩阵；

计算第二修正矩阵的逆矩阵；

根据第二修正矩阵的逆矩阵与第二基准矩阵的积得到第二基站对每一终端的预编码矩阵。

4.如权利要求1所述的信息发送方法，其特征在于，所述根据当前时隙的信道状态矩阵和预编码矩阵发送期望信息的步骤包括：向第一小区中的用户发送期望信息的步骤和向第二小区中的用户发送期望信息的步骤。

5.如权利要求4所述的信息发送方法，其特征在于，在向第一小区中的用户发送期望信息的步骤中包括：

基于第一基站对第一小区中终端的预编码矩阵对第一小区待发送的期望信息进行预编码；

基于第二基站对第一小区中终端的预编码矩阵对第二小区待发送的期望信息进行预编码；

先根据第一基站对第一小区待发送的期望信息进行预编码后的信息，与第二基站对第二小区待发送的期望信息进行预编码后的信息进行求和处理，再在向第一小区中的用户发送求和处理的结果。

6.如权利要求4所述的信息发送方法，其特征在于，在向第二小区中的用户发送期望信息的步骤中包括：

基于第一基站对第二小区中终端的预编码矩阵对第一小区待发送的期望信息进行预编码；

基于第二基站对第二小区中终端的预编码矩阵对第二小区待发送的期望信息进行预编码；

先根据第一基站对第一小区待发送的期望信息进行预编码后的信息，与第二基站对第二小区待发送的期望信息进行预编码后的信息进行求和处理，再在向第二小区中的用户发送求和处理的结果。

7.一种非理想状态信道的信息接收方法，用于两小区多用户单跳网络，其特征在于，包括：

获取第一基站和第二基站在首个时隙和后续时隙的接收信息；

根据后续时隙接收信息与首个时隙接收信息的差值构建接收信息矩阵；

根据第一基站和第二基站在后续时隙对终端的信道状态矩阵与在首个时隙对终端的信道状态矩阵的差值确定前缀矩阵，计算前缀矩阵与接收信息矩阵的积，得到期望信息。

8.如权利要求7所述的信息接收方法，其特征在于，所述构建接收信息矩阵的步骤包括：

计算后续时隙中每一时隙的接收信息与首个时隙接收信息的差值；

以后续时隙中每一时隙的接收信息差值作为收信息矩阵的行元素。

9.如权利要求8所述的信息接收方法，其特征在于，在确定前缀矩阵的步骤中包括确定第一小区终端的前缀矩阵和确定第二小区终端的前缀矩阵的步骤；其中，

在确定第一小区终端的前缀矩阵的步骤中，

计算第一基站在后续时隙对第一小区终端的信道状态矩阵，与在首个时隙对第一小区终端的信道状态矩阵的差值；

以后续时隙中每一时隙的信道状态矩阵差值作为第一小区终端的信道状态差分矩阵的行元素；

对第一小区终端的信道状态差分矩阵求逆矩阵得到第一小区终端的前缀矩阵；

在确定第二小区终端的前缀矩阵的步骤中，

计算第二基站在后续时隙对第二小区终端的信道状态矩阵，与在首个时隙对第二小区终端的信道状态矩阵的差值；

以后续时隙中每一时隙的信道状态矩阵差值作为第二小区终端的信道状态差分矩阵的行元素；

对第二小区终端的信道状态差分矩阵求逆矩阵得到第二小区终端的前缀矩阵。