CN106452676A - 一种多点协同传输的方法及相关设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种多点协同传输的方法及相关设备。本发明实施例方法包括:主发射节点对接收的导频信号进行估计得到下行信道信息;接收(M‑1)个从发射节点发送的(M‑1)个下行信道信息,(M‑1)个下行信道信息由(M‑1)个从发射节点根据接收的导频信号进行估计得到;对M个下行信道信息进行联合处理,分别确定M个发射节点中每个发射节点的发射权值;将各从发射节点的发射权值发送至对应的从发射节点,以使各发射节点根据主发射节点确定的发射权值对待传输数据进行预编码。本发明实施例还提供了一种发射节点,避免了由于各发射节点在协同传输过程中的相位差相消而产生的信道性能损失。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域,尤其涉及一种多点协同传输的方法及相关设备。
背景技术
多点协同传输技术以协作通信的方式传输信号,在多个小区间不同程度地共享信道状态信息和数据信息,将相邻小区的干扰转变为可利用信息,利用空间信道上的差异性传输数据,从而达到优化协作系统整体性能和改善边缘用户性能的目的。对于时分双工(Time Division Duplex,缩写:TDD)系统而言,获取协同增益的一个重要前提是上下行信道互易性。例如,通过对用户设备(user equipment,缩写:UE)发送的上行信道探测参考信号(Sounding Reference Signal,缩写:SRS)进行检测,获得准确的瞬时下行信道状态信息(channel state information,CSI),从而能够进行准确的数据传输。但是,在TDD系统中上下行信道互易性通常是非理想的,例如:受限于发射节点(Transmision Point,缩写:TP)间的地理位置,例如,分别属于不同的基站(Base Station,缩写:BS)的发射节点,其发射节点间不作联合通道校正。
通常的方法中,在发射节点间不作联合通道校正的场景下,各发射节点根据各自信道信息独立计算发射权值,使得发射节点间存在不确知的相对相位差,在多个发射节点协同传输的过程中,相位差破坏了多发射节点联合的信道互易性,从而影响各发射节点的协同增益。
发明内容
本发明实施例提供了一种多点协同传输的方法及相关设备,应用于一种多点协同传输的系统,该系统包括M个发射节点,M为大于或者等于2的正整数,M个发射节点中包括1个主发射节点,(M-1)个从发射节点。主发射节点对M个发射节点的下行信道信息进行联合处理,确定各从发射节点的发射权值。其中,主发射节点可以理解为一个计算节点,该计算节点用于对M个发射节点的下行信道信息进行联合处理。从而避免了各发射节点进行独立的计算发射权值产生不可知的相位差,由于各发射节点在协同传输过程中的相位差相消而产生的信道性能损失。其中,该发射节点可以为射频拉远单元(Radio Remote Unit,缩写:RRU),可以为微基站、小基站、皮基站,或未来5G网络中的基站等等,在实际应用中,具体的不限定。
第一方面,本发明实施例提供了一种多点协同传输的方法,M个发射节点中的每个发射节点都根据接收的导频信号进行估计得到下行信道信息。M个发射节点中的主发射节点再接收(M-1)个从发射节点发送的(M-1)个下行信道信息。然后,主发射节点对M个下行信道信息进行联合处理,分别确定M个发射节点中每个发射节点的发射权值;主发射节点再将各从发射节点的发射权值发送至对应的从发射节点,以使各发射节点根据主发射节点确定的发射权值对待传输数据进行预编码。本发明实施例中,主发射节点根据各发射节点的下行信道信息进行联合处理,确定各从发射节点的发射权值。由于主发射节点确定各从发射节点对应的发射权值时,综合了每个发射节点对应的信道信息,从而避免了各发射节点进行独立的计算发射权值产生不可知的相位差,避免了由于各发射节点在协同传输过程中的相位差相消而产生的信道性能损失。
在一种可能的实现方式中,主发射节点对M个下行信道信息进行联合处理,确定各发射节点的发射权值的具体方法可以为:主发射节点要对M个发射节点中的每个发射节点计算发射权值,首先,对于所述M个发射节点中的每一个发送节点n,n取值范围为1至M,主发射节点可以确定目标发射节点,其余M-1个发射节点为所述目标发射节点的干扰发射节点,目标发射节点和干扰发射节点是相对而言的,是动态变化的,目标发射节点为在M个发射节点中的第n个发射节点,当然,需要说明的是,在确定目标发射节点的步骤中,也是可以通过确定干扰发射节点来确定目标发射节点,根据等同原则,目标发射节点和干扰发射节点是非A即B的关系,因此在实际应用中,是先确定目标发射节点再确定干扰发射节点,还是先确定干扰发射节点再确定目标发射节点均可,都在本发明的覆盖范围之下。例如,有三个发射节点,当第一发射节点为目标发射节点时,第二发射节点和第三发射节点为干扰发射节点,当第二发射节点为目标发射节点时,第一发射节点和第三发射节点为干扰发射节点,当第三发射节点为目标发射节点时,第一发射节点和第二发射节点为干扰发射节点,需要说明的是,主发射节点只是计算节点,主发射节点为这三个发射节点中的一个,例如主发射节点为第一发射节点,当然,主发射节点可以为目标发射节点,也可以为干扰发射几点。然后,主发射节点将各干扰发射节点的初始发射权值作为循环值;1)主发射节点根据各干扰发射节点的下行信道信息及循环值计算目标发射节点的干扰协方差矩阵;2)主发射节点根据干扰协方差矩阵计算目标发射节点的预滤波矩阵;3)主发射节点根据预滤波矩阵和目标发射节点的下行信道矩阵,得到目标发射节点的等效信道矩阵;4)主发射节点根据等效信道矩阵计算目标发射节点的发射权值。在本发明实施例中,主发射权值计算了M个发射节点中的每个发射节点的发射权值。
在一种可能的实现方式中,主发射节点计算每个发射节点的发射权值所涉及的公式如下:主发射节点根据各干扰发射节点的下行信道矩阵及其预置的初始发射权值按照如下公式计算目标发射节点的干扰协方差矩阵:Rzz=σ2I;其中,n表示第n个发射节点,第n个发射节点为目标发射节点;m表示除了第n个发射节点之外的第m个干扰发射节点;Wm表示干扰发射节点所对应的发射权值;Hm表示干扰发射节点的下行信道矩阵;表示Wm对应的共轭转置矩阵;表示Hm对应的共轭转置矩阵;σ2表示干扰噪声功率;I表示单位阵;Rzz表示与σ2对应的协方差矩阵;主发射节点根据干扰协方差矩阵按照如下公式计算目标发射节点的预滤波矩阵:主发射节点根据预滤波矩阵和目标发射节点的下行信道矩阵,按照如下公式计算得到目标发射节点的等效信道矩阵:其中,Hn为目标发射节点的下行信道矩阵;主发射节点根据等效信道矩阵按照如下公式计算目标发射节点的发射权值:其中,表示根据等效信道进行权值计算。
在上述的可能的实现方式中,主发射节点计算了M个发射节点中每个发射节点的发射权值,下面提供了一种优选的方式,即可以通过迭代的方式,多次计算每个发射节点的发射权值,直到每个发射权值达到最优。
在另一种可能的实现方式中,在上述步骤4)之后,主发射节点将计算得到的发射权值作为循环值,并重复执行步骤1)至4),直到达到满足迭代停止的条件,当满足达到迭代停止的条件时,主发射节点确定停止迭代。以迭代方式对各TP的预编码权值计算及更新,从而逐步降低TP间互干扰。
在一种可能的实现方式中,主发射节点还可以通过两种方式确定停止迭代,其中第一种方式为:可以根据迭代的和速率的增益确定停止迭代。此种方式,可以有效控制迭代次数,并可以适应不同的应用场景。第二种方式为:通过主发射节点判断迭代的次数是否大于预置门限,当确定迭代的次数大于预置门限时,确定停止迭代。此种方式中,可以通过确定迭代的次数是否大于等于预置门限,来控制迭代次数,某些通信系统中,信道发生变化,此种方法可以在控制迭代次数的同时降低复杂度。
在一种可能的实现方式中,主发射节点在通过迭代所产生的和速率的增益确定更新目标发射节点的最终的发射权值具体还包括两种方式:其中第一中实现方式为:若第x次迭代的和速率大于第一期望值,则主发射节点判定第x次迭代所生成的发射权值为目标发射节点的最终发射权值,x为大于等于2的正整数;另一种可能实现方式为:若第x次迭代的和速率与第x-1次迭代的和速率的差值小于第二期望值,则判定第x次迭代所生成的发射权值的目标发射节点的最终发射权值;其中,第x次迭代的和速率按照如下公式所示:其中,运算符|·|表示计算矩阵的行列式;目标发射节点为第n个发射节点,Hn表示目标发射节点对应的下行信道矩阵;Wn表示目标发射节点的发射权值;表示Wn对应的共轭转置矩阵;表示Hn对应的共轭转置矩阵;Rzz表示协方差矩阵。本发明实施例中,主发射节点根据迭代的和速率的增益确定各目标发射节点的最终的发射权值,可以控制迭代次数,并通过1)和2)中的两种方法来适应不同的应用场景,例如,第1)种方法更适用于迭代速率降低的应用场景,而第2)种方法中,更适合迭代速率较高的应用场景,当连续两次迭代的和速率相差较小的情况下,表明迭代已经不产生作用,就可以确定迭代停止。
在一种可能的实现方式中,主发射节点接收(M-1)个从发射节点发送的(M-1)个下行信道信息之后,主发射节点对M个下行信道信息进行联合处理,确定各发射节点的待传输数据的传输速率;主发射节点根据待传输数据的传输速率确定调制信息;主发射节点将确定的调制信息发送至对应的从发射节点,以使各发射节点根据与发射权值对应的调制信息对待传输数据进行数据符号的调制。
在一种可能的实现方式中,通信系统还包括用户设备,为了极大的提高计算传输速率的准确性。针对不同的接收机类型,提供不同的方案确定传输速率以提高自适应性,主发射节点可以根据用户设备侧的接收机类型按照不同的方式计算各发射节点对应的传输速率。当用户设备的接收机为串行干扰消除SIC类接收机时,具体的实现方式可以为:主发射节点对下行信道信息进行联合处理,确定各发射节点的传输数据的传输速率,具体的实现方式为:主发射节点按如下公式计算目标发射节点的干扰协方差矩阵:Rzz=σ2I;其中,n表示第n个从发射节点,第n个从发射节点为目标发射节点;m表示M个发射节点中除了第n个发射节点之前的第m个干扰发射节点;Wm表示干扰发射节点所对应的发射权值;Hm表示干扰发射节点的下行信道矩阵;表示Wm的共轭转置矩阵;表示Hm的共轭转置矩阵;σ2表示干扰噪声功率;I表示单位阵;Rzz表示与σ2对应的协方差矩阵;主发射节点根据干扰协方差矩阵按照如下公式计算预滤波矩阵:主发射节点根据预滤波矩阵和目标发射节点经预编码加权后的信道,得到目标发射节点对应的等效信道矩阵:其中,Hn表示目标发射节点对应的下行信道矩阵;Wn表示目标发射节点的发射权值;主发射节点将等效信道的奇异值作为目标发射节点的各层空分信号的信噪比,并根据信噪比折算传输速率。
在一种可能的实现方式中,主发射节点根据等效信道按照如下公式计算等效信道矩阵的协方差阵:其中,为目标发射节点对应的等效信道矩阵,为对应的共轭转置矩阵;主发射节点根据等效信道的协方差阵的特征值计算目标发射节点的各层空分信号的信噪比;主发射节点根据信噪比折算传输速率。
在一种可能的实现方式中,根据等效信道的协方差阵的特征值按照如下公式计算目标发射节点的各层空分信号的信噪比:
其中,目标发射节点为第n个从发射节点,第γn,m表示第n个从发射节点第m层空分信号的信噪比,第表示协方差矩阵Rn特征值对角阵,表示取矩阵第m个对角元。
在一种可能的实现方式中,当用户设备的接收机为线性接收机时,主发射节点对下行信道矩阵进行联合处理,确定各发射节点的传输数据的传输速率的具体方式还可以为:主发射节点将各发射节点将预编码加权后的信道以列方式合并成联合等效信道,联合等效信道按照如下方式表示:其中,Hn表示第n个发射节点的下行信道矩阵;Wn表示第n个发射节点所对应的发射权值;根据联合等效信道对接收的导频信号进行最小均方差误差MMSE估计,按照如下公式得到各层空分信号的信噪比:其中,运算符(·)-1表示对矩阵求逆,Rvv表示最小均方差误差协方差阵;表示联合等效信道矩阵;表示联合等效信道矩阵对应的共轭转置矩阵;σ2表示干扰噪声功率;I表示单位阵;γm表示第m层空分信号的信噪比。
第二方面,本发明实施例提供了一种计算机存储介质,用于储存上述主发射节点所用的计算机软件指令,其包含用于执行上述方面所设计的程序。
第三方面,本发明实施例提供了一种发射节点,具有实现上述方法中实际中发射节点所执行的功能。该功能可以通过硬件实现,也可以通过硬件执行相应的软件实现。该硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。
第四方面,发射节点的结构中包括存储器,收发器和处理器。其中存储器用于存储计算机可执行程序代码,并与收发器耦合。该程序代码包括指令,当该处理器执行该指令时,该指令使该发射节点执行上述方法中所涉及的信息或者指令。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中MIMO天线系统示意图;
图2为本发明实施例中的多点协同传输的通信系统的架构示意图;
图3为本发明实施例中的一种多点协同传输的方法的步骤流程示意图;
图4为本发明实施例中的确定发射权值的步骤流程示意图;
图5为本发明实施例中的一种发射节点的一个实施例的结构示意图;
图6为本发明实施例中的一种发射节点的另一个实施例的结构示意图;
图7为本发明实施例中的一种发射节点的另一个实施例的结构示意图;
图8为本发明实施例中的一种发射节点的另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种多点协同传输的方法及相关设备,该方法应用于一种多点协同传输的系统,该系统包括M个发射节点,M为大于或者等于2的正整数,M个发射节点中包括1个主发射节点,(M-1)个从发射节点。主发射节点根据各发射节点的下行信道信息进行联合处理,确定各从发射节点的发射权值。避免了各发射节点进行独立的计算发射权值产生不可知的相位差,避免了由于各发射节点在协同传输过程中的相位差相消而产生的信道性能损失。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,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,都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例提供了一种多点协同传输的方法,方法应用于多点协同传输的通信系统,为了方便理解,首先对本发明实施例中涉及到的词语进行说明:
发射节点:接收信息和发射信息的节点,发射节点是一个物理节点,并且配置有多个天线单元,不同的发射节点是地理上分割开的,也可以是扇区化的。基站包括一个或多个小区,每个小区包含一个或多个发射节点。例如,该发射节点可以为射频拉远单元(RadioRemote Unit,缩写:RRU),采用光纤将基站中的射频模块拉到远端射频单元,分置于网络规划所确定的站点上。
多点协同传输(Coordinated Multi-Point Transmission,缩写:CoMP):一种提升小区边界容量和小区平均吞吐量的有效途径。在多个发射节点间无通道校正的场景下,通过多个发射节点进行联合处理实现。其中,多个发射节点中的一个发射节点被选为主发射节点,其他的发射节点将下行信道信息发送到这个主发射节点,该主发射节点为联合处理发射节点,用于对各发射节点的下行信道信息进行联合处理。
多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,缩写MIMO):请参阅图1所示,图1为MIMO天线系统示意图。假设发射节点有NR根发射天线,每个用户设备(userequipment,缩写:UE)有NT根接收天线。每个发射节点与用户设备构成一个(NR,NT)虚拟MIMO传输系统。各发射节点根据上行的信道探测参考信号(Sounding Reference Signal,缩写:SRS)的导频信号检测信道状态信息直接作为下行信道状态的估计,得到下行信道信息。主发射节点对各发射节点的下行信道信息进行联合处理。
预编码:是一种高效的编码技术,依赖于对信道状态信息的估计。发射节点可以根据全部信道信息,通过一定的旋转变换(预处理)将数据符号映射成为更宽的信息符号,然后对其进行调制。按照对预编码矩阵设计准则不同,有最小化均方误差(Minimum MeanSquare Error,缩写:MMSE)准则预编码、最小化误码率准则预编码、最大化信干噪比准则预编码以及最大化容量准则预编码等。
请参阅图2所示,图2为该多点协同传输的通信系统的架构示意图。该通信系统包括多个基站210,每个基站210可以包括至少一个发射节点220,各发射节点220之间可以进行协作传输数据,该通信系统包括M个发射节点,M为大于等于2的正整数,M个发射节点中包括1个主发射节点,(M-1)个从发射节点。本发明实施例中,M个发射节点可以应用于各TP间不做通道校正的场景,例如,各发射节点可以为分属于物理上相距较远的小区,或者,M个发射节点中的至少2个发射节点分别属于不同的基站,在实际的应用中,对于各TP的部署场景本发明不限定。本发明实施例中,M可以以3为例进行说明,当然在实际应用中,发射节点的数量不限定。3个发射节点可以分别为TP1,TP2,TP3,这3个发射节点可以分别属于不同的基站。例如,将TP1作为主发射节点,将TP2和TP3作为从发射节点。需要说明的是,发射节点的数量,及发射节点中主发射节点和从发射节点的选取,只是为了方便实施例中说明,并不构成对本发明的限定说明。
各发射节点根据用户设备230发送的上行的信道探测参考信号(SoundingReference Signal,缩写:SRS)检测信道状态信息直接作为下行信道状态的估计,得到下行信道信息。TP2和TP3将各自估计得到的下行信道信息发送给TP1,TP1作为主发射节点将对3个下行信道信息进行联合处理,确定TP1、TP2和TP3对应的发射权值,TP1将确定后的TP2的发射权值向TP2发送,将TP3对应的发射权值向TP3发送,这样,TP1、TP2和TP3都可以根据各自对应的发射权值进行待传输数据的数据符号的预编码。
下面对本发明提供的一种多点协同传输的方法进行详细描述,请参阅图3所示,图3为本发明实施例中一种多点协同传输的方法的一个实施例的示意图。
步骤301、主发射节点对接收的导频信号进行估计得到下行信道信息。
主发射节点以TP1为例进行说明,TP1对接收的导频信号和上下行信道互易性进行估计,得到下行信道信息。该下行信道信息为下行信道矩阵。可以用Hn来表示,其中,n表示第n个发射节点,TP1对应的下行信道矩阵
上行链路中,基于SRS导频信号的信道估计应用于连续传输的系统,通过在发送的有用数据中插入已知的导频信号,可以得到导频位置的信道估计结果,接着利用导频信号位置的信道估计结果,通过滤波插值得到有用数据位置的信道估计结果。根据上下行信道互易性和上行信道信息,得到下行信道矩阵。该下行信道矩阵可以用Hn来表示,Hn的矩阵维度(NR,NT)。其中,n表示第n个发射节点,TP1对应的下行信道矩阵可以用H1来表示。
步骤302、(M-1)个从发射节点根据接收的导频信号进行估计,得到下行信道信息。
本发明实施例中,M以3为例,则有两个从发射节点,这两个从发射节点分别为TP2和TP3。TP2对接收的导频信号和上下行互易性进行估计,得到TP2对应的下行信道信息。TP3对接收的导频信号和上下行互易性进行估计,得到TP3对应的下行信道矩阵。
TP2对应的下行信道矩阵可以用H2来表示,TP3对应的下行信道矩阵可以用H3来表示。
TP2和TP3得到对应的下行信道信息与TP1得到对应的下行信道信息原来相同,请参阅步骤301进行理解,此处不赘述。
需要说明的是,步骤301和步骤302没有时序上的限定,步骤302也可以在步骤301之前,或者步骤301和步骤302也可以同时执行。
步骤303、(M-1)个从发射节点将对应的下行信道信息发送至主发射节点。
步骤304、对M个下行信道信息进行联合处理,确定各发射节点的发射权值。
例如,TP1接收TP2和TP3发送的下行信道信息,TP1对TP2对应的下行信道信息,TP1对应的下行信道信息,TP3对应的下行信道信息进行联合处理,确定各发射节点的发射权值,可选的,主发射节点对M个下行信道信息进行联合处理还可以确定各发射节点的对应的传输速率。然后,TP1再根据各发射节点确定的传输速率确定出各发射节点对应的调制信息。
步骤305、主发射节点将各从发射节点的发射权值发送至对应的从发射节点。
可选的,主发射节点将各发射节点的发射权值和调制信息发送至对应的从发射节点。
各发射节点根据与发射权值对应的调制信息对待传输数据进行数据符号的调制,然后,对调制后的数据符号进行预编码。
下面对步骤304中,如何确定各发射节点的发射权值、传输速率和调制信息的具体方法进行详细描述:
一、首先对如何确定各发射节点的发射权值进行详细说明,请参阅图4所示,图4为主发射节点确定各发射节点的发射权值的步骤流程图。
3041、主发射节点对各发射节点的对应的发射权值及噪声协方差初始化,公式如下:
Wn=a,Rzz=σ2I
其中,Wn表示第n个TP发射权值,a表示预设的初始发射权值,σ2表示干扰噪声功率,Rzz表示与噪声干扰功率对应的协方差矩阵。
例如,TP1对应的初始发射权值为:W1=a1;
TP2对应的初始发射权值为:W2=a2;
TP3对应的初始发射权值为:W3=a3。
3042、主发射节点根据干扰TP信道及其权值计算目标TP的干扰协方差矩阵。
主发射节点按照如下公式计算目标发射节点的干扰协方差矩阵:
其中,n表示第n个发射节点,第n个发射节点为目标发射节点;m表示除了第n个发射节点之外的第m个干扰发射节点;Wm表示干扰发射节点所对应的发射权值;Hm表示干扰发射节点的下行信道矩阵;表示Wm对应的共轭转置矩阵;表示Hm对应的共轭转置矩阵;σ2表示干扰噪声功率;I表示单位阵;Rzz表示与σ2对应的协方差矩阵。
需要说明的是,M个发射节点包括目标发射节点和干扰发射节点,其中,目标发射节点和干扰发射节点,是动态变化的,对于M个发射节点中的每一个发送节点n,n取值范围为1至M,确定第n个发射节点为目标发射节点,其余M-1个发射节点为所述目标发射节点的干扰发射节点。本申请中提及的目标发射节点和干扰发射节点的解释与此处相同,以下不赘述。目标发射节点为在M个发射节点中的第n个发射节点,n取遍M中的任一数值。例如,主发射节点可以先确定目标发射节点,确定出目标发射节点的同时也就确定了干扰发射节点。每个发射节点都可以为目标发射节点,每个发射节点也都可以为干扰节点,也可以理解为被计算的发射节点为目标发射节点,则除了目标发射节点之外的发射节点为干扰发射节点。
例如,还是以3个发射节点为例进行说明,当n=1时,也就是TP1是目标发射节点,当第1个发射节点(TP1)为目标发射节点时,则第2个发射节点(TP2)和第3个发射节点(TP3)均为干扰发射节点,根据公式1计算TP1的干扰协方差矩阵为:
同理当第2个发射节点(TP2)为目标发射节点时,则第1个发射节点(TP1)和第3个发射节点(TP3)均为干扰发射节点;当第第3个发射节点(TP3)为目标发射节点时,则第2个发射节点(TP2)和当第1个发射节点(TP1)均为干扰发射节点。计算TP2和TP3的干扰协方差矩阵的计算方法与计算TP1的方法相同,此处不一一举例说明。
3043、主发射节点根据干扰协方差矩阵计算目标发射节点的预滤波矩阵。
主发射节点根据干扰协方差矩阵按照如下公式计算目标发射节点的预滤波矩阵:
3034、主发射节点根据预滤波矩阵和目标发射节点的下行信道矩阵,得到目标发射节点的等效信道矩阵,公式如下:
其中,Hn为目标发射节点的下行信道矩阵;
3035、主发射节点根据等效信道矩阵计算目标发射节点的发射权值,公式如下:
其中,表示根据等效信道进行单用户-波束赋形(Singl user-Beamfrming,缩写:SU-BF)权值计算。具体的,根据矩阵奇异值分解(Singular ValueDecomposition,SVD)或功率注水(water-filling)等方法计算各发射节点的发射权值。
需要说明的是,通过上述步骤3041至步骤3045计算出各发射节点的发射权值。例如,TP1第一次更新后的发射权值W1=a11;TP2第一次更新后的发射权值W2=a21;TP3第一次更新后的发射权值W3=a31。
需要说明的是:在第一种可能的实现中,在步骤3042中,可以先分别计算各个发射节点的干扰协方差矩阵:Rzz,1,Rzz,2和Rzz,3,然后执行步骤3043,在步骤3043中分别计算各发射节点对应的预滤波矩阵,然后继续执行步骤3044和步骤3045,也就是说,在每一个步骤中,将全部发射节点的所对应的参数全部计算完成,再执行下一个步骤。
在第二种可能的方式中,在步骤3042中,先计算出TP1的干扰协方差矩阵Rzz,1,然后执行步骤3043至步骤3045,最后计算得到TP1对应的发射权值。然后,回到步骤3042,继续计算TP2对应的干扰协方差矩阵,执行完步骤3042后,执行步骤3043至步骤3045,计算得到TP2对应的发射权值,也就是说,在另一种可能的实现方式中,可以分别计算各发射节点的发射权值。在具体应用中,对于一次更新各发射节点的发射权值的具体方式本发明不限定。
在一种优选的方式中,以迭代方式对各TP的预编码权值计算及更新,从而逐步降低TP间互干扰。
需要说明的是,将各个TP的发射权值全部更新一次,为一次迭代,例如,共有三个发射节点,分别计算TP1、TP2和TP3的发射权值完成后,一次迭代更新完成。
步骤3046、主发射节点判断是否满足预置的停止迭代条件,若满足预置的停止迭代条件,则停止迭代,确定各发射节点的最终发射权值;若不满足预置的停止迭代条件,则继续执行步骤3032。
具体的,在上述步骤3045之后,将计算得到的发射权值作为循环值,并重复执行步骤3042至步骤3045,直至满足预置的停止迭代条件。例如,当第一次更新各发射节点的发射权值分别为:
W1=a11;W2=a21;W3=a31。
在第二次迭代更新发射权值的具体方法为:
计算各个发射节点的干扰协方差矩阵,首先,先以TP1为目标发射节点,以TP2和TP3为干扰发射节点,将第一次计算得出的W2=a21,W3=a31代入公式1中,计算得到TP1对应的第二次更新的干扰协方差矩阵Rzz,1,然后,以TP2为目标发射节点,以TP1和TP3为干扰发射节点,将第一次计算得出的W1=a11和W3=a31代入公式1,计算得到TP2对应的第二次更新的干扰协方差矩阵Rzz,2,同理当以TP3为目标发射节点,以TP2和TP3为干扰发射节点,计算得到TP3对应的第二次更新的干扰协方差矩阵Rzz,3。
然后,继续执行步骤3043至步骤3045,根据公式2,公式3和公式4,最后得到第二次迭代各发射节点对应的发射权值W1=a12,W2=a22,W3=a32。
此时,第二次迭代完成。
当满足预置的停止迭代条件时,迭代停止,判定迭代停止的方法可以有至少如下两种方式:
1、在第一种可能的实现方式中,主发射节点根据迭代的和速率的增益确定各目标发射节点的最终的发射权值。
主发射节点根据迭代的和速率的增益确定各目标发射节点的最终的发射权值的具体方法还可以有两种方式:
1)若第x次迭代的和速率大于第一期望值,则主发射节点判定第x次迭代所生成的发射权值为目标发射节点的最终发射权值,x为大于或者等于2的正整数。
2)若第x次迭代的和速率与第x-1次迭代的和速率的差值小于第二期望值,则判定第x次迭代所生成的发射权值的目标发射节点的最终发射权值;
其中,第x次迭代的和速率按照如下公式所示:
其中,运算符|·|表示计算矩阵的行列式;目标发射节点为第n个发射节点,Hn表示目标发射节点对应的下行信道矩阵;Wn表示目标发射节点的发射权值;表示Wn对应的共轭转置矩阵;表示Hn对应的共轭转置矩阵;Rzz表示协方差矩阵。
本发明实施例中,主发射节点根据迭代的和速率的增益确定各目标发射节点的最终的发射权值,可以控制迭代次数,并通过1)和2)中的两种方法来适应不同的应用场景,例如,第1)种方法更适用于迭代速率降低的应用场景,而第2)种方法中,更适合迭代速率较高的应用场景,当连续两次迭代的和速率相差较小的情况下,表明迭代已经不产生作用,就可以确定迭代停止。2、在第二种可能的实现方式中,主发射节点判断迭代的次数是否大于预置门限;当确定迭代的次数大于等于预置门限时,则主发射节点确定更新各发射节点的最终的发射权值。例如,可以根据经验值得出一般在迭代4次之后,已经可以极大的降低了各发射节点的干扰,因此预置门限可以为4。当确定迭代的次数大于等于4时,则主发射节点确定更新各发射节点的最终的发射权值,例如,TP1对应的最终的发射权值为W1=a14,TP2对应的最终的发射权值为W2=a24,TP3对应的最终的发射权值W3=a34。本发明实施例中,可以通过确定迭代的次数是否大于等于预置门限,来控制迭代次数,某些通信系统中,信道发生变化,此种方法可以在控制迭代次数的同时降低复杂度。
本发明实施例中,某轮迭代中,确定目标TP发射权值的过程中,主发射节点将其它TP作为干扰噪声项,根据干扰TP对应的当前发射权值得到干扰协方差,以此构造出各发射节点预滤波权值,并将之作用到目标TP信道形成目标TP的等效信道,再根据该等效信道更新本轮迭代中目标TP的发射权值。有效的避免了各发射节点的互干扰。
二、上面对如何确定各发射节点的发射权值的方法进行了说明,下面对确定各发射节点所对应的空分各层信号的传输速率的具体方法进行说明:
本发明实施例中,为了极大的提高计算传输速率的准确性。针对不同的接收机类型,提供不同的方案确定传输速率以提高自适应性,主发射节点可以根据UE侧的接收机类型按照不同的方式计算各发射节点对应的传输速率。
主发射节点可以根据UE侧的接收机类型确定各发射节点所对应的空分各层信号的传输速率;
1)用户设备的接收机为串行干扰消除SIC类接收机:
主发射节点计算目标发射节点的干扰协方差矩阵,公式如下:
其中,n表示第n个从发射节点,第n个从发射节点为目标发射节点;m表示M个发射节点中除了第n个发射节点之前的第m个干扰发射节点;Wm表示干扰发射节点所对应的发射权值;Hm表示干扰发射节点的下行信道矩阵;表示Wm的共轭转置矩阵;表示Hm的共轭转置矩阵;σ2表示干扰噪声功率;I表示单位阵;Rzz表示与σ2对应的协方差矩阵;
主发射节点根据干扰协方差矩阵计算预滤波矩阵,公式如下:
主发射节点根据预滤波矩阵和目标发射节点经预编码加权后的信道,得到目标发射节点对应的等效信道矩阵,公式如下:
其中,Hn表示目标发射节点对应的下行信道矩阵;Wn表示目标发射节点的发射权值。
或者,进一步的计算该等效信道矩阵对应的协方差阵,该等效信道对应的协方差阵按照如下公式所示:
其中,为目标发射节点对应的等效信道矩阵,为对应的共轭转置矩阵;
主发射节点将等效信道的奇异值或者协方差阵的特征值作为目标发射节点的各层空分信号的信噪比。
其中,可选的,主发射节点根据等效信道的协方差阵的特征值按照如下公式计算目标发射节点的各层空分信号的信噪比:
其中,目标发射节点为第n个从发射节点,第γn,m表示第n个从发射节点第m层空分信号的信噪比,第表示协方差矩阵Rn特征值对角阵,表示取矩阵第m个对角元。
主发射节点并根据信噪比SINR折算传输速率。
2)若用户设备的接收机为线性接收机:
主发射节点对下行信道矩阵进行联合处理,确定各发射节点的传输数据的传输速率,包括:
主发射节点将各发射节点将预编码加权后的信道以列方式合并成联合等效信道,联合等效信道按照如下方式表示:
其中,Hn表示第n个发射节点的下行信道矩阵;Wn表示第n个发射节点所对应的发射权值;
根据联合等效信道对接收的导频信号进行最小均方差误差MMSE估计,按照如下公式得到各层空分信号的信噪比:
其中,运算符(·)-1表示对矩阵求逆,Rvv表示最小均方差误差协方差阵;表示联合等效信道矩阵;表示联合等效信道矩阵对应的共轭转置矩阵;σ2表示干扰噪声功率;I表示单位阵;γm表示第m层空分信号的信噪比。
主发射节点并根据信噪比SINR折算传输速率。
例如,可以适用matlab分别仿真各种调制模式下的信噪比与误码率的关系,则根据信噪比可以根据仿真确定误码率,而误码率与传输速率具有对应的关系,例如,当MCS的调制阶数为10时,确定误码率进而确定传输速率。
本发明实施例中,可充分利用各TP对应的发射权值生成传输速率的方法,在无误码传输或传输误差可控条件下,更大程度上获取多TP引入的空分复用增益及功率叠加增益。
本发明实施例中,针对不同的接收机类型,提供不同的方案确定传输速率以提高自适应性,极大的提高计算传输速率的准确性。
三、主发射节点根据传输速率确定调制与编码策略(Modulation and CodingScheme,缩写:MCS)调制信息。
本发明实施例中,各发射节点根据接收到的导频信号和信道互易性对下行信道进行估计,得到各发射节点对应的下行信道信息,各从发射节点将对应的下行信道矩阵发送至主发射节点。然后,主发射节点根据各发射节点的下行信道信息进行联合处理,确定各从发射节点的发射权值。由于主发射节点确定各从发射节点对应的发射权值时,综合了每个发射节点对应的信道信息,从而避免了各发射节点进行独立的计算发射权值产生不可知的相位差,避免了由于各发射节点在协同传输过程中的相位差相消而产生的信道性能损失。
请参阅图5所示,本发明提供一种发射节点500的一个实施例,该发射节点应用于多点协同传输的通信系统,通信系统包括M个发射节点,发射节点为M个发射节点中的主发射节点,M为大于等于2的正整数,通信系统还包括(M-1)个从发射节点,发射节点包括:
信道估计模块,用于对接收的导频信号进行估计得到对应的下行信道信息;
接收模块,用于接收(M-1)个从发射节点发送的(M-1)个下行信道信息,(M-1)个下行信道信息由(M-1)个从发射节点根据接收的导频信号进行估计得到;
联合处理模块,用于对信道估计模块估计得到和接收模块接收的共M个下行信道信息进行联合处理,确定各发射节点的发射权值;
发送模块,用于将各从发射节点的发射权值发送至对应的从发射节点,以使各发射节点根据主发射节点确定的发射权值对待传输数据进行预编码。
可选的,M个发射节点包括目标发射节点和干扰发射节点,干扰发射节点为在M个发射节点中除了目标发射节点之外的发射节点;
联合处理模块还用于:
对于所述M个发射节点中的每一个发送节点n,n取值范围为1至M:
所述主发射节点确定第n个发射节点为目标发射节点,其余M-1个发射节点为所述目标发射节点的干扰发射节点;将各干扰发射节点的预置的初始发射权值作为循环值,并具体用于执行下列步骤:
将各干扰发射节点的预置的初始发射权值作为循环值;
1)主发射节点根据各干扰发射节点的下行信道信息及循环值计算目标发射节点的干扰协方差矩阵;
2)主发射节点根据干扰协方差矩阵计算目标发射节点的预滤波矩阵;
3)主发射节点根据预滤波矩阵和目标发射节点的下行信道矩阵,得到目标发射节点的等效信道矩阵;
4)主发射节点根据等效信道矩阵计算目标发射节点的发射权值。
可选的,联合处理模块,还用于根据各干扰发射节点的下行信道矩阵及其预置的初始发射权值按照如下公式计算目标发射节点的干扰协方差矩阵:
其中,n表示第n个发射节点,第n个发射节点为目标发射节点;m表示除了第n个发射节点之外的第m个干扰发射节点;Wm表示干扰发射节点所对应的发射权值;Hm表示干扰发射节点的下行信道矩阵;表示Wm对应的共轭转置矩阵;表示Hm对应的共轭转置矩阵;σ2表示干扰噪声功率;I表示单位阵;Rzz表示与σ2对应的协方差矩阵;
主发射节点根据干扰协方差矩阵按照如下公式计算目标发射节点的预滤波矩阵:
主发射节点根据预滤波矩阵和目标发射节点的下行信道矩阵,按照如下公式计算得到目标发射节点的等效信道矩阵:
其中,Hn为目标发射节点的下行信道矩阵;
主发射节点根据等效信道矩阵按照如下公式计算目标发射节点的发射权值:
其中,表示根据等效信道进行权值计算。
可选的,联合处理模块,还用于将计算得到的发射权值作为循环值,并重复执行步骤1)至4),直至满足预置的停止迭代条件。
请参阅图6所示,在图5对应的实施例的基础上,本发明还提供了一种发射节点600的另一个实施例,该发射节点还包括:
第一确定模块,用于根据迭代的和速率的增益确定停止迭代;
第一确定模块,还具体用于:当第x次迭代的和速率大于第一期望值,则判定第x次迭代所生成的发射权值为目标发射节点的最终发射权值,x为大于等于2的正整数;
或者,
若第x次迭代的和速率与第x-1次迭代的和速率的差值小于第二期望值,则判定第x次迭代所生成的发射权值的目标发射节点的最终发射权值;
其中,第x次迭代的和速率按照如下公式所示:
其中,运算符|·|表示计算矩阵的行列式;目标发射节点为第n个发射节点,Hn表示目标发射节点对应的下行信道矩阵;Wn表示目标发射节点的发射权值;表示Wn对应的共轭转置矩阵;表示Hn对应的共轭转置矩阵;Rzz表示协方差矩阵。
请参阅图7所示,在图5对应的实施例的基础上,本发明还提供了一种发射节点700的另一个实施例,该发射节点还包括:
判断模块,用于判断迭代的次数是否大于预置门限;
第二确定模块,用于当判断模块确定迭代的次数大于预置门限时,则确定停止迭代。
可选的,联合处理模块,还用于具体用于:对M个下行信道信息进行联合处理,确定各发射节点的待传输数据的传输速率;根据待传输数据的传输速率确定调制信息。
发送模块,还用于将联合处理模块确定的调制信息发送至对应的从发射节点,以使各发射节点根据与发射权值对应的调制信息对待传输数据进行数据符号的调制。
可选的,通信系统还包括用户设备,用户设备的接收机为串行干扰消除SIC类接收机。
联合处理模块,还具体用于按如下公式计算目标发射节点的干扰协方差矩阵:
其中,n表示第n个从发射节点,第n个从发射节点为目标发射节点;m表示M个发射节点中除了第n个发射节点之前的第m个干扰发射节点;Wm表示干扰发射节点所对应的发射权值;Hm表示干扰发射节点的下行信道矩阵;表示Wm的共轭转置矩阵;表示Hm的共轭转置矩阵;σ2表示干扰噪声功率;I表示单位阵;Rzz表示与σ2对应的协方差矩阵;
根据干扰协方差矩阵按照如下公式计算预滤波矩阵:
根据预滤波矩阵和目标发射节点经预编码加权后的信道,得到目标发射节点对应的等效信道矩阵:
其中,Hn表示目标发射节点对应的下行信道矩阵;Wn表示目标发射节点的发射权值;
将等效信道的奇异值作为目标发射节点的各层空分信号的信噪比,并根据信噪比折算传输速率。
可选的,联合处理模块,还用于根据等效信道按照如下公式计算等效信道矩阵的协方差阵:
其中,为目标发射节点对应的等效信道矩阵,为对应的共轭转置矩阵;
根据等效信道的奇异值作为目标发射节点的各层空分信号的信噪比,并根据信噪比折算传输速率,包括:
根据等效信道的协方差阵的特征值计算目标发射节点的各层空分信号的信噪比;
根据信噪比折算传输速率。
可选的,联合处理模块,还用于根据等效信道的协方差阵的特征值按照如下公式计算目标发射节点的各层空分信号的信噪比:
其中,目标发射节点为第n个从发射节点,第γn,m表示第n个从发射节点第m层空分信号的信噪比,第表示协方差矩阵Rn特征值对角阵,表示取矩阵第m个对角元。
通信系统还包括用户设备,用户设备的接收机为线性接收机;
联合处理模块,还用于将各发射节点将预编码加权后的信道以列方式合并成联合等效信道,联合等效信道按照如下方式表示:
其中,Hn表示第n个发射节点的下行信道矩阵;Wn表示第n个发射节点所对应的发射权值;根据联合等效信道对接收的导频信号进行最小均方差误差MMSE估计,按照如下公式得到各层空分信号的信噪比:
其中,运算符(·)-1表示对矩阵求逆,Rvv表示最小均方差误差协方差阵;表示联合等效信道矩阵;表示联合等效信道矩阵对应的共轭转置矩阵;σ2表示干扰噪声功率;I表示单位阵;γm表示第m层空分信号的信噪比。
进一步的,图5至图7中的发射节点是以功能模块的形式来呈现。这里的“模块”可以指特定应用集成电路(application-specific integrated circuit,ASIC),电路,执行一个或多个软件或固件程序的处理器和存储器,集成逻辑电路,和/或其他可以提供上述功能的器件。在一个简单的实施例中,图7中的发射节点800可以采用图8所示的形式。
该发射节点应用于多点协同传输的通信系统,通信系统包括M个发射节点,发射节点为M个发射节点中的主发射节点,M为大于或者等于2的正整数,通信系统还包括(M-1)个从发射节点,发射节点包括:
存储器810,用于存储计算机可执行程序代码;
收发器820,用于接收(M-1)个从发射节点发送的(M-1)个下行信道信息,(M-1)个下行信道信息由(M-1)个从发射节点根据接收的导频信号进行估计得到;还用于将各从发射节点的发射权值发送至对应的从发射节点,以使各发射节点根据主发射节点确定的发射权值对待传输数据进行预编码。
处理器830,与存储器和收发器耦合;其中程序代码包括指令,当处理器执行指令时,指令使发射节点执行图3和图4对应的实施例中主发射节点执行的方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上,以上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精神和范围。
Claims (22)
1.一种多点协同传输的方法,其特征在于,所述方法应用于多点协同传输的通信系统,所述通信系统包括M个发射节点,所述M为大于或者等于2的正整数,所述M个发射节点中包括1个主发射节点,(M-1)个从发射节点,所述方法包括:
所述主发射节点对接收的导频信号进行估计得到下行信道信息;
所述主发射节点接收所述(M-1)个从发射节点发送的(M-1)个下行信道信息,所述(M-1)个下行信道信息由(M-1)个从发射节点根据接收的导频信号进行估计得到;
所述主发射节点对M个所述下行信道信息进行联合处理,分别确定所述M个发射节点中每个发射节点的发射权值;
所述主发射节点将各从发射节点的发射权值发送至对应的从发射节点,以使所述各发射节点根据所述主发射节点确定的所述发射权值对待传输数据进行预编码。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述主发射节点对M个所述下行信道信息进行联合处理,确定各发射节点的发射权值,包括:
对于所述M个发射节点中的每一个发送节点n,n取值范围为1至M:
所述主发射节点确定第n个发射节点为目标发射节点,其余M-1个发射节点为所述目标发射节点的干扰发射节点;所述主发射节点将各干扰发射节点的初始发射权值作为循环值;
1)所述主发射节点根据所述各干扰发射节点的下行信道信息及所述循环值计算目标发射节点的干扰协方差矩阵;
2)所述主发射节点根据所述干扰协方差矩阵计算所述目标发射节点的预滤波矩阵;
3)所述主发射节点根据所述预滤波矩阵和所述目标发射节点的下行信道矩阵,得到所述目标发射节点的等效信道矩阵;
4)所述主发射节点根据所述等效信道矩阵计算所述目标发射节点的发射权值。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述主发射节点根据各干扰发射节点的下行信道矩阵及其预置的初始发射权值按照如下公式计算目标发射节点的干扰协方差矩阵:
其中,n表示第n个发射节点,所述第n个发射节点为所述目标发射节点;所述m表示除了第n个发射节点之外的第m个干扰发射节点;Wm表示所述干扰发射节点所对应的发射权值;Hm表示所述干扰发射节点的下行信道矩阵;表示Wm对应的共轭转置矩阵;表示Hm对应的共轭转置矩阵;σ2表示干扰噪声功率;I表示单位阵;Rzz表示与所述σ2对应的协方差矩阵;
所述主发射节点根据所述干扰协方差矩阵按照如下公式计算所述目标发射节点的预滤波矩阵:
所述主发射节点根据所述预滤波矩阵和所述目标发射节点的下行信道矩阵,按照如下公式计算得到所述目标发射节点的等效信道矩阵:
其中,所述Hn为所述目标发射节点的下行信道矩阵;
所述主发射节点根据所述等效信道矩阵按照如下公式计算所述目标发射节点的发射权值:
其中,表示根据等效信道进行权值计算。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在所述步骤4)之后,所述方法还包括:
所述主发射节点将所述计算得到的发射权值作为所述循环值,并重复执行步骤1)至4);
所述主发射节点确定停止迭代。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述主发射节点确定停止迭代,包括:
所述主发射节点根据迭代的和速率的增益确定停止迭代;
或者,
所述主发射节点判断迭代的次数是否大于预置门限;
当所述迭代的次数大于预置门限时,确定停止迭代。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述主发射节点根据迭代所产生的和速率的增益确定更新所述目标发射节点的最终的发射权值,包括:
若第x次迭代的和速率大于第一期望值,则所述主发射节点判定所述第x次迭代所生成的发射权值为所述目标发射节点的最终发射权值,所述x为大于等于2的正整数;
或者,
若第x次迭代的和速率与第x-1次迭代的和速率的差值小于第二期望值,则判定所述第x次迭代所生成的发射权值的所述目标发射节点的最终发射权值;
其中,所述第x次迭代的和速率按照如下公式所示:
其中,运算符|·|表示计算矩阵的行列式;所述目标发射节点为第n个发射节点,Hn表示所述目标发射节点对应的下行信道矩阵;Wn表示所述目标发射节点的发射权值;表示Wn对应的共轭转置矩阵;表示Hn对应的共轭转置矩阵;Rzz表示协方差矩阵。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述主发射节点接收所述(M-1)个从发射节点发送的(M-1)个下行信道信息之后,所述方法还包括:
所述主发射节点对M个所述下行信道信息进行联合处理,确定所述各发射节点的待传输数据的传输速率;
所述主发射节点根据所述待传输数据的传输速率确定调制信息;
所述主发射节点将确定的调制信息发送至对应的从发射节点,以使各发射节点根据与所述发射权值对应的调制信息对所述待传输数据进行数据符号的调制。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述通信系统还包括用户设备,所述用户设备的接收机为串行干扰消除SIC类接收机;
所述主发射节点对所述下行信道信息进行联合处理,确定所述各发射节点的传输数据的传输速率,包括:
所述主发射节点按如下公式计算目标发射节点的干扰协方差矩阵:
其中,n表示第n个从发射节点,所述第n个从发射节点为所述目标发射节点;所述m表示所述M个发射节点中除了所述第n个发射节点之前的第m个干扰发射节点;Wm表示所述干扰发射节点所对应的发射权值;Hm表示所述干扰发射节点的下行信道矩阵;表示Wm的共轭转置矩阵;表示Hm的共轭转置矩阵;σ2表示干扰噪声功率;I表示单位阵;Rzz表示与所述σ2对应的协方差矩阵;
所述主发射节点根据干扰协方差矩阵按照如下公式计算预滤波矩阵:
所述主发射节点根据预滤波矩阵和所述目标发射节点经预编码加权后的信道,得到所述目标发射节点对应的等效信道矩阵:
其中,Hn表示所述目标发射节点对应的下行信道矩阵;Wn表示所述目标发射节点的发射权值;
所述主发射节点将所述等效信道的奇异值作为所述目标发射节点的各层空分信号的信噪比,并根据所述信噪比折算所述传输速率。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述主发射节点将预滤波矩阵和所述目标发射节点经预编码加权后的信道,得到所述目标发射节点对应的等效信道矩阵之后,所述方法还包括:
所述主发射节点根据所述等效信道按照如下公式计算所述等效信道矩阵的协方差阵:
其中,为所述目标发射节点对应的等效信道矩阵,为对应的共轭转置矩阵;
所述主发射节点根据等效信道的奇异值作为所述目标发射节点的各层空分信号的信噪比,并根据所述信噪比折算传输速率,包括:
所述主发射节点根据所述等效信道的协方差阵的特征值计算所述目标发射节点的各层空分信号的信噪比;
所述主发射节点根据所述信噪比折算传输速率。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,根据所述等效信道的协方差阵的特征值按照如下公式计算所述目标发射节点的各层空分信号的信噪比:
其中,所述目标发射节点为第n个从发射节点,第γn,m表示第n个从发射节点第m层空分信号的信噪比,所述第表示协方差矩阵Rn特征值对角阵,表示取矩阵第m个对角元。
11.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述通信系统还包括用户设备,所述用户设备的接收机为线性接收机;
所述主发射节点对所述下行信道矩阵进行联合处理,确定所述各发射节点的传输数据的传输速率,包括:
所述主发射节点将各发射节点将预编码加权后的信道以列方式合并成联合等效信道,所述联合等效信道按照如下方式表示:
其中,Hn表示第n个发射节点的下行信道矩阵;Wn表示第n个发射节点所对应的发射权值;根据所述联合等效信道对接收的导频信号进行最小均方差误差MMSE估计,按照如下公式得到各层空分信号的信噪比:
其中,运算符(·)-1表示对矩阵求逆,Rvv表示最小均方差误差协方差阵;表示联合等效信道矩阵;表示联合等效信道矩阵对应的共轭转置矩阵;σ2表示干扰噪声功率;I表示单位阵;γm表示第m层空分信号的信噪比。
12.一种发射节点,其特征在于,该发射节点应用于多点协同传输的通信系统,所述通信系统包括M个发射节点,所述发射节点为所述M个发射节点中的主发射节点,所述M为大于或者等于2的正整数,所述通信系统还包括(M-1)个从发射节点,所述发射节点包括:
信道估计模块,用于对接收的导频信号进行估计得到下行信道信息;
接收模块,用于接收所述(M-1)个从发射节点发送的(M-1)个下行信道信息,所述(M-1)个下行信道信息由(M-1)个从发射节点根据接收的导频信号进行估计得到;
联合处理模块,用于对所述信道估计模块估计得到和所述接收模块接收的共M个所述下行信道信息进行联合处理,分别确定所述M个发射节点中每个发射节点的发射权值;
发送模块,用于将各从发射节点的发射权值发送至对应的从发射节点,以使所述各发射节点根据所述主发射节点确定的所述发射权值对待传输数据进行预编码。
13.根据权利要求12所述的发射节点,其特征在于,所述联合处理模块还用于:
对于所述M个发射节点中的每一个发送节点n,确定第n个发射节点为目标发射节点,所述n取值范围为1至M,其余M-1个发射节点为所述目标发射节点的干扰发射节点;
将各干扰发射节点的预置的初始发射权值作为循环值,并具体用于执行下列步骤:
1)所述主发射节点根据所述各干扰发射节点的下行信道信息及所述循环值计算目标发射节点的干扰协方差矩阵;
2)所述主发射节点根据所述干扰协方差矩阵计算所述目标发射节点的预滤波矩阵;
3)所述主发射节点根据所述预滤波矩阵和所述目标发射节点的下行信道矩阵,得到所述目标发射节点的等效信道矩阵;
4)所述主发射节点根据所述等效信道矩阵计算所述目标发射节点的发射权值。
14.根据权利要求13所述的发射节点,其特征在于,
所述联合处理模块,还用于根据各干扰发射节点的下行信道矩阵及其预置的初始发射权值按照如下公式计算目标发射节点的干扰协方差矩阵:
其中,n表示第n个发射节点,所述第n个发射节点为所述目标发射节点;所述m表示除了第n个发射节点之外的第m个干扰发射节点;Wm表示所述干扰发射节点所对应的发射权值;Hm表示所述干扰发射节点的下行信道矩阵;表示Wm对应的共轭转置矩阵;表示Hm对应的共轭转置矩阵;σ2表示干扰噪声功率;I表示单位阵;Rzz表示与所述σ2对应的协方差矩阵;
所述主发射节点根据所述干扰协方差矩阵按照如下公式计算所述目标发射节点的预滤波矩阵:
所述主发射节点根据所述预滤波矩阵和所述目标发射节点的下行信道矩阵,按照如下公式计算得到所述目标发射节点的等效信道矩阵:
其中,所述Hn为所述目标发射节点的下行信道矩阵;
所述主发射节点根据所述等效信道矩阵按照如下公式计算所述目标发射节点的发射权值:
其中,表示根据等效信道进行权值计算。
15.根据权利要求13所述的发射节点,其特征在于,
所述联合处理模块,还用于将所述计算得到的发射权值作为所述循环值,并重复执行步骤1)至4);
确定停止迭代。
16.根据权利要求15所述的发射节点,其特征在于,还包括:
第一确定模块,用于根据迭代的和速率的增益确定停止迭代;
或者,
判断模块,用于判断迭代的次数是否大于预置门限;
第二确定模块,用于当判断模块确定所述迭代的次数大于预置门限时,则确定停止迭代。
17.根据权利要求16所述的发射节点,其特征在于,
所述第一确定模块,还用于当第x次迭代的和速率大于第一期望值,则判定所述第x次迭代所生成的发射权值为所述目标发射节点的最终发射权值,所述x为大于等于2的正整数;
或者,
若第x次迭代的和速率与第x-1次迭代的和速率的差值小于第二期望值,则判定所述第x次迭代所生成的发射权值的所述目标发射节点的最终发射权值;
其中,所述第x次迭代的和速率按照如下公式所示:
其中,运算符|·|表示计算矩阵的行列式;所述目标发射节点为第n个发射节点,Hn表示所述目标发射节点对应的下行信道矩阵;Wn表示所述目标发射节点的发射权值;表示Wn对应的共轭转置矩阵;表示Hn对应的共轭转置矩阵;Rzz表示协方差矩阵。
18.根据权利要求16所述的发射节点,其特征在于,
所述联合处理模块,还用于对M个所述下行信道信息进行联合处理,确定所述各发射节点的待传输数据的传输速率;根据所述待传输数据的传输速率确定调制信息;
所述发送模块,还用于将所述联合处理模块确定的调制信息发送至对应的从发射节点,以使各发射节点根据与所述发射权值对应的调制信息对所述待传输数据进行数据符号的调制。
19.根据权利要求18所述的发射节点,其特征在于,所述通信系统还包括用户设备,所述用户设备的接收机为串行干扰消除SIC类接收机;
所述联合处理模块,还具体用于:按如下公式计算目标发射节点的干扰协方差矩阵:
其中,n表示第n个从发射节点,所述第n个从发射节点为所述目标发射节点;所述m表示所述M个发射节点中除了所述第n个发射节点之前的第m个干扰发射节点;Wm表示所述干扰发射节点所对应的发射权值;Hm表示所述干扰发射节点的下行信道矩阵;表示Wm的共轭转置矩阵;表示Hm的共轭转置矩阵;σ2表示干扰噪声功率;I表示单位阵;Rzz表示与所述σ2对应的协方差矩阵;
根据干扰协方差矩阵按照如下公式计算预滤波矩阵:
根据预滤波矩阵和所述目标发射节点经预编码加权后的信道,得到所述目标发射节点对应的等效信道矩阵:
其中,Hn表示所述目标发射节点对应的下行信道矩阵;Wn表示所述目标发射节点的发射权值;
将所述等效信道的奇异值作为所述目标发射节点的各层空分信号的信噪比,并根据所述信噪比折算所述传输速率。
20.根据权利要求19所述的发射节点,其特征在于,
所述联合处理模块,还用于根据所述等效信道按照如下公式计算所述等效信道矩阵的协方差阵:
其中,为所述目标发射节点对应的等效信道矩阵,为对应的共轭转置矩阵;
根据等效信道的奇异值作为所述目标发射节点的各层空分信号的信噪比,并根据所述信噪比折算传输速率,包括:
根据所述等效信道的协方差阵的特征值计算所述目标发射节点的各层空分信号的信噪比;
根据所述信噪比折算传输速率。
21.根据权利要求20所述的发射节点,其特征在于,
所述联合处理模块,还用于根据所述等效信道的协方差阵的特征值按照如下公式计算所述目标发射节点的各层空分信号的信噪比:
其中,所述目标发射节点为第n个从发射节点,第γn,m表示第n个从发射节点第m层空分信号的信噪比,所述第表示协方差矩阵Rn特征值对角阵,表示取矩阵第m个对角元。
22.根据权利要求18所述的发射节点,其特征在于,所述通信系统还包括用户设备,所述用户设备的接收机为线性接收机;
所述联合处理模块,还用于将各发射节点将预编码加权后的信道以列方式合并成联合等效信道,所述联合等效信道按照如下方式表示:
其中,Hn表示第n个发射节点的下行信道矩阵;Wn表示第n个发射节点所对应的发射权值;根据所述联合等效信道对接收的导频信号进行最小均方差误差MMSE估计,按照如下公式得到各层空分信号的信噪比:
其中,运算符(·)-1表示对矩阵求逆,Rvv表示最小均方差误差协方差阵;表示联合等效信道矩阵;表示联合等效信道矩阵对应的共轭转置矩阵;σ2表示干扰噪声功率;I表示单位阵;γm表示第m层空分信号的信噪比。
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