CN111988248B - 一种基于干扰通信对信息交互机制的接收方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于干扰通信对信息交互机制的接收方法及其装置；发射机与其对应接收机获取信道信息并初始化数据结构，选择与信道匹配的码字矩阵；发射机计算内外级联预编码IOP方法的内、外部预编码矩阵，并向其接收机发送参数向量信息，进行信息交互，实现参数同步；干扰通信对接收机接收方法：接收机根据其维护的数据结构的标志Flag，确定发射机采取的IOP方法；接收机根据参数同步后确定的IOP方法的内、外部预编码矩阵和所述数据结构中的取值设计滤波矩阵，重构输出信号，输出符合条件的数据。本发明设计了干扰通信对进行信息交互的数据结构与流程，并在此基础上给出发射机对应接收机的接收方法，实现接收机对多路数据的恢复。

Description

一种基于干扰通信对信息交互机制的接收方法及其装置

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于干扰通信对信息交互机制的接收方法及其装置。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：现有的干扰管理方法包括干扰中和(Interference neutralization,IN)，迫零接收(Zero-forcing,ZF)，干扰导向(Interference steering,IS)，干扰对齐(Interference alignment,IA)和迫零波束成形(Zero-forcing beamforming,ZFBF)等。上述方法可以分为两类：第一类是在受干扰的接收机或与受干扰接收机关联的发射机侧实现的干扰管理，包括ZF，IN，IS等。第二类是在干扰发射机侧实现，如ZFBF和IA。其中，IN旨在适当地组合通过不同路径到达受干扰接收机的信号，使得在受干扰接收机处保留期望信号的同时消除干扰信号。虽然IN可以消除干扰，但产生中和信号在与受干扰接收机关联的发射机处产生功率开销，也会降低系统性能；IS是通过由与受干扰接收机关联的发射机产生导向信号来改变干扰的传播，从而在受干扰接收机处将原始干扰导引至与其期望传输正交的方向上。与IN相比，IS侧重于消除干扰对期望传输影响的有效部分，从而降低功率消耗，但因此也需要额外的空间自由度(Degree offreedom,DoF)来放置导向后的干扰；ZFBF应用在多输入多输出(Multiple input multipleoutput,MIMO)广播信道(Broadcast channel,BC)中是次优的，但随着系统中用户数量趋于无穷大可以实现与脏纸编码(Dirty Paper Coding,DPC)相同的渐近和容量，可是该方法对自由度的需求是由期望信号和干扰的总数决定的，即每个干扰分量消耗一个DoF；IA在干扰源处调整干扰，使得多个干扰信号在受干扰接收机处被映射到一个有限子空间，即使受干扰接收机处的干扰空间被最小化，而其期望信号可以通过无干扰的信号子空间进行传输，IA的可行性高度依赖于系统参数，例如发射/接收天线的数量等，并且当多个干扰来自同一个发射机时，传统的干扰对齐方法将不再适用，也就是说，IA无法解决同源多干扰的问题。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有的干扰管理方法仍注重于管理个体干扰，忽略了干扰的整体效果，导致更多的自由度、功率等资源的消耗。干扰对齐无法对来自同一干扰源的多个干扰进行管理。基于受干扰接收机和/或其对应的发射机的干扰管理方法，需要受干扰方通过与干扰源协作获知干扰状态，并且消耗功率、自由度等资源，造成受干扰通信对通信性能的下降。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于干扰通信对信息交互机制的接收方法及其装置。

本发明是这样实现的，根据干扰通信对信息交互机制，所述干扰通信对信息交互机制包括：干扰通信对的收发机在一个信道块衰落模型(Block Fading Channel Model)的块周期内，在所述块的初始阶段分别初始化干扰通信对的发射机和接收机所维护的数据结构，干扰通信对的发射机和接收机获取信道状态信息(Channel State Information,CSI)，并存储在所述数据结构中；然后，干扰通信对的发射机和接收机选择与信道相匹配的码字矩阵；干扰发射机根据所述数据结构中的取值求解得到相应内外级联预编码(Inside-OutPrecoding,IOP)方法的内、外部预编码矩阵；最后，干扰发射机将参数向量信息发送到其对应的接收机；所述干扰通信对包括干扰发射机与其对应的接收机；在参数同步完成后，接收机按照以下进行接收操作：干扰通信对的接收机根据其维护的数据结构中的标志Flag值，确定干扰发射机采取的内外级联预编码IOP方法；干扰通信对的接收机根据收发机参数同步后确定采用的IOP方法的内、外部预编码矩阵和所述数据结构中取值的情况设计相应的滤波矩阵，重构输出信号，输出符合条件的数据。

进一步，所述干扰通信对信息交互机制包括以下步骤：

步骤一：干扰发射机对应的接收机在每一个块的起始阶段进行信息交互，以实现参数同步，所述块的时间长度不超过信道的相干时间(Coherence Time)τ_c，在一个块内的信道状态保持不变时，干扰发射机Tx₁与其对应的接收机Rx₁获取信道状态信息H₁，H₀，H₁₀，并初始化各自的数据结构；

步骤二：干扰发射机和与其对应的接收机从码本中选择与信道H₁匹配的码字矩阵，并将该码字矩阵的序号填入码字矩阵指示(Precoding Matrix Indicator，PMI)字段；

步骤三：干扰发射机将选取的参数α和k值代入外部预编码矩阵G_e的通解表达式，得到前向内外级联预编码F-IOP方法的外部预编码矩阵的特解G_e ^F-IOP；

计算G_e的通解表达式为：

内部预编码矩阵主要是对不同的数据(多路数据)进行预编码的矩阵，而外部预编码矩阵是对多路干扰形成的等效干扰进行预编码的矩阵，以便实现在受干扰接收机处的干扰对齐以及多路数据的可分辨；

步骤四：干扰发射机根据

确定是否满足

如果满足

则执行步骤五，其中rank(·)表示矩阵的秩，K是干扰发射机Tx₁发送给其对应的接收机Rx₁的数据流数目；如果不满足

则执行步骤六；

步骤五：确定所有的l,k组合对应的相关度ρ_lk是否均小于β；

具体的，对于任意的l,k∈{1,2,…,K}且l≠k，接收机Rx₁计算

和

的相关度

其中

和

分别表示Tx₁发送给Rx₁的携带数据

和

的信号的单位化空间特征向量，符号<>表示内积运算，|·|和|·|分别表示求绝对值和欧几里德范数；

进一步的，选取实数β作为门限值，其中β∈(0,1)；如果所有的l,k组合对应的ρ_lk均小于β，则执行步骤九；否则执行步骤六；

步骤六：干扰发射机判断计数器Count值是否小于所设置的门限Φ；

若小于门限Φ，则执行步骤七，否则执行步骤八；

步骤七：干扰发射机重新选取参数向量信息(k,α,Flag)值，同时设置将计数器Count值增加1，并返回步骤三；

步骤八：干扰发射机根据表1(a)中PMI字段的序号值从码本中选择码字矩阵，并置Flag为False，以表示干扰发射机选择B-IOP方法，执行步骤十；

步骤九：干扰发射机根据表1(a)中的k,α值计算得到

步骤十：干扰发射机将表1(a)中的(k,α,Flag)字段的值发送给其对应的接收机，完成信息交互，实现参数同步。

进一步，所述步骤一包括：

(1)分别定义干扰通信对的发射机和接收机维护的数据结构，并通过表1给出：

表1干扰通信对的发射机和接收机维护的数据结构

(a)干扰通信对的发射机维护的数据结构

(b)干扰通信对的接收机维护的数据结构

i∈N，N表示自然数集合，数据结构的规模(表行数)取决于干扰通信对的发射机所采用的调制阶数和其发送的数据流数目K，表1的行数为

Π表示连乘，L_k表示第k个数据流采用的是L_k阶调制方法；

(2)根据表1，干扰接收机Rx₀估计信道状态信息H₀和H₁₀，并将所述信道状态信息反馈给其对应的期望发射机Tx₀，期望发射机Tx₀将所述信道状态信息共享给所述干扰发射机Tx₁，同时，所述干扰发射机Tx₁从其对应的接收机Rx₁处获得信道状态信息H₁，将H₀，H₁₀和H₁填入表1(a)的信道状态信息CSI字段中；所述干扰发射机Tx₁发送H₀和H₁₀信息给其对应的接收机Rx₁，使干扰通信对的发射机和其对应的接收机的数据结构中的信道状态信息CSI字段一致；

(3)干扰发射机Tx₁和干扰接收机Rx₁通过标志字段Flag的值实现内外级联预编码方法的实现方法(包括前向实现方法F-IOP和后向实现方法B-IOP)的同步；表1第三列的Flag字段的初始值赋为“True”，表示F-IOP是发射机采用的IOP实现方法，当Flag字段变为“False”，则表明发射机采用B-IOP方法；

(4)干扰发射机为每一种发射符号的情况，即表1所示数据结构的每一行设置(k,α,Flag)的初始值，并针对每一行设置一个计数器Count，如表1(a)第五列所示，其初始值等于0，当计数器超过所设定的门限值Φ时，将从采用F-IOP方法，转为使用B-IOP方法；

(5)干扰通信对的接收机数据结构中的参数向量信息(k,α,Flag)字段的初始化为“TBD”，表示在块的初始阶段收发机信息未达到同步前该字段待确定，接收机在收到对应的发射机发送的参数向量信息(k,α,Flag)后，将所述参数向量信息(k,α,Flag)填入自身的数据结构，即表1(b)的第三列中；在本方法中，将参数向量信息(k,α,Flag)的初始值设置为能够使外部预编码矩阵G_e为对角阵的值；

(6)表1的第四列的中码字矩阵指示PMI字段的值表示B-IOP方法采用的码本中的码字矩阵的序号，Tx₁和Rx₁可以分别根据H₁确定PMI字段的值；在采用B-IOP方法时，(k,α,Flag)值重新被设定为用以使干扰发射机和与其对应的接收机获得高频谱效率的值。

进一步，所述干扰通信对接收机接收方法包括以下步骤：

步骤一：干扰通信对的接收机判断Flag字段是否为True；若为True，则执行步骤二；否则执行步骤三；

步骤二：干扰通信对的接收机Rx₁根据H₁计算可能的F-IOP方法的内部预编码矩阵

使用“∧”表示可能采取的数据，即

和

表示可能的内部和外部预编码矩阵，并将参数k,α带入G_e的通解表达式得到

步骤三：干扰源对应的接收机根据PMI字段的值选择码字矩阵C_i；

具体的，根据(k,α,Flag)字段信息通过对G_eP₁＝C_i进行变换得到级联矩阵

执行步骤四；

步骤四：干扰通信对的接收机设计滤波矩阵

滤波矩阵满足

其中i,j∈{1,…,K}且i≠j，利用F₁可以恢复干扰通信对的数据

步骤五：干扰通信对的接收机根据H₁、

和

重构信号

并计算接收的混合信号y₁与重构信号的差值

步骤六：判断信号Δy₁中是否仅包含噪声(Noise)；

具体的，判断是否满足Δy₁＝Noise关系，若满足则执行步骤八，否则执行步骤七，并返回步骤一；

步骤七：表1(b)中当前行的符号组合不是干扰发射机发送的数据，转到数据结构的下一行；

步骤八：输出数据

本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于干扰通信对信息交互机制的接收方法及其装置。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：针对内外级联预编码方法IOP方法，为了使接收机能够获知发射机采用的是何种IOP方法，设计了收发机进行信息交互的数据结构、信息交互流程，并在此基础上给出接收机接收处理方法，实现干扰通信对的接收机对多路数据的恢复。

附图说明

图1是本发明实施例提供的干扰通信对收发机信息交互机制以及接收机接收方法流程图；

图2是本发明实施例提供的包含两个通信对的系统模型图；

图3是本发明实施例提供的干扰通信对收发机信息交互机制的实现流程图；

图4是本发明实施例提供的干扰通信对接收机接收方法的实现流程图。

具体实施方法

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例对干扰的整体效果进行预编码，既将来自一个干扰发射机的多干扰在受干扰接收机处对齐到一个方向，又使这些对其它接收机造成干扰的多个信号所对应的接收机(即干扰发射机对应的接收机)能够在空域对它们进行分辨；具体可以基于信号相互作用的内外级联预编码(Inside-Out Precoding,IOP)的干扰管理方法管理来自同一干扰源的多个干扰信号，共有两种IOP实现方法，分别为前向IOP(Forward IOP,F-IOP)和后向IOP(Backward IOP,B-IOP)，其中，B-IOP方法，包括：干扰发射机从码本中选择一个码字矩阵，并将所述码字矩阵设置为内、外部预编码矩阵级联后的矩阵设计目标；利用无线信号之间的相互作用，干扰发射机将多个干扰分量的整体作为一个等效干扰，针对该等效干扰计算等效预编码向量；然后，干扰发射机求解所述码字矩阵、和内、外部预编码矩阵的关系方程，得到多种内、外部预编码矩阵的组合，并选择其中匹配的一组作为基于后向内外级联预编码的干扰管理方法获得的内部预编码矩阵和外部预编码矩阵；最后，干扰发射机利用所述内部预编码矩阵和所述外部预编码矩阵对发送数据进行预处理，实现对多个干扰的管理；F-IOP方法，包括：首先干扰发射机采用任意一种预编码方案确定内部预编码矩阵，该内部预编码矩阵是对发送数据进行预处理的编码矩阵，接着，通过利用无线信号之间的相互作用，计算出等效预编码向量，并将多个干扰分量的整体作为一个等效干扰，干扰发射机利用等效预编码向量以及内部预编码矩阵得到外部预编码矩阵的通解，再接着，干扰发射机筛选合适的外部预编码矩阵的特解，得到符合条件的外部预编码矩阵；然后，干扰发射机利用内、外部预编码矩阵对发送数据进行预处理，对无线通信中同源多干扰进行管理；

然而，在采用内、外部预编码矩阵对发送数据进行预处理的过程中，为了使接收机能够获知发射机采用的是何种IOP实现方法，本发明实施例设计了收发机进行信息交互的数据结构、信息交互流程，并在此基础上给出接收机的接收方法，实现干扰通信对的接收机对多路数据的恢复。

本发明提出的干扰通信对收发机信息交互机制对收发机进行参数同步，选择适合的内外级联预编码IOP实现方法；并在此基础上，干扰通信对的接收机可以对多路数据进行恢复。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

解决上述现有技术问题的难度和意义包括：如何对干扰的整体效果进行预处理，既将来自一个干扰发射机的同源多干扰在受干扰接收机处对齐到一个方向，又使这些造成干扰的信号所对应的接收机(即干扰发射机对应的接收机)能够在空域对它们进行分辨；意义在于：既在受干扰接收机处消除了来自同一干扰源的多个干扰的影响，将这些干扰占据的自由度压缩至1，又保证了干扰发射机与其接收机之间的多路数据传输得以进行，从而改善系统性能。

如图1所示，本发明实施例提供的基于干扰通信对信息交互机制的接收方法，包括以下步骤：

S101：根据干扰通信对的收发机信息交互机制，所述干扰通信对的接收机和干扰发射机进行参数同步；

本实施例中的所述块的时间长度不超过信道的相干时间τ_c，在一个块内的信道状态保持不变时，干扰发射机Tx₁与其对应的接收机Rx₁获取信道状态信息H₁，H₀，H₁₀，并初始化各自的数据结构；

本实施例中的干扰通信对收发机信息交互机制包括：干扰通信对的接收机和干扰发射机在一个信道块衰落模型的块周期内，在所述块的初始阶段分别初始化自身，即干扰通信对的干扰发射机和接收机所维护的数据结构，干扰通信对的干扰发射机和接收机获取信道状态信息，并存储在所述数据结构中，并且干扰通信对的干扰发射机和接收机选择与信道相匹配的码字矩阵，接着，干扰发射机根据所述数据结构中的取值求解得到相应内外级联预编码IOP方法的内、外部预编码矩阵，最后，干扰发射机将参数向量信息发送到其对应的接收机，以实现干扰通信对的接收机和干扰发射机之间的参数同步，所述干扰通信对包括干扰发射机和与其对应的接收机，所述参数向量信息包括：Flag值、α和k；

也就是说，干扰发射机与其对应的接收机获取信道状态信息并初始化各自的数据结构，选择与信道匹配的码字矩阵；干扰发射机计算相应的内外级联预编码IOP方法的内、外部预编码矩阵，并向其接收机发送参数向量信息，进行信息交互，实现参数同步；

具体的，

(1)分别定义干扰通信对的发射机和接收机维护的数据结构，其中，干扰通信对的发射机的数据结构包括：发送符号、信道状态信息CSI、参数向量信息(k,α,Flag)、码字矩阵指示PMI和计数器Count，所述干扰发射机对应的接收机的数据结构包括：发送符号、信道状态信息CSI、参数向量信息(k,α,Flag)和码字矩阵指示PMI；

数据结构的规模取决于干扰通信对的干扰发射机所采用的调制阶数和其发送的数据流数目K，所述干扰发射机的数据结构和接收机的数据结构的行数为

Π表示连乘，L_k表示第k个数据流采用的是L_k阶调制方法；

(2)根据干扰发射机的数据结构和接收机的数据结构，接收机Rx₀估计信道H₀和H₁₀，并将所述信道状态信息反馈给其对应的期望发射机Tx₀，期望发射机Tx₀将所述估值信息共享给所述干扰发射机Tx₁，同时，所述干扰发射机Tx₁从其对应的接收机Rx₁处获得信道状态信息H₁，将H₀，H₁₀和H₁填入发射机的数据结构的信道状态信息CSI字段中，所述干扰发射机Tx₁发送H₀和H₁₀信息给其对应的接收机Rx₁，使干扰通信对的干扰发射机和其对应的接收机的数据结构中的信道状态信息CSI字段一致；

(3)干扰发射机Tx₁和其对应的接收机Rx₁通过标志Flag的值实现内外级联预编码方法的同步；干扰发射机的数据结构和对应的接收机的数据结构的Flag的初始值赋为“True”，表示F-IOP方法是干扰发射机采用的内外级联预编码方法，当Flag字段变为“False”，则表明干扰发射机采用B-IOP方法；

(4)所述数据结构中，干扰发射机设置参数向量信息(k,α,Flag)的初始值，且计数器Count的初始值等于0，当计数器Count值超过所设定的门限值Φ时，将从采用F-IOP转为使用B-IOP方法；

(5)干扰接收机的数据结构中的参数向量信息(k,α,Flag)字段的初始化为“TBD”，表示在块的初始阶段收发机信息未达到同步前该字段待确定，接收机在收到对应的干扰发射机发送的参数向量信息(k,α,Flag)后，将所述参数向量信息(k,α,Flag)填入自身的数据结构，其中，将参数向量信息(k,α,Flag)的初始值设置为使外部预编码矩阵G_e为对角阵的值；

(6)所述数据结构中码字矩阵指示PMI字段的值表示B-IOP方法采用的码本中的码字矩阵的序号，Tx₁和Rx₁分别根据H₁确定PMI字段的值，在采用B-IOP方法时，参数向量信息(k,α,Flag)的值重新被设定为用以使干扰发射机和与其对应的接收机获得高频谱效率的值。

本实施例中的信道状态信息CSI包括H₀，H₁，H₁₀，干扰通信对的干扰发射机初始化数据结构是对如表1(a)所示的发送符号、(k,α,Flag)、PMI和Count进行初始化；干扰通信对的接收机初始化数据结构是对如表1(b)所示的(k,α,Flag)、PMI进行初始化；

本实施例可以根据预设规则，在码本中选择与信道匹配的码字矩阵，其中，该码本是给定数量天线端口的每一个传输秩定义的一组有限的预编码矩阵的集合，收发机均有该码本。

S102：干扰通信对的接收机根据所述数据结构中的标志Flag值，确定干扰发射机采取的内外级联预编码IOP方法；

S103：干扰通信对的接收机根据所述IOP方法使用的内、外部预编码矩阵和所述接收机的数据结构中各参数的情况，设计滤波矩阵，重构输出信号，输出符合条件的数据。

具体的，在S101中干扰通信对的接收机获取到干扰发射机发出的参数信息，从而确定发射机中数据结构的标志Flag值，同时根据干扰发射机的Flag值，将接收机自身数据库中的标志Flag值设置为与干扰发射机的Flag值相同的值，也就是说接收机采用与干扰发射机相同的IOP方法，即后向内外级联预编码B-IOP方法，或者，前向内外级联预编码F-IOP方法。

下面结合附图对本发明的应用原理做进一步的描述。

如图2所示，本发明的系统模型是包含两个通信对的Z型干扰信道(Z-Interference Channel,ZIC)，其中接收机Rx₀受到来自干扰发射机Tx₁的干扰，而Rx₁不受Tx₀的干扰。Tx_i和Rx_i(i＝1,2)分别配备有

和

根天线，Tx_i的发射功率为P_T。从Tx_i到Rx_i的数据传输信道矩阵为

其中i＝1,2，

表示复数空间，从Tx₁到Rx₀的干扰信道矩阵表示为

使用空间不相关的瑞利平坦衰落信道模型将H_i和H₁₀的元素建模为独立且同分布的零均值单位方差复高斯随机变量。假设所有用户经历块衰落，即信道参数在由几个连续时隙组成的块内保持恒定，在块间随机变化。Rx_i可以准确估计其与期望发射机以及干扰发射机之间的信道状态信息，并通过低速率、无差错的链路将其反馈到与之关联的Tx_i。假设与信道状态变化的时间尺度相比，反馈延迟可以忽略。

如图3所示，本发明实施例提供的基于干扰通信对收发机信息交互机制的应用效果如下：

步骤301：干扰发射机与对应的接收机在每一个块的起始阶段进行信息交互，以实现参数同步。

具体的，所述块的时间长度不超过信道的相干时间τ_c，在一个块内的信道状态保持不变，发射机Tx₁与其对应的接收机Rx₁获取信道状态信息H₁，H₀，H₁₀，并初始化各自的数据结构；

(1)分别定义干扰通信对的发射机和接收机维护的的数据结构，该数据结构如表2所示：

表2干扰通信对的发射机和接收机维护的数据结构

(a)干扰通信对的发射机维护的数据结构

(b)干扰通信对的接收机维护的数据结构

数据结构的规模(表的行数)取决于干扰源采用的调制阶数和其发送的数据流数目K，则不进行化简的表2的行数为

Π表示连乘，L_k表示第k个数据流采用的是L_k阶调制方法；为了便于说明，假设发射机均采用BPSK调制方法和K＝2，此时表2第一列共有四种发送符号组合方法：(1,1)，(-1,-1)，(1,-1)，(-1,1)；对于IOP方法，(1,1)与(-1,-1)的符号间相互作用关系相同，(1,-1)与(-1,1)的符号间相互作用关系相同，因此表2的规模由4行减少到2行，其中，优选的，

(2)根据表2，Rx₀估计信道状态信息H₀，H₁₀并反馈信道状态信息到Tx₀，然后Tx₀与Tx₁共享这些信道状态信息，另外，Tx₁从Rx₁处获得信道状态信息H₁，将H₀，H₁₀和H₁填入表2(a)的CSI字段；Tx₁将H₀和H₁₀发送给Rx₁，使得干扰通信对的发射机和接收机的数据结构中的CSI字段一致，Rx₁可以利用这些信道状态信息计算滤波矩阵；

(3)干扰通信对的收发机通过标志字段Flag的值实现IOP方法实现方法的同步；表2第三列的Flag字段的初始值赋为“True”，表示F-IOP是发射机默认采用的IOP实现方法，当Flag字段变为“False”，则表明发射机采用B-IOP方法；

(4)干扰发射机为每一种发送符号的情况，即表2(a)所示数据结构的每一行设置(k,α,Flag)的初始值，并针对每一行设置一个计数器Count，如表2(a)第五列所示，其初始值等于0，当计数器超过所设定的门限值Φ时，将不采用F-IOP方法，转而使用B-IOP方法；

(5)干扰通信对的接收机维护的数据结构中的(k,α,Flag)字段初始化为“TBD”，表示在块的初始阶段收发端信息未达到同步前该字段待确定，干扰通信对的接收机会在收到发射机发送的(k,α,Flag)信息后，将其填入接收机维护的数据结构，即表2(b)第三列中；在BPSK和K＝2的设置下，当

时，干扰通信对能够获得最大的频谱效率，将该值设置为(k,α,Flag)字段的初始值，其中，干扰通信对是指干扰发射机和其对应接收机，例如，Tx₀和Rx₀或者Tx₁和Rx₁；

(6)表2(b)的第四列的码字矩阵指示PMI字段的值表示B-IOP方法采用的码本中的码字矩阵的序号，Tx₁和Rx₁可以分别根据H₁确定PMI字段的值；在本方法中，采用B-IOP时，(k,α)字段的值重新被设定为可以使得干扰通信对获得更高的频谱效率的值，即设定

步骤302：干扰通信对的发射机和接收机从码本中选择与信道H₁匹配的码字矩阵，并将该码字矩阵的序号填入码字矩阵指示(Precoding Matrix Indicator，PMI)字段；

步骤303：干扰发射机将选取的α和k值代入G_e的通解表达式，得到F-IOP方法的外部预编码矩阵的特解

需要说明的是，干扰发射机从表1(a)中选取α和k值。

具体的，计算G_e的通解表达式为：

得到前向内外级联预编码F-IOP方法的外部预编码矩阵的特解

内部预编码矩阵主要是对不同的数据(多路数据)进行预编码的矩阵，而外部预编码矩阵是对多路干扰形成的等效干扰进行预编码的矩阵，以便实现在受干扰接收机处的干扰对齐以及多路数据的可分辨；

步骤304：根据

确定是否满足

如果满足

执行步骤305，其中rank(·)表示矩阵的秩，K是Tx₁发送给Rx₁的数据流数目；

不满足

则执行步骤306；

步骤305：确定所有的l,k组合对应的相关度ρ_lk是否均小于β；

具体的，对于任意的l,k∈{1,2,…,K}且l≠k，接收机Rx₁计算

和

的相关度

其中

和

分别表示Tx₁发送给Rx₁的携带数据

和

的信号的单位化空间特征向量，符号<>表示内积运算，|·|和||·||分别表示求绝对值和欧几里德范数；

进一步的，选取实数β作为门限值，其中β∈(0,1)；如果所有的l,k组合对应的ρ_lk均小于β，则执行步骤309；否则执行步骤306；

步骤306：干扰发射机判断自身数据结构中计数器Count值是否小于所设置的门限Φ；

若小于门限Φ，则执行步骤307，即干扰发射机重新选取(k,α,Flag)值，同时设置将Count值增加1，并返回步骤303；

否则，执行步骤308，即根据表2(a)中PMI字段的序号值从码本中选择码字矩阵，并置Flag为False，表示干扰发射机选择B-IOP方法；

步骤307：干扰发射机重新选取(k,α,Flag)值，同时设置将Count值增加1，并返回步骤303；

步骤308：根据表2(a)中PMI字段的序号值从码本中选择码字矩阵，并置Flag为False，表示干扰发射机选择B-IOP方法，执行步骤310；

步骤309：干扰发射机根据表2(a)中的k,α值计算得到

步骤310：干扰发射机将表2(a)中的参数向量信息(k,α,Flag)字段的值发送给其对应的接收机，完成信息交互，实现参数同步。

如图4所示，本发明实施例提供的干扰通信对接收机接收方法的应用效果如下：

步骤401：干扰通信对的接收机判断Flag字段是否为True；

具体的，若为True，则执行步骤402；否则执行步骤403；

步骤402：Rx₁根据H₁计算

并将参数k,α带入G_e的通解表达式得到

本实施例中使用“∧”表示可能采取的数据，即

和

表示可能的内部和外部预编码矩阵，并将参数k,α带入G_e的通解表达式得到

步骤403，干扰源对应的接收机根据PMI字段的值选择码字矩阵C_i，以使根据(k,α,Flag)字段信息通过对G_eP₁＝C_i进行变换得到级联矩阵

具体的，根据(k,α,Flag)字段信息通过对

进行变换得到级联矩阵

步骤404：干扰通信对的接收机设计滤波矩阵，令

表示滤波矩阵，因此有满足

和

利用F₁可以恢复干扰通信对的数据

步骤405：干扰通信对的接收机根据H₁、

和

重构信号

并计算接收的混合信号y₁与重构信号的差值

步骤406：判断信号Δy₁中是否仅包含噪声(Noise)；

具体的，判断是否满足Δy₁＝Noise关系，若满足则执行步骤408，否则执行步骤407，并返回步骤401；

步骤407：表2(b)中当前行的符号组合不是干扰发射机发送的数据，转到数据结构的下一行；

步骤408：输出数据

本发明实施例还提供一种应用上述图1～4任意一项所述基于干扰通信对信息交互机制的接收方法的装置。

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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于干扰通信对信息交互机制的接收方法，其特征在于，包括：根据干扰通信对的收发机信息交互机制，所述干扰通信对的接收机和干扰发射机进行参数同步，所述干扰通信对信息交互机制包括：干扰通信对的接收机和干扰发射机在一个信道块衰落模型的块周期内，在所述块的初始阶段分别初始化自身所维护的数据结构，干扰通信对的干扰发射机和接收机获取信道状态信息，并存储在所述数据结构中，并且干扰通信对的干扰发射机和接收机选择与信道相匹配的码字矩阵，接着，干扰发射机根据所述数据结构中的取值求解得到相应内外级联预编码IOP方法的内、外部预编码矩阵，最后，干扰发射机将参数向量信息发送到其对应的接收机，以实现干扰通信对的接收机和干扰发射机之间的参数同步，所述干扰通信对包括干扰发射机和与其对应的接收机，所述参数向量信息包括指示内外级联预编码IOP方法的标志Flag值以及用于确定内、外部预编码矩阵的参数α和k；其中，

所述干扰发射机根据所述数据结构中的取值求解得到相应内外级联预编码IOP方法的内、外部预编码矩阵，包括：干扰发射机根据发射机数据结构中码字矩阵指示PMI字段的序号值从码本中选择码字矩阵，并置Flag为False，以表示干扰发射机选择后向内外级联预编码B-IOP方法；

在参数同步完成后，接收机按照以下进行接收操作：干扰通信对的接收机根据所述标志Flag值，确定干扰发射机采取的内外级联预编码IOP方法；

干扰通信对的接收机根据所述IOP方法使用的内、外部预编码矩阵和所述接收机的数据结构中各参数的情况，设计滤波矩阵，重构输出信号，输出符合条件的数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据干扰通信对的收发机信息交互机制，所述干扰通信对的接收机和发射机进行参数同步，包括以下步骤：

步骤1：干扰发射机与对应的接收机在每一个块的起始阶段进行信道状态信息交互；

步骤2：干扰发射机和与其对应的接收机从码本中选择与信道H₁匹配的码字矩阵，并将所述码字矩阵的序号填入码字矩阵指示PMI字段，H₁为自干扰发射机Tx₁到接收机Rx₁的数据传输信道矩阵；

步骤3：干扰发射机将选取的参数α和k值代入外部预编码矩阵G_e的通解表达式，得到前向内外级联预编码F-IOP方法的外部预编码矩阵的特解

计算G_e的通解表达式为：

步骤4：干扰发射机根据

确定是否满足

如果满足

则执行步骤5，其中rank(·)表示矩阵的秩，K是干扰发射机Tx₁发送给其对应的接收机Rx₁的数据流数目；如果不满足

则执行步骤6；

步骤5：干扰发射机确定所有的l,k组合对应的相关度ρ_lk是否均小于β，其中，

且l≠k，接收机Rx₁计算

和

的相关度

其中

和

分别表示干扰发射机Tx₁发送给与其对应的接收机Rx₁的携带数据

和

的信号的单位化空间特征向量，符号< >表示内积运算，|g|和||g||分别表示求绝对值和欧几里德范数；接着，选取实数β作为门限值，其中β∈(0,1)；如果所有的l,k组合对应的ρ_lk均小于β，则执行步骤9；否则执行步骤6；

步骤6：干扰发射机判断自身数据结构中计数器Count值是否小于所设置的门限Φ；

若小于门限Φ，则执行步骤7；否则，执行步骤8；

步骤7：干扰发射机重新选取参数向量信息的值，同时设置将计数器Count值增加1，并返回步骤3；

步骤8：干扰发射机根据发射机数据结构中码字矩阵指示PMI字段的序号值从码本中选择码字矩阵，并置Flag为False，以表示干扰发射机选择后向内外级联预编码B-IOP方法，执行步骤10；

步骤9：干扰发射机根据发射机数据结构中的k,α值计算得到

步骤10：干扰发射机将发射机数据结构中参数向量信息的值发送给其对应的接收机，完成信息交互，实现参数同步。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：

(1)分别定义干扰通信对的发射机和接收机维护的数据结构，其中，干扰通信对的发射机的数据结构包括：发送符号、信道状态信息CSI、参数向量信息、码字矩阵指示PMI和计数器Count，所述干扰发射机对应的接收机的数据结构包括：发送符号、信道状态信息CSI、参数向量信息和码字矩阵指示PMI，所述参数向量信息包括：Flag值、α和k；

所述数据结构的规模取决于干扰通信对的干扰发射机所采用的调制阶数和其发送的数据流数目K，所述干扰发射机的数据结构和接收机的数据结构的行数为

Π表示连乘，L_k表示第k个数据流采用的是L_k阶调制方法；

(2)根据干扰发射机的数据结构和接收机的数据结构，接收机Rx₀估计信道状态信息H₀和H₁₀，并将所述信道状态信息反馈给其对应的期望发射机Tx₀，期望发射机Tx₀将所述信道状态信息共享给所述干扰发射机Tx₁，同时，所述干扰发射机Tx₁从其对应的接收机Rx₁处获得信道状态信息H₁，将H₀，H₁₀和H₁填入发射机的数据结构的信道状态信息CSI字段中，所述干扰发射机Tx₁发送信道状态信息H₀和H₁₀给其对应的接收机Rx₁，使干扰通信对的干扰发射机和其对应的接收机的数据结构中的信道状态信息CSI字段一致；

(3)干扰发射机Tx₁和其对应的接收机Rx₁通过标志Flag值实现内外级联预编码方法的同步；干扰发射机的数据结构和对应的接收机的数据结构的Flag值的初始值赋为“True”，表示F-IOP是干扰发射机采用的内外级联预编码方法实现方法，当Flag字段变为“False”，则表明干扰发射机采用B-IOP方法；

(4)所述数据结构中，干扰发射机设置参数向量信息的初始值，且计数器Count的初始值等于0，当计数器Count值超过所设定的门限值Φ时，将从采用F-IOP转为使用B-IOP方法；

(5)干扰接收机的数据结构中的参数向量信息字段的初始化为“TBD”，表示在块的初始阶段收发机信息未达到同步前该字段待确定，接收机在收到对应的干扰发射机发送的参数向量信息后，将所述参数向量信息填入自身的数据结构，其中，将参数向量信息的初始值设置为使外部预编码矩阵G_e为对角阵的值；

(6)所述数据结构中码字矩阵指示PMI字段的值表示B-IOP方法采用的码本中的码字矩阵的序号，Tx₁和Rx₁分别根据H₁确定PMI字段的值，在采用B-IOP方法时，参数向量信息的值重新被设定为用以使干扰发射机和与其对应的接收机获得高频谱效率的值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干扰通信对的接收机根据接收发射机数据结构中的标志Flag值，确定干扰发射机采取的内外级联预编码IOP方法；干扰通信对的接收机根据所述IOP方法使用的内、外部预编码矩阵和所述接收机的数据结构中取值的情况，设计滤波矩阵，重构输出信号，输出符合条件的数据包括以下步骤：

步骤1：干扰通信对的接收机判断Flag值是否为True；若为True，则执行步骤2；否则执行步骤3；

步骤2：干扰通信对的接收机Rx₁根据H₁计算可能的F-IOP方法的内部预编码矩阵

使用“^”表示可能采取的数据，即

和

表示可能的内部和外部预编码矩阵，并将参数k,α带入G_e的通解表达式得到

步骤3：干扰发射机对应的接收机根据PMI字段的值选择码字矩阵C_i，以使根据参数向量信息对G_eP₁＝C_i进行变换得到级联矩阵

步骤4：干扰通信对的接收机设计滤波矩阵F₁＝[f₁ ⁽¹⁾…f₁ ^(K)]，滤波矩阵满足

其中i,j∈{1,…,K}且i≠j，利用F₁恢复干扰通信对的数据

步骤5：干扰通信对的接收机根据H₁、

和

重构信号

并计算接收的混合信号y₁与重构信号的差值

步骤6：判断信号Δy₁中是否仅包含噪声Noise；

若满足，则执行步骤7，否则说明当前符号组合不是干扰发射机发送的数据，返回步骤1；

步骤7：输出数据

5.一种应用权利要求1～4任意一项所述基于干扰通信对信息交互机制的接收方法的装置。

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