WO2014180449A1

WO2014180449A1 - 一种基于干扰对齐的预编码系统和方法

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Publication number: WO2014180449A1
Application number: PCT/CN2014/079998
Authority: WO
Inventors: 王朝炜; 李楠; 张万方; 王程; 张骁; 王帅; 黄琛
Original assignee: 中兴通讯股份有限公司
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2014-06-16
Publication date: 2014-11-13
Also published as: CN104717033A; US20160308590A1; US10069545B2

Abstract

本发明提供了一种干扰对齐的方法，应用于多小区、多用户MIMO系统中，包括：基站将小区中的多用户划分为若干用户组，并通知所述用户分组信息；当用户组受到邻小区的干扰时，用户组内的用户相互协作进行干扰对齐。本发明还提供了一种基于干扰对齐的预编码方法和系统。本发明通过用户的分组联合处理，设计用户各自的接收矩阵，使干扰达到在BS的发射信号空间中对齐的效果。

Description

一种基于干扰对齐的预编码系统和方法技术领域本发明涉及射频领域，具体地，涉及一种基于干扰对齐的预编码系统和方法。背景技术多小区、多用户 MIMO系统指由若干个小区（每个小区内有一个基站（Base Station,

BS)) 和若干个用户（User Equipment, UE) 组成的系统。在此系统中 BS和 UE都可具有多根天线， BS使用相同的频率资源同时服务多个用户。与单用户 MIM0系统相比，多用户 MIM0可有效提升系统容量，因而被认为是下一代无线通信关键技术之一，受到标准化组织，如 3GPP等的重视。然而在多小区、多用户 MIM0系统下行传输中，当某个 BS (发射端）向其所在小区内的用户（接收端）发送信息时，由于系统的频率复用因子为 1，该 BS会对其他小区中的用户造成干扰，此干扰为小区间干扰（inter-cell interference, ICI); 同时由于 BS使用相同的频率资源同时服务多个用户，小区内的多个用户间还会存在共信道干扰 (inter-user interference, IUI)。小区间干扰和小区内用户间干扰的同时存在，导致系统性能受到干扰的严重限制，因此，有效的干扰抑制技术，是各研究机构一直努力的目标。干扰对齐技术是近年兴起的一种极具潜力的新型干扰抑制方式，该技术可大幅提升系统容量。干扰对齐技术使用自由度（Degree of freedom, DoF, 又称复用增益）来评估系统容量，且评估的准确度随信噪比（S R) 的增加而提高。干扰对齐技术的出现为干扰抑制开辟了新方向，可应用于配置单天线 /多天线的系统中，无需终端复杂的结构设计并且对无需改动现有的网络构架和协议接口，通过利用 TDD系统信道互易性，可以在不共享数据的情况下实现小区间干扰抑制。因此干扰对齐技术受到国内外各大学术、研究机构的广泛关注。干扰对齐的基本思想是在发射端设计预编码矩阵，将干扰信号限制在特定的接收信号子空间内，预留出另一部分无干扰的信号空间用于数据的传输。然而利用干扰对齐技术的基础是发射端需要获得全局信道状态信息。在多用户 MIM0系统下行传输中，用户可通过反馈链路把有用信道以及干扰信道的信道状态信息反馈给服务该用户的 BS, 然后在 BS间通过 X2接口共享信息，进行数据传输。在多用户 MIM0系统中使用干扰对齐技术设计合适的预编码矩阵消除干扰，也需要各用户向所有 BS 反馈完整的 CSI，该 CSI未经任何处理，所需反馈链路容量载荷较大，在一定程度上影响系统的频谱效率。因此，若将干扰对齐技术应用于多小区、多用户 MIMO系统，在 BS通过反馈获得信道状态信息的反馈过程中，还有很多问题需要解决。在发射端天线数目为 M、接收端天线数目为 W的单用户 MIMO系统中，即对应每个小区中只有一个用户，且小区中的 BS 只为小区中用户服务（此时，小区编号、小区内 BS编号，小区内用户编号都为 z )要通过干扰对齐技术消除干扰并传输有用信号，必须满足以下两个准则

(R_j)^Hn_{j i} = o i≠j ₍₁₎ rank({^_] f i_]]T_] ) = d_{] (2)} 其中，表示从发射端 ^到接收端的 w_xM维信道矩阵（即信道状态信息）， _dj 为用户可获得的自由度且 <™«WM)， R,表示接收端的接收消除干扰矩阵， 1；表示发射端对应于其服务接收端的发射预编码矩阵。式 1表示在接收端处看来，所有干扰源的干扰被对齐到同一方向并且被消除，而干扰被对齐到同一方向需要各发射端联合设计发射预编码矩阵，且在设计发射预编码矩阵时应该满足条件：

... = span(n_jkT_k) = ... = span(H_jKT_K )(j≠ k)， span(A)表示由矩阵 A扩展成的空间；式 2表示需要有足够的维度来传输有用信号获得用户 j期望的自由度。根据以上分析得知，干扰对齐技术中最重要的就是，发射端需要知道各接收端估计到的信道状态信息，也就是信道矩阵 H。在单用户 MIMO系统的干扰对齐研究中，通过 CSI全局反馈的方式使发射端获得信道状态信息（CSIT), 图 1为单用户 MIMO系统的 CSI全局反馈示意图。反馈过程中假设每个用户在无差错的情况下将自己的信道矩阵 H中的复系数广播给所有干扰源。则每个用户需要反馈其信道矩阵中 W *M个元素给所有 ( -1)个干扰源，其量级为 (f - l) * W *M，整个系统的反馈信息量级为 f * (f - l) * W *M，而且此反馈数量级仅是在每个发射端只服务一个接收端的情况下计算的，在多小区、多用户 MIMO 系统中，每个 BS可同时服务多个用户，那么这种情况下，反馈数量级会更高。由此可以看出，虽然系统应用干扰对齐技术后，其可获得的吞吐量增益与用户数目成线性关系，但反馈所带来的开销与用户数目的平方（在多小区、多用户 MIMO系统中，会同时受到小区数目、用户数目以及收发端天线数目的影响）成线性关系，因此从全局的角度上看，在用户数目很大时，整个系统为了反馈完整 CSI花费的开销所带来的系统性能损失甚至有可能超过在吞吐量提升上能够得到的好处。在多用户 MIMO系统下行传输中，各用户仅向所有 BS反馈未经过任何处理的信道状态信息（CSI)，而且反馈的 CSI中会包含冗余信息，这导致反馈开销较大。考虑到用户反馈的信息不仅包含其服务基站的 CSI，还包括对其造成干扰的基站的 CSI，而后者可以通过设计预编码矩阵的方式对其去冗。本发明拟从用户角度出发，适当的对用户进行分组，建立合适的反馈机制，降低反馈开销，从而将干扰对齐技术实际应用与多小区、多用户 MIMO系统中。综上所述，本发明重点研究多小区、多用户 MIMO 下行传输中基于用户分组反馈机制的干扰对齐技术研究，其中，用户分组反馈机制的确定依赖于用户联合处理策略。期望在多用户 MIMO系统中使用干扰对齐技术使系统获得最优复用增益的同时，解决干扰对齐技术中存在的反馈开销、系统资源利用率问题。基于以上问题分析，本发明拟从用户联合处理的角度出发设计一种 CSI的反馈机制，在多小区、多用户 MIMO系统下行传输中，提出一种基于用户分组的部分干扰对齐方案。利用此方案，解决干扰对齐技术应用于多小区、多用户 MIMO系统下行传输中时带来的系统反馈开销问题。发明内容为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于干扰对齐的预编码系统和方法，解决干扰对齐技术应用于多小区、多用户 MIMO系统下行传输中时带来的系统反馈开销问题。该技术方案为：一种干扰对齐的方法，应用于多小区、多用户 MIMO系统中，包括：基站将小区中的多用户划分为若干用户组，并通知所述用户分组信息；当用户组受到邻小区的干扰时，用户组内的用户相互协作进行干扰对齐。较佳地，所述用户组内的用户相互协作进行干扰对齐具体包括：用户组内的用户依据干扰对齐准则联合设计各自的接收处理矩阵，使得组内所有用户将来自相同邻小区的干扰对齐到同一或同几个干扰子空间中。较佳地，所述当用户组受到邻小区的干扰时，用户组内的用户相互协作进行干扰对齐具体包括：用户判断来自相同邻小区的干扰是否为强干扰，若是，则用户组内的用户相互协作进行干扰对齐。较佳地，所述用户组内的用户联合设计各自的接收处理矩阵时，遵循以下干扰对齐准则： span{(H^^{a ]})^H R^[1'w]} = ... = span{(H^^{a ]})^H R^[ ']} = - = span {(H^l^^{a ]})^H R^{lK a ]}}

其中， Η 表示来自小区 ^«的对小区 /中用户组 G中用户的干扰信道， f表示各用户组中用户数目， H^J^'表示来自小区的对用户组中所有用户的被对齐后的等效干扰信道。较佳地，所述基站将小区中的多用户划分为若干用户组时考虑以下因素的一种或多种：用户所在地理区域、资源调度、资源分配。一种基于干扰对齐的预编码方法，应用于多小区、多用户 MIMO系统中，包括：基站将小区中的多用户划分为若干用户组，并通知所述用户分组信息；当用户组受到邻小区的干扰时，用户组内的用户相互协作进行干扰对齐；所述用户将有用信道信息上报给为其服务的基站，以及将干扰空间信息上报给所述干扰的邻小区的基站；基站根据用户上报的所述有用信道信息和干扰空间信息为用户进行预编码。较佳地，所述用户组内的用户相互协作进行干扰对齐具体包括：用户组内的用户依据干扰对齐准则联合设计各自的接收处理矩阵，使得组内所有用户将来自相同邻小区的干扰对齐到同一或同几个干扰子空间中。较佳地，所述当用户组受到邻小区的干扰时，用户组内的用户相互协作进行干扰对齐具体包括：用户判断来自相同邻小区的干扰是否为强干扰，若是，则用户组内的用户相互协作进行干扰对齐。较佳地，所述每组内的用户联合设计各自的接收处理矩阵时，遵循以下干扰对齐准则： " ]f R^[w]} =… = " {(tf„ ']f R^[ ']} =…

其中， Η 表示来自小区 ^«的对小区 /中用户组 G中用户的干扰信道， f表示各用户组中用户数目， H^J^'表示来自小区的对用户组中所有用户的被对齐后的等效干扰信道。较佳地，所述基站将小区中的多用户划分为若干用户组时考虑以下因素的一种或多种：用户所在地理区域、资源调度、资源分配。较佳地，所述用户上报的有用信道信息为将用户的信道信息进行降秩处理后获得。一种用户设备，包括：协商模块，设置为与用户组内的其他用户设备协商互通信息；干扰对齐模块，设置为在当用户组受到邻小区的干扰时，通过所述协商模块与组内的其他用户相互协作进行干扰对齐。较佳地，所述用户设备还包括：干扰检测模块，设置为当用户受到邻小区的干扰时，通知协商模块和干扰对齐模块与用户组的其他用户协商进行干扰对齐。较佳地，所述用户组内的用户相互协作进行干扰对齐具体包括: 用户组内的用户依据干扰对齐准则联合设计各自的接收处理矩阵，使得组内所有用户将来自相同邻小区的干扰对齐到同一或同几个干扰子空间中。一种基站，包括：用户分组模块，设置为将小区中的多用户划分为若干用户组，并通知所述用户分组信息；用户反馈接收模块，设置为接收用户组内的用户反馈的有用信道信息以及干扰空间信息；预编码模块，设置为根据所述用户反馈接收模块接收的所述有用信道信息以及干扰空间信息为用户进行预编码。一种基于干扰对齐的预编码系统，包括用户设备组和基站，基站，设置为将小区中的多用户划分为若干用户组，并通知所述用户分组信息，以及接收用户组内的用户反馈的有用信道信息以及干扰空间信息后，为用户进行预编码；用户设备组，包括若干用户设备，设置为当用户组受到邻小区的干扰时，用户组内的用户相互协作进行干扰对齐，所述干扰对齐过程中，用户组之间不协作，以及将有用信道信息上报给为其服务的基站，以及将干扰空间信息上报给所述干扰的邻小区的基站。本发明的有益效果为： 1 )通过用户的分组联合处理，设计用户各自的接收矩阵，使干扰达到在 BS的发射信号空间中对齐的效果。

2)通过在各用户处对完全 CSI进行降秩去冗余处理及反馈机制的设计，降低各用户的反馈量，从而降低系统的反馈开销。

3 ) BS处根据反馈得到的信道信息及干扰信息为服务用户设计发射预编码矩阵，达到消除对其他小区中用户的强干扰和本小区中用户间干扰的目的。 4)通过用户分组联合处理过程中，将某个小区对其他小区中用户的干扰对齐到多个子空间及各小区中 BS只消除对其他小区中用户的强干扰，降低 BS处发射天线数目需求和用户处接收天线数目需求，从而可以降低 BS、用户的硬件实现复杂度。附图说明图 1为单用户 MIMO系统中（点对点 MIMO) CSI全局反馈示例图。图 2为本发明实施例的多小区、多用户 MIMO系统模拟图。图 3为本发明实施例的多小区、多用户 MIMO系统中各小区中用户分组示例图。图 4为本发明实施例的部分干扰对齐效果示例图。图 5为本发明实施例的实施流程示意图。具体实施方式方法实施例本发明的一个实施例中，提出了基于用户联合处理的部分干扰对齐方案。为了克服多小区、多用户系统场景下现有干扰对齐方案中对基站、用户处天线数目需求大的问题，如图 5所示，我们首先对各小区用户进行分组。在本发明中属于同一用户组的用户联合设计接收矩阵，从而减少各用户反馈 CSI的冗余量，降低系统反馈开销需求。同时，各用户只需向服务该用户的基站反馈经过去冗余处理后的 CSI，实现了局部反馈。考虑到各 BS仅根据去冗后的信道信息无法设计预编码矩阵以达到干扰消除的目的，在本实施例中，部分用户需同时反馈等效干扰信息，该等效干扰信息通过用户联合处理得到并可在基站间通过 X2接口共享。这样，不同于多小区、多用户系统现有干扰对齐方案中，各用户反馈未经处理的全部信道状态信息，在本方案中，用户反馈经过处理后的有用信道状态信息及等效干扰信息。由于在本方案的用户联合处理过程中，不同用户组对齐的干扰方向不同，对于某个小区来说，它对其相邻小区中用户的若干干扰方向被对齐到几个主要干扰方向上，因此我们称本发明提出的方案为基于用户联合处理的部分干扰对齐方案。在我们考虑的多小区、多用户 MIMO网络结构下，假设基站天线数为 M，用户天线数为 W，每个用户期望的数据流个数为 A，小区 /中用户 (下文中表示为用户接收的信号为： ''^] =(R["]广 d l I： +n[ ''^])

(3)

其中， _χ[Μ = 是传输给用户的信号且满足 Ε

( P^{lk ]}为分配给用户的传输功率，我们假设用户间平均分配功率）； = [_Sl["].d.... ]^T表示小区 /中 BS传给用户的数据矢量（即用户的传输数据矢量）且满足功率限制（即每个数据流的传输功率相等），其维数为 Axl T^[ =[dt .....t^]表示数据矢量 ^^]的线性传输预编码矩阵，矩阵维数为 MxA; f表示 s[M中数据符号^ '的线性传输矢量且满足 |t; = l，矢量维数为 Mxl。，为第个基站到用户的信道，矩阵维数为 NxM ； ^ 为用户处均值为 0，方差为 σ² 的高斯白噪声矢量。

R ,iT,...,r^]表示用户的接收解预编码矩阵，维数为 = R

NxA; g[*,']

η^[*

为等效噪声，服从复高斯分布 cw(o,i)。若要利用干扰对齐技术消除多小区、多用户 MIMO系统中的 IUI与 ICI，则收、发端预编码矩阵设计应该满足式（4):

(R^lk]f H^[ ''^]T[ ""] =0 m≠ l,j e {\,2,...,K}

(R^["^]) H^[ ''^]T"''^] (4)

DoF是衡量高信噪比（S R) 下衡量多天线系统性能的关键指标之一，其定义如式（5) 所示

C_T (SNR) κ

□ lim ^—— =_∑∑d^{ll! ]}

log(SNR) i=i k=i 其中， C_∑ OW^为在给定 SNR下系统的和容量，且 ow = Hc^[w^] c^[w^]为用 k=\ 在干扰对齐的设计准则（4) 中，现有多用户 MIMO系统的干扰对齐实现方案，如最小干扰泄露方案和最大信干噪比方案等，优先根据未经处理的 CSI设计其发射预编码矩阵 τ，以使来自相邻小区的若干干扰在各用户自身的接收信号空间中被对齐到同一个方向（或子空间），然后设计各用户的接收矩阵 R消除对齐后的干扰。在这些方案中， CSI的反馈开销很高。因此本发明中，为了降低收 /发端天线数目的需求，我们对用户进行分组并进行部分干扰对齐，然后通过用户联合处理的方式，优先设计用户的接收矩阵 R以降低反馈量，称此方法为基于用户联合处理的部分干扰对齐方案，具体如下：

1 )按照一定准则对每个小区中的用户进行分组，用户分组的准则可以根据用户所在地理区域或结合资源调度、资源分配等方式对用户进行划分。用户分组方式及结果由用户所在小区中的基站告知用户。

2)每个用户组中的用户依据干扰对齐准则联合设计各自的接收处理矩阵，同一个用户组中的用户将来自相同邻小区的强干扰对齐到同一干扰子空间中。用户之间联合设计它们各自的接收处理矩阵遵循准则为式（6): R^[1'&']} = - .. =

(6) 其中表示来自小区《的对小区 /中用户组 G (以用户组 [GJ]表示）中用户的干扰信道； ^表示各用户组中用户数目； H ;^ 表示来自小区 _w的对用户组中所有用户的被对齐后的等效干扰信道。该步骤中，每个小区中的所有用户无需将来自邻小区的所有干扰对齐到同一干扰子空间中（完全对齐），而是每个用户组中的用户通过联合处理，将来自某个小区的强干扰对齐到同一个干扰子空间（部分干扰对齐），从而可以降低收 /发端天线数目的需求。

3 )各用户获得自己的接收处理矩阵后，对自己要反馈给其服务小区中 BS的信道矩阵 H进行降秩处理，并将经处理后的信道矩阵反馈给其服务 BS。对 H的降秩处理准则为：

H = R^ffH (7) 同时，我们定义干扰信息 ( interference information ) 为 Y (g)

interference 其中， H为 WxM维的信道矩阵， R为 NxA维的用户接收矩阵，表示对矩阵 A 进行复共轭转置操作。经过式（7)的处理后， ή为 4χΜ维的矩阵。由于 <^·«(ΛζΜ)，相比于未经任何处理的信道状态信息 Η， ή的维度降低，从而可以降低每个用户的反馈量，消除用户的反馈量级 d-l)*W*M中 W的影响。同时每个用户仅向其服务 BS反馈经去冗余后的 0，且只需部分用户反馈干扰信息，这样可以降低系统反馈量级中用户数目的影响。

4)各用户组通过一定方式将步骤 2) 中对齐后的对应于某个相邻小区的干扰子空间反馈给相应相邻小区的 BS。经过步骤 3) 与步骤 4) 的处理，可以降低系统反馈开销。

5)每个小区中的 BS根据反馈得到的信道矩阵与等效干扰子空间，以一定准则为本小区中用户设计发射预编码矩阵，从而达到消除小区内用户间干扰和小区间干扰的目的。各小区 /中 BS以式 9为准则为本小区内用户设计发射预编码矩阵，消除本小区内的用户间干扰，消除对相邻小区中用户的干扰。

在本发明方法中， BS 处发射天线数 gM、各用户处接收天线数目^、各小区中用户数目 ^、小区数目£、各用户期望数据流个数之间满足关系：

在本方案中， BS 处发射天线数目 M与各用户处接收天线数目 W之间还应该满足关系为：

W≥「[W- l)*M + ]/ ] (11) 结合式（10) 与式（11)，在本方案中，各用户处接收天线数目应该满足

(12) 式（10)、（11)、 (12) 中，为各用户组中用户数目，且 Κ'<Κ。而现有一些干扰对齐方案中， BS 处发射天线数 gM、各用户处接收天线数目 W (假设各用户处接收天线数目相同）、各小区中用户数目 ^ (假设各小区中用户数目相同）、小区数目、各用户期望数据流个数之间满足关系： M>[K(L-l) + l]d_s

N>[(K-l)(L-l) + l]d_s 从式（13) 中，可以看出，各用户处接收天线数目和基站处发射端天线数目随着小区数目和各小区中用户数目的乘积增加，当小区数目很多或用户数目比较多时，天线数目需求大。这样，无论是用户处还是 BS处的硬件实现复杂度都比较高。通过式（10) 与式（13) 的对比，可以看出本发明提出的方案中，对 BS处发射天线数 M、用户处接收天线数目 W的需求，和小区数目没有关系。因而本发明可以有效降低收、发端天线数目需求，从而降低 BS、用户处的实现复杂度。本实施例采用 7个小区，每个小区中有 K个用户来举例说明；基站（BS) 处天线数为 M，用户处天线数为 W，每个用户的期望数据流个数为 A，且每个小区中基站功率平均分配。系统模型图为图 2所示。 1. 在本实施例中，部分干扰对齐方法中步骤 1的用户分组方式如图 3所示。每个小区中的用户根据其所在区域被分成 6个用户组，我们用表示小区中的用户组 G，其中 Ge{fl ,c, e,/}， m _e {1,2,3"..,7}。这样对于用户组 [α,Ι]、 [b,l] [c,l]、 [d,l] [e,l] 和中的用户来说，对他们造成强干扰的相邻小区分别是小区 2、小区 3 、小区 4、小区 5、小区 6和小区 7，其它几个小区中各用户组中用户受到强干扰的分析与小区 1 的分析类似。每个用户组中的用户联合设计接收矩阵，对齐他们来自相同相邻小区的强干扰，例如用户组中的所有用户联合设计它们各自的接收矩阵，以对齐来自小区 2的干扰，对于小区 1中所有用户（六个用户组中用户数目之和）来说，只有部分用户（用户组中用户）将小区 2的干扰对齐，即本发明中所说的部分干扰对齐。在本方案中，我们假设每个用户组中的用户数目相同且都等于 C 这样，各小区中总用户数目为 f = 6 '。

2. 按照步骤 2，各用户组中的用户联合处理，设计他们各自的接收矩阵 R。为了详细说明用户联合处理过程，我们以小区 1为例进行说明，其他小区中各用户组的实施过程与小区 1中各用户组的实施过程类似。小区 1中各用户组中的用户相互协作联合设计它们各自的接收矩阵 R，且不同用户组中的用户间不协作。我们以 R^{[ 1]}表示用户组 [G,l]中用户的接收矩阵， R[ "的设计满足准则： span {(Η^·°·^1] fR™\ =f ( 14) 其中（G, )_e{(«,2),( 3),(_C,4),W,5),(_e,6),(/,7)} ; W„ ^]表示来自小区《的对用户组 [G,l]中用户的干扰信道； H J^ 表示来自小区_∞的对用户组 ^ 中所有用户的被对齐后的有效 ICI信道（等效干扰信息），其大小为 Mx 。通过对式（6) 中包含的矩阵方程求解，可以获得用户组 [G,l]中用户的接收矩阵 R[^]，同时获得!^

3. 在步骤 3与步骤 4中，小区 1中用户以式（7)为准则对其与服务小区中 BS之间的信道矩阵 H进行处理，并将处理后得到的 ή反馈回其服务 BS。同时小区 1中 BS 获得其对相邻六个小区中相应用户组的干扰子空间 H; BS 获得各干扰子空间

H: [(¾/»),!] 后，原来在小区 1中 BS处看来对用户组中 K个用户的 K个方向（子空间）上的干扰，现在被对齐到一个子空间中。而其对与其相邻的六个小区中所有用户的干扰被对齐到 6个主要的方向上。图 4表示用户联合处理和部分干扰对齐的过程。图 4中，小区 1中 BS对其相邻 6个小区中用户（用户组 [ 2]、 [e,3]、 [/,4]、 [。,5]、 [6,6]、 [_C,7]中用户）的强干扰被不同用户组分别对齐到 6个不同的子空间中，在小区 1中的 BS处看来，原来的 6K个干扰方向被对齐到 6个干扰子空间中（每个干扰子空间对应一个相邻小区中受小区 1强干扰的用户组）。

4. 利用上述步骤获得的干扰信息 Η ^'^Α和各用户接收解预编码矩阵 R^[M，在此步骤中，我们在各小区的 BS处为其服务用户设计发射预编码矩阵 τ。且与现有的消除全部 ICI的方案不同，本方案中，每个小区只消除对其他小区中用户的强干扰，而其余相对较弱的干扰不做处理。还是以小区 1为例进行说明。小区 1的 BS在为其用户设计发射预编码矩阵 T["]时，遵循的准则为:

(15) 既 T["]与由干扰信息 Η^^ ^和有效 ^IUI信道构成的空间正交，这样小区 1内 BS 在给其用户/ 1发送信息时，可以消除给用户发送信息时对本小区中其他用户造成的干扰，也可以消除对其相邻小区中用户的强干扰。其它小区中 BS 为本小区中各用户设计发射预编码矩阵时，与小区 1中 BS遵循相同的原则。本发明从反馈开销角度出发，分析了多小区、多用户 MIMO系统中现有干扰对齐方案存在的问题。提出一种基于用户联合处理的部分干扰对齐策略。策略中综合考虑降低反馈开销与降低对收、发端天线数目需求两个因素，使干扰对齐技术能够实际应用于多小区、多用户 MIMO系统中，提升系统性能。本发明的另一个实施例中，提供了一种与上述方法实施例相对应的基于干扰对齐的预编码系统，包括：基站，设置为将小区中的多用户划分为若干用户组，并通知用户分组信息，以及接收用户组内的用户反馈的有用信道信息以及干扰空间信息后，为用户进行预编码；用户设备组，包括若干用户设备，设置为当用户组受到邻小区的干扰时，用户组内的用户相互协作进行干扰对齐，干扰对齐过程中，用户组之间不协作，以及将有用信道信息上报给为其服务的基站，以及将干扰空间信息上报给干扰的邻小区的基站。以上所述的具体实施方式，对本发明的技术方案进行了详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，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，均包含在本发明的保护范围之内。工业实用性如上所述，本发明实施例提供的一种基于干扰对齐的预编码系统和方法具有以下有益效果：通过用户的分组联合处理，设计用户各自的接收矩阵，使干扰达到在 BS 的发射信号空间中对齐的效果；通过在各用户处对完全 CSI进行降秩去冗余处理及反馈机制的设计，降低各用户的反馈量，从而降低系统的反馈开销； BS处根据反馈得到的信道信息及干扰信息为服务用户设计发射预编码矩阵，达到消除对其他小区中用户的强干扰和本小区中用户间干扰的目的；通过用户分组联合处理过程中，将某个小区对其他小区中用户的干扰对齐到多个子空间及各小区中 BS只消除对其他小区中用户的强干扰，降低 BS处发射天线数目需求和用户处接收天线数目需求，从而可以降低 BS、用户的硬件实现复杂度。

Claims

权利要求书、一种干扰对齐的方法，应用于多小区、多用户 MIMO系统中，包括：

基站将小区中的多用户划分为若干用户组，并通知所述用户分组信息；当用户组受到邻小区的干扰时，用户组内的用户相互协作进行干扰对齐。、如权利要求 1所述的方法，其中：

所述用户组内的用户相互协作进行干扰对齐具体包括：

用户组内的用户依据干扰对齐准则联合设计各自的接收处理矩阵，使得组内所有用户将来自相同邻小区的干扰对齐到同一或同几个干扰子空间中。、如权利要求 1所述的方法，其中：

所述当用户组受到邻小区的干扰时，用户组内的用户相互协作进行干扰对齐具体包括：

用户判断来自相同邻小区的干扰是否为强干扰，若是，则用户组内的用户相互协作进行干扰对齐。、如权利要求 2所述的方法，其中：

所述用户组内的用户联合设计各自的接收处理矩阵时，遵循以下干扰对齐准则：

其中， Η 表示来自小区_∞的对小区 /中用户组 G中用户 A的干扰信道， J 表示各用户组中用户数目， H 表示来自小区 _w的对用户组中所有用户的被对齐后的等效干扰信道。、如权利要求 1所述的方法，其中：

所述基站将小区中的多用户划分为若干用户组时考虑以下因素的一种或多种：用户所在地理区域、资源调度、资源分配。、一种基于干扰对齐的预编码方法，应用于多小区、多用户 MIMO系统中，包括：基站将小区中的多用户划分为若干用户组，并通知所述用户分组信息；当用户组受到邻小区的干扰时，用户组内的用户相互协作进行干扰对齐；所述用户将有用信道信息上报给为其服务的基站，以及将干扰空间信息上报给所述干扰的邻小区的基站；

基站根据用户上报的所述有用信道信息和干扰空间信息为用户进行预编码。、如权利要求 6所述的方法，其中：所述用户组内的用户相互协作进行干扰对齐具体包括：

用户组内的用户依据干扰对齐准则联合设计各自的接收处理矩阵，使得组内所有用户将来自相同邻小区的干扰对齐到同一或同几个干扰子空间中。、如权利要求 6所述的方法，其中：所述当用户组受到邻小区的干扰时，用户组内的用户相互协作进行干扰对齐具体包括：

用户判断来自相同邻小区的干扰是否为强干扰，若是，则用户组内的用户相互协作进行干扰对齐。、如权利要求 7所述的方法，其中：所述每组内的用户联合设计各自的接收处理矩阵时，遵循以下干扰对齐准则：

=… = span{(^^{G ]})^HR^iK'^GJ]} 其中， Η 表示来自小区 ^«的对小区 /中用户组 G中用户 A的干扰信道， J 表示各用户组中用户数目， H 表示来自小区 _w的对用户组中所有用户的被对齐后的等效干扰信道。 0、如权利要求 6所述的方法，其中：所述基站将小区中的多用户划分为若干用户组时考虑以下因素的一种或多种：用户所在地理区域、资源调度、资源分配。 1、如权利要求 6所述的方法，其中：所述用户上报的有用信道信息为将用户的信道信息进行降秩处理后获得。、一种用户设备，包括：

协商模块，设置为与用户组内的其他用户设备协商互通信息；

干扰对齐模块，设置为在当用户组受到邻小区的干扰时，通过所述协商模块与组内的其他用户相互协作进行干扰对齐，所述干扰对齐过程中，用户组之间不协作。、如权利要求 12所述的用户设备，其中：所述用户设备还包括：

干扰检测模块，设置为当用户受到邻小区的干扰时，通知协商模块和干扰对齐模块与用户组的其他用户协商进行干扰对齐。、如权利要求 12或 13所述的用户设备，其中：所述用户组内的用户相互协作进行干扰对齐具体包括：

用户组内的用户依据干扰对齐准则联合设计各自的接收处理矩阵，使得组内所有用户将来自相同邻小区的干扰对齐到同一或同几个干扰子空间中。、一种基站，包括：

用户分组模块，设置为将小区中的多用户划分为若干用户组，并通知所述用户分组信息；

用户反馈接收模块，设置为接收用户组内的用户反馈的有用信道信息以及干扰空间信息；

预编码模块，设置为根据所述用户反馈接收模块接收的所述有用信道信息以及干扰空间信息为用户进行预编码。、一种基于干扰对齐的预编码系统，包括用户设备组和基站：

基站，设置为将小区中的多用户划分为若干用户组，并通知所述用户分组信息，以及接收用户组内的用户反馈的有用信道信息以及干扰空间信息后，为用户进行预编码；

用户设备组，包括若干用户设备，设置为当用户组受到邻小区的干扰时，用户组内的用户相互协作进行干扰对齐，所述干扰对齐过程中，用户组之间不协作，以及将有用信道信息上报给为其服务的基站，以及将干扰空间信息上报给所述干扰的邻小区的基站。