用于k個用戶多輸入多輸出干擾信道的部分干擾對齊的制作方法
【專利摘要】描述使用結(jié)合干擾檢測方案以減輕準(zhǔn)靜態(tài)多輸入多輸出（MIMO）信道中的干擾的部分干擾對齊方案的系統(tǒng)、方法和裝置。在一個方面中，根據(jù)干擾對齊方案和與發(fā)送器和接收器對之間的信號傳輸相關(guān)聯(lián)的路徑損耗，基于在發(fā)送器和接收器對的集合中的接收器處發(fā)送器的對齊的可行性，確定所述集合，其中，所述集合包括在所述集合的各個接收器處的各個發(fā)送器的不同對齊分配。對齊分配可以包括在所述集合的接收器處對齊的不同數(shù)量的發(fā)送器。然后從集合中選擇對接收器處的干擾輪廓有貢獻的集合，所述干擾輪廓便于接收器處的干擾檢測。還使用半正定松弛技術(shù)來簡化接收器處的干擾檢測。
【專利說明】用于K個用戶多輸入多輸出干擾信道的部分干擾對齊
[0001]本申請要求2011年5月6 日提交、名稱為“PARTIAL INTERFERENCE ALIGNMENT FORK-USER MIMO INTERFERENCE CHANNELS”的美國臨時專利申請序列號61/483，527的優(yōu)先權(quán)。前述申請的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本公開一般涉及連同多輸入多輸出系統(tǒng)的無線通信，包括減輕干擾。
【背景技術(shù)】
[0003]在無線通信中干擾是難題。例如，在超過三十年的時間內(nèi)，兩個用戶高斯干擾信道的容量區(qū)域已經(jīng)是一個待解決的問題。最近，在理解干擾中已經(jīng)有一些進展，并且關(guān)于干擾對齊(IA)技術(shù)已經(jīng)作出廣泛研究。在M.A.Maddah-Ali, A.S.Motahari,和 A.K.Khandani, “Signaling over MIMO mult1-base systems-combination ofmult1-access and broadcast schemes,，，在 Proc.0f IEEE ISIT,第 2104-2108 頁，2006.，以及 M.A.Maddah-Ali, A.S.Motahari,和 A.K.Khandani, “Communication over ΜΙΜΟ Xchannels:1nterference alignment, decomposition, and performance analysis,，，IEEETrans, on Information Theory, Vol.54, n0.8,第 3457-3470 頁，2008 年 8 月，中提出IA，以減少多用戶干擾的效應(yīng)。在 Cadambe, V.R.; Jafar, S.A.; Shamai, S.; “Interferencealignment and degrees of freedom of the K-user interference channel,，，IEEETrans, on Information Theory Vol.54，N0.8，2008 年 8 月中對 IA 進行了擴展以解決 k 對干擾信道。
[0004]IA通過在每個接收器處將來自不同發(fā)送器的干擾對齊為更低維度子空間來減小聚合干擾的維度。在時間維度 上使用無限維擴展(時間選擇衰落)，已經(jīng)示出IA可以實現(xiàn)每





STM
個節(jié)點上具有N個天線的K對多輸入多輸出(MMO)遍歷(ergodic)干擾信道中的；-的最




I
優(yōu)自由度(DoF)。
[0005]IA方案的一個重要挑戰(zhàn)是可行性條件。例如，Cadambe的IA方案要求信號空間的
KN
m(m2KV)維，以實現(xiàn)~τ總的DoF。為了避免這種信號空間的大維度，一些研究者已經(jīng)研
究準(zhǔn)靜態(tài)(或者恒定)MMO干擾信道的IA設(shè)計。利用有限信號空間維度，MIMO干擾信道中


N ,+N
的每個發(fā)送器-接收器對的可實現(xiàn)DoF上界是(其中，K是發(fā)送器-接收器對的數(shù)
量，N0 Nr分別是在每個發(fā)送器和接收器處的天線的數(shù)量)。與時間選擇或者頻率選擇MIMO干擾信道不同，準(zhǔn)靜態(tài)MMO干擾信道的總DoF不與K成比例。
[0006]另外，對于準(zhǔn)靜態(tài)MMO信道，常規(guī)IA依賴于系統(tǒng)參數(shù)可能是不可行的。例如，在 C.M.Yetis, T.Gou, S.A.Jafar, and A.H.Kayran, “On feasibility of interferencealigment in MIMO interference networks,，，IEE Trans.Signal Process., vol.58, pp.4771-4782，2010年9月中推測:在準(zhǔn)靜態(tài)MMO (M個發(fā)送和N個接收天線)干擾信道上的常
規(guī)IA對于實現(xiàn)每個用戶大于
【權(quán)利要求】
1.一種設(shè)備，包括: 識別部件，配置為根據(jù)干擾對齊方案和與發(fā)送器和接收器對之間的信號傳輸相關(guān)聯(lián)的路徑損耗，基于在發(fā)送器和接收器對的集合中的接收器處的對齊發(fā)送器的可行性，識別所述集合，其中，所述集合包括在所述集合的各個接收器處的各個發(fā)送器的不同對齊分配。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，對齊分配包括在所述集合的接收器處對齊的不同數(shù)量的發(fā)送器。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括: 優(yōu)化部件，配置為從所述集合中選擇對接收器處的干擾輪廓有貢獻的集合，所述干擾輪廓便于接收器處的干擾檢測。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，優(yōu)化部件還配置為確定與所述集合中的相應(yīng)集合相關(guān)聯(lián)的平均碼元錯誤率，并且從所述集合中選擇對在接收器處的平均端到端碼元錯誤率性能的最小漸近緊界有 貢獻的集合。
5.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，干擾表示接收器處的功率從大約-15.0dB到大約15.0dB的干擾。
6.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，還包括: 部分干擾對齊部件，配置為指示所述集合中的發(fā)送器和接收器對進行干擾對齊方案。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，部分干擾對齊部件還配置為確定便于干擾對齊方案的性能的所述集合的發(fā)送器的預(yù)編碼器和所述集合的接收器的去相關(guān)器。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，發(fā)送器和接收器對在準(zhǔn)靜態(tài)多輸入多輸出信道中操作。
9.一種發(fā)送設(shè)備，包括: 天線，配置為通過準(zhǔn)靜態(tài)多輸入多輸出信道在子空間中向接收設(shè)備發(fā)送信號；以及 預(yù)編碼器，配置為利用波束成形向量預(yù)編碼信號，以便于在接收設(shè)備的子集處進行與發(fā)送設(shè)備相關(guān)聯(lián)的干擾對齊，其中，基于對齊的可行性和與發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備的子集之間的信號傳輸相關(guān)聯(lián)的路徑損耗來確定接收設(shè)備的子集。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，基于接收設(shè)備處的干擾輪廓來確定接收設(shè)備的子集，所述干擾輪廓便于在接收設(shè)備處的干擾檢測，其中，響應(yīng)于對齊的性能來創(chuàng)建干擾輪廓。
11.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，基于接收設(shè)備處的干擾輪廓來確定接收設(shè)備的子集，所述干擾輪廓減小接收設(shè)備處的平均端到端碼元錯誤率性能的漸近緊界，其中，響應(yīng)于對齊的性能來創(chuàng)建干擾輪廓。
12.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，基于接收設(shè)備處的干擾輪廓來確定接收設(shè)備的子集，所述干擾輪廓表示從大約-15.0dB到大約15.0dB的干擾，其中，響應(yīng)于對齊的性能來創(chuàng)建干擾輪廓。
13.—種接收設(shè)備,包括: 天線，配置為通過準(zhǔn)靜態(tài)多輸入多輸出信道在子空間中從發(fā)送設(shè)備接收信號，其中，信號中的一部分包括與發(fā)送設(shè)備的子集相關(guān)聯(lián)的干擾信號；以及 解碼器，配置為利用與干擾對齊方案相關(guān)聯(lián)的迫零向量解碼干擾信號，以便于取消來自發(fā)送設(shè)備的子集的干擾，其中，根據(jù)干擾對齊方案和與接收到的信號相關(guān)聯(lián)的路徑損耗，基于在接收設(shè)備處的發(fā)送設(shè)備的子集的對齊的可行性來確定發(fā)送設(shè)備的子集。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，基于接收設(shè)備處的干擾輪廓來確定發(fā)送設(shè)備的子集，所述干擾輪廓便于接收設(shè)備的干擾檢測，其中，響應(yīng)于干擾對齊方案的性能來創(chuàng)建干擾輪廓。
15.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，基于接收設(shè)備處的干擾輪廓來確定發(fā)送設(shè)備的子集，所述干擾輪廓減小接收設(shè)備處的平均端到端碼元錯誤率性能的漸近緊界，其中，響應(yīng)于干擾對齊方案的性能來創(chuàng)建干擾輪廓。
16.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，基于接收設(shè)備處的干擾輪廓來確定接收設(shè)備的子集，所述干擾輪廓表示從大約-15.0dB到大約15.0dB的干擾，其中，響應(yīng)于干擾對齊方案的性能來創(chuàng)建干擾輪廓。
17.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，還包括: 聚合干擾檢測部件，配置為檢測聚合干擾信號，以及 期望信號檢測部件，配置為從迫零向量的輸出信號減去聚合干擾信號以檢測沒有干擾的信號。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，天線還配置為接收利用正交相移鍵控編碼的信號，并且聚合干擾部件配置為使用從接收到的信號推導(dǎo)出的星座圖來檢測聚合干擾信號。
19.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，期望信號檢測部件還配置為使用半正定松弛來公式化已經(jīng)具有多項式復(fù)雜性的檢測算法，并且使用該檢測算法來檢測沒有干擾的信號。
20.—種方法,包括:` 根據(jù)干擾對齊方案和與發(fā)送器和接收器對之間的信號傳輸相關(guān)聯(lián)的路徑損耗，基于在發(fā)送器和接收器對的集合中的接收器處的對齊發(fā)送器的可行性，確定所述集合，其中，所述集合包括在所述集合的各個接收器處的各個發(fā)送器的不同對齊分配。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，對齊分配包括在所述集合的接收器處對齊的不同數(shù)量的發(fā)送器。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括: 從所述集合中選擇對接收器處的干擾輪廓有貢獻的集合，所述干擾輪廓便于接收器處的干擾檢測。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，選擇所述集合包括:確定與所述集合中的相應(yīng)集合相關(guān)聯(lián)的平均碼元錯誤率，并且從所述集合中選擇對在接收器處的平均端到端碼元錯誤率性能的最小漸近緊界有貢獻的集合。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，干擾表示在接收器處功率從大約-15.0dB到大約15.0dB的干擾。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，還包括: 指示所述集合中的發(fā)送器和接收器對進行干擾對齊方案。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，指示還包括確定便于干擾對齊方案的性能的所述集合中的發(fā)送器的預(yù)編碼器和所述集合中的接收器的去相關(guān)器。
27.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，發(fā)送器和接收器對在準(zhǔn)靜態(tài)多輸入多輸出信道中操作。
28.—種方法,包括:通過準(zhǔn)靜態(tài)多輸入多輸出信道在子空間中從發(fā)送設(shè)備向接收設(shè)備發(fā)送信號；以及 利用波束成形向量預(yù)編碼所述信號，所述波束成形向量便于在接收設(shè)備的子集處進行與發(fā)送設(shè)備相關(guān)聯(lián)的干擾的對齊，其中，基于對齊的可行性和與發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備的子集之間的信號傳輸相關(guān)聯(lián)的路徑損耗來確定接收設(shè)備的子集。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，基于接收設(shè)備處的干擾輪廓來確定接收設(shè)備的子集，所述干擾輪廓便于在接收設(shè)備處的干擾檢測，其中，響應(yīng)于進行對齊來創(chuàng)建干擾輪廓。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，其中基于接收設(shè)備處的干擾輪廓來確定接收設(shè)備的子集，所述干擾輪廓減小接收設(shè)備處的平均端到端碼元錯誤率性能的漸近緊界，其中，響應(yīng)于進行對齊來創(chuàng)建干擾輪廓。
31.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，基于接收設(shè)備處的干擾輪廓來確定接收設(shè)備的子集，所述干擾輪廓表示從大約-15.0dB到大約15.0dB的干擾，其中，響應(yīng)于進行對齊來創(chuàng)建干擾輪廓。
32.—種方法,包括: 通過準(zhǔn)靜態(tài)多輸入多輸出信道在子空間中在接收設(shè)備處接收來自發(fā)送設(shè)備的信號； 根據(jù)干擾對齊方案在接收設(shè)備處接收來自發(fā)送設(shè)備的子集的對齊的信號；以及 利用迫零向量解碼對齊信號，所述迫零向量便于取消與發(fā)送設(shè)備的子集相關(guān)聯(lián)的干擾，其中，基于干擾對齊方案的可行性和與接收到的信號相關(guān)聯(lián)的路徑損耗來確定發(fā)送設(shè)備的子集。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，基于接收設(shè)備處的干擾輪廓來確定發(fā)送設(shè)備的子集，所述干擾輪廓便于接收設(shè)備的干擾檢測，其中，響應(yīng)于干擾對齊方案的性能來創(chuàng)建干擾輪廓。
34.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，基于接收設(shè)備處的干擾輪廓來確定發(fā)送設(shè)備的子集，所述干擾輪廓減小接收設(shè)備處的平均端到端碼元錯誤率性能的漸近緊界，其中，響應(yīng)于干擾對齊方案的性能來創(chuàng)建干擾輪廓。
35.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，基于接收設(shè)備處的干擾輪廓來確定接收設(shè)備的子集，所述干擾輪廓包括從大約-15.0dB到大約15.0dB的干擾，其中，響應(yīng)于干擾對齊方案的性能來創(chuàng)建干擾輪廓。
36.如權(quán)利要求32所述的方法，還包括: 檢測被包括在接收到的信號中的聚合干擾信號，其中接收到的信號利用正交相移鍵控編碼， 從迫零向量的輸出信號減去聚合干擾信號；以及 識別沒有干擾的信號。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中，檢測聚合干擾信號包括使用從接收到的信號推導(dǎo)出的星座圖。
38.如權(quán)利要求36所述的方法，其中，識別沒有干擾的信號包括:使用半正定松弛來公式化已經(jīng)具有多項式復(fù)雜性的檢測算法，并且使用該檢測算法來識別沒有干擾的信號。
39.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，包括響應(yīng)于執(zhí)行使得計算系統(tǒng)進行操作的計算機可執(zhí)行指令，所述操作包括:根據(jù)干擾對齊方案和與發(fā)送器和接收器對之間的信號傳輸相關(guān)聯(lián)的路徑損耗，基于在發(fā)送器和接收器對的集合中的接收器處對齊發(fā)送器的可行性，確定所述集合，其中，所述集合包括在所述集合的各個接收器處的各個發(fā)送器的不同對齊分配。
40.如權(quán)利要求39所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中，對齊分配包括在所述集合的接收器處對齊的不同數(shù)量的發(fā)送器。
41.如權(quán)利要求39所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，所述操作還包括: 從所述集合中選擇對接收器處的干擾輪廓有貢獻的集合，所述干擾輪廓便于接收器處的干擾檢測。
42.如權(quán)利要求41所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中，選擇集合包括:確定與所述集合中的相應(yīng)集合相關(guān)聯(lián)的平均碼元錯誤率，并且從所述集合中選擇對在接收器處的平均端到端碼元錯誤率性能的最小漸近緊界有貢獻的集合。
43.如權(quán)利要求41所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中，干擾表示在接收器處功率從大約-15.0dB到大約15.0dB的干擾。
44.如權(quán)利要求41所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，所述操作還包括: 指示所述集合中的發(fā)送器和接收器對進行干擾對齊方案。
45.如權(quán)利要求44所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中，所述指示還包括確定便于干擾對齊方案的性能的所述集合的發(fā)送器的預(yù)編碼器和所述集合的接收器的去相關(guān)器。
46.如權(quán)利要求39所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中，發(fā)送器和接收器對在準(zhǔn)靜態(tài)多輸入多輸出信道中操作。
【文檔編號】H04L1/06GK103503354SQ201280022063
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月6日
【發(fā)明者】黃煌, V.K.N.劉 申請人:動力發(fā)明有限責(zé)任公司