各發(fā)射天線的平均剩余自干擾。
[0045] 上行信道傳輸向量hu由隨機(jī)產(chǎn)生的4個(gè)獨(dú)立同分布復(fù)高斯隨機(jī)變量（均值為0， 方差為1)構(gòu)成；下行信道傳輸向量hd由隨機(jī)產(chǎn)生的4個(gè)獨(dú)立同分布復(fù)高斯隨機(jī)變量（均 值為〇,方差為1)構(gòu)成。
[0046] 如圖2所示，所述的一種MM0全雙工蜂窩系統(tǒng)的下行預(yù)編碼方法，它包括以下步 驟：
[0047] S1.對(duì)MM0全雙工基站的剩余自干擾信道矩陣進(jìn)行奇異值分解，利用其最大的奇 異值及其對(duì)應(yīng)的奇異向量，構(gòu)造強(qiáng)相關(guān)剩余自干擾信道矩陣；
[0048] S2.給定上行信道速率的下限，計(jì)算最優(yōu)的下行預(yù)編碼矩陣，使得下行信道速率最 大。
[0049] 所述的步驟S1包括以下子步驟：
[0050] SI1.對(duì)全雙工基站的MM0剩余自干擾信道Hse 進(jìn)行奇異值分解：
[0051]
[0052] 式中，A為由Hs的奇異值構(gòu)成的矩陣，UsSHs的左奇異向量構(gòu)成的矩陣，V^HS 的右奇異向量構(gòu)成的矩陣；
[0053] S12.提取奇異值矩陣A中最大的元素A及其對(duì)應(yīng)的左奇異向量％eC#1、右奇 異向量義eC4xl，得到秩為1的剩余自干擾信道矩陣（即為最大的奇異值對(duì)應(yīng)的傳輸方向 構(gòu)成的自干擾矩陣）
[0054]
[0055] 所述的步驟S2包括以下子步驟：
[0056] S21.以最強(qiáng)干擾傳輸方向vs、下行信道傳輸共輒方向h>C4xl為基準(zhǔn)，定義一個(gè) 新矩陣A= [lC，Vs]，并對(duì)其進(jìn)行奇異值分解，得到：
[0057] A = U2Vh，
[0058] 式中，2 =diag( 〇d〇 2)為A的奇異值構(gòu)成的矩陣，UeC4x2為A的左奇異向量 構(gòu)成的矩陣，VeCx2為A的右奇異向量構(gòu)成的矩陣。即分解得到的矩陣U為向量vs、拓 展出的二維空間。
[0059] S22.將Vs、g投影到U中，得到vs、h^在二維空間U上投影后的坐標(biāo)：
[0060]
[0061]
[0062] S23.計(jì)算上行可達(dá)速率的最大值anax與最小值a
[0065] 其中:hMeC4a為上行信道傳輸向量，所述上行信道中包括一個(gè)單天線的半雙工用 戶；N。代表下行用戶接收白噪聲的單邊帶功率譜密度，pu代表上行信號(hào)發(fā)射功率；
[0066] S24.給定上下速率的下限a(不失一般性，a的選取滿足aa彡a_)，求 解如下凸優(yōu)化問題，得到下行信道最大可達(dá)速率0，以及其對(duì)應(yīng)的矩陣變量B(矩陣B為求 解預(yù)編碼協(xié)方差矩陣的一個(gè)中間矩陣變量）： /-
\
[0069] Tr⑶彡pd，B彡 0
[0070] 其中pd代表下行信號(hào)發(fā)射總功率；所述凸優(yōu)化問題的求解通過凸優(yōu)化求解工具實(shí) 現(xiàn)；所述凸優(yōu)化求解工具可以是任意現(xiàn)有的求解凸優(yōu)化問題的工具，包括Matlab的CVX工 具箱。
[0071] S25.從矩陣B中恢復(fù)出給定上下速率下限時(shí)全雙工基站發(fā)射機(jī)的預(yù)編碼協(xié)方差 矩陣Qd:Qd=UBUH;根據(jù)協(xié)方差矩陣Qd的定義：，通過Cholesky分解法計(jì)算 出其對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣Wd。
[0072] 在本申請(qǐng)中，矩陣UH表示矩陣U的共輒轉(zhuǎn)置矩陣，矩陣Wf表示矩陣^的共輒轉(zhuǎn) 置矩陣，其余右上角標(biāo)有"H"的矩陣表達(dá)的含義同理。
[0073] 并且，g表示下行信道傳輸向量心的共輒傳輸方向（向量），其余右上角標(biāo)有 的向量表達(dá)的含義同理。
[0074] 實(shí)施例一，為了說明與已有的基于SCA的系統(tǒng)容量最大化次優(yōu)預(yù)編碼方案的差 異，本發(fā)明提供了與基于SCA的系統(tǒng)容量最大化次優(yōu)預(yù)編碼方案的性能對(duì)比圖，如圖3所 示；
[0075] 值得注意的是，基于SCA的次優(yōu)預(yù)編碼方案的目標(biāo)是最大化全雙工蜂窩系統(tǒng)的上 下行和速率，而本發(fā)明預(yù)編碼方案的目標(biāo)是在給定上行信道速率下限的情況下，最大化下 行信道速率；因此，為了比對(duì)兩方案的性能，圖3應(yīng)用本發(fā)明預(yù)編碼方案，通過設(shè)定不同的 信道速率下限，描繪出了全雙工系統(tǒng)的上下行速率可達(dá)區(qū)域；同時(shí)也將基于SCA的次優(yōu)預(yù) 編碼方案計(jì)算出的上下行速率組以"〇"表示在圖中。
[0076] 圖3給出了在上行發(fā)射功率pu為13dB，下行發(fā)射功率為pdS10dB，剩余自干擾平 均功率禮為6dB時(shí)隨機(jī)產(chǎn)生的一個(gè)信道樣本下的上下行可達(dá)速率區(qū)域；以上下行和速率最 大化為目標(biāo)來看，基于SCA的次優(yōu)預(yù)編碼方案與應(yīng)用本發(fā)明方案找到的最優(yōu)預(yù)編碼方案相 比，存在著0. 36bit/s/Hz的差距。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種MIMO全雙工蜂窩系統(tǒng)的下行預(yù)編碼方法，其特征在于：它包括W下步驟：51. 對(duì)MIM0全雙工基站的剩余自干擾信道矩陣進(jìn)行奇異值分解，利用其最大的奇異值 及其對(duì)應(yīng)的奇異向量，構(gòu)造強(qiáng)相關(guān)剩余自干擾信道矩陣；52. 給定上行信道速率的下限，計(jì)算最優(yōu)的下行預(yù)編碼矩陣，使得下行信道傳輸速率最 大。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MIM0全雙工蜂窩系統(tǒng)的下行預(yù)編碼方法，其特征在于： 所述的步驟S1包括W下子步驟：511. 對(duì)全雙工基站的MIM0剩余自干擾信道炒進(jìn)行奇異值分解：式中，A為由Hg的奇異值構(gòu)成的矩陣，Ug為Hg的左奇異向量構(gòu)成的矩陣，Vg為Hg的右 奇異向量構(gòu)成的矩陣；512. 提取奇異值矩陣A中最大的元素A及其對(duì)應(yīng)的左奇異向量U,、右奇異向量V,， 得到秩為1的剩余自干擾信道矩陣：3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MIM0全雙工蜂窩系統(tǒng)的下行預(yù)編碼方法，其特征在于： 所述的步驟S2包括W下子步驟： 521. W最強(qiáng)干擾傳輸方向Vg、下行信道傳輸共輛方向h;為基準(zhǔn)，定義一個(gè)新矩陣 A=[晴，X]，并對(duì)其進(jìn)行奇異值分解，得到： A=uxyH， 按fxi為下行信道傳輸向量，下行信道中包括一個(gè)單天線的半雙工用戶，式中，s=diag(〇i，〇2)為A的奇異值構(gòu)成的矩陣，UeCf"為A的左奇異向量構(gòu)成的矩陣， Vee2為A的右奇異向量構(gòu)成的矩陣；即分解得到的矩陣U為向量V,、14拓展出的二維空 間；522. 將Vs、的投影到矩陣U中，得到Vs、的在二維空間U上投影后的坐標(biāo)：523. 計(jì)算上行可達(dá)速率的最大值am。,與最小值ami。：式中，h,, 為上行信道傳輸向量，上行信道中包括一個(gè)單天線的半雙工用戶；N。 代表下行用戶接收白噪聲的單邊帶功率譜密度，P。代表上行信號(hào)發(fā)射功率；524. 給定上行速率的下限a，a的選取滿足aa《am。、，求解如下凸優(yōu)化問題， 得到下行信道最大可達(dá)速率P，W及其對(duì)應(yīng)的矩陣變量B，矩陣B為求解預(yù)編碼協(xié)方差矩陣 的一個(gè)中間矩陣變量：THB)《Pd，B> 0 式中，Pd代表下行信號(hào)發(fā)射總功率；凸優(yōu)化問題的求解通過凸優(yōu)化求解工具實(shí)現(xiàn)；525. 從矩陣B中恢復(fù)出給定上下速率下限時(shí)全雙工基站發(fā)射機(jī)的預(yù)編碼協(xié)方差矩陣 Qd:Qd=UBIJH;根據(jù)預(yù)編碼協(xié)方差矩陣Qd的定義：Qd=WyWf，通過化olesky分解法計(jì)算 出其對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣Wd。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種MIM0全雙工蜂窩系統(tǒng)的下行預(yù)編碼方法，其特征在于： 所述凸優(yōu)化求解工具可W是任意現(xiàn)有的求解凸優(yōu)化問題的工具，包括Matl油的CVX工具 箱。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種MIMO全雙工蜂窩系統(tǒng)的下行預(yù)編碼方法，包括以下步驟：S1.提取MIMO自干擾信道中功率最強(qiáng)的信號(hào)傳輸方向并據(jù)此構(gòu)造強(qiáng)相關(guān)自干擾信道矩陣；S2.給定上行信道速率的下限，計(jì)算最優(yōu)的下行預(yù)編碼矩陣，使得下行信道速率最大。本發(fā)明提供了一種復(fù)雜度較低的MIMO全雙工蜂窩系統(tǒng)的下行預(yù)編碼方法，利用MIMO全雙工基站中自干擾信道間的相關(guān)性，在給定上行信道速率下限時(shí)，得到了最大化下行信道速率的預(yù)編碼方案；相對(duì)于傳統(tǒng)預(yù)編碼技術(shù)，在強(qiáng)相關(guān)自干擾信道場(chǎng)景下，本方案能夠在給定上行信道速率下限時(shí)獲得最大的下行信道傳輸速率。
【IPC分類】H04B7/04, H04L25/03, H04L25/02
【公開號(hào)】CN105007248
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510526719
【發(fā)明人】黃川 , 王俊, 唐友喜
【申請(qǐng)人】成都東訊電子技術(shù)有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年8月25日