一種動態(tài)干擾導(dǎo)向方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種動態(tài)干擾導(dǎo)向方法，主要解決干擾管理方法中功率開銷過大導(dǎo)致用戶數(shù)據(jù)速率降低的問題。其方案是：各發(fā)射機(jī)之間信道狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息共享；目標(biāo)和干擾通信對分別設(shè)計預(yù)編碼向量與濾波向量；目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)計算干擾導(dǎo)向信號的預(yù)編碼向量，使干擾導(dǎo)向信號與干擾信號在期望信號方向上的投影分量方向相反；進(jìn)而計算最佳的動態(tài)干擾導(dǎo)向系數(shù)，將干擾導(dǎo)向功率開銷與殘留干擾折衷；再據(jù)此構(gòu)造動態(tài)干擾導(dǎo)向信號，與期望信號一同向目標(biāo)通信接收機(jī)發(fā)送，實現(xiàn)干擾動態(tài)導(dǎo)向；最后接收機(jī)恢復(fù)期望數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過對受干擾的接收機(jī)所對應(yīng)的發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率進(jìn)行合理分配，最大化受干擾接收機(jī)的頻譜效率，用于接收機(jī)受干擾情況下的數(shù)據(jù)傳輸。
【專利說明】
_種動態(tài)干擾導(dǎo)向方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步主要涉及干擾導(dǎo)向方法，具體是一種動態(tài)干 擾導(dǎo)向方法?？捎糜诨旌戏涓C網(wǎng)絡(luò)，企業(yè)網(wǎng)等無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，人們對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟛粩嗵岣撸邢薜膮^(qū)域 內(nèi)將存在大量的用戶和數(shù)據(jù)連接。人們一方面努力尋求高效的資源利用方式，另一方面也 意識到干擾已成為制約網(wǎng)絡(luò)性能提升的重要因素。因此，干擾管理技術(shù)的重要性日益凸顯。 [0003] 現(xiàn)有的干擾管理方式有迫零波束賦形（Zero-forcing Beamforming，ZFBF)、迫零 接收（Zero-forcing，ZF)、干擾對齊（Interference Alignment，ΙΑ)、干擾中和 (Interference Neutralization，IN)，它們可使干擾信號在接收端得到抑制或消除。但是 使用ZFBF和IA調(diào)整發(fā)射信號的波束方向會造成信號功率的損失。使用IN構(gòu)造干擾中和信號 對干擾進(jìn)行消除時，會導(dǎo)致發(fā)射功率的損耗。另外，ZFBF、IA和ZF技術(shù)比IN需要更多的接受 端自由度來區(qū)分干擾和期望信號，而IN使干擾信號在無線信道中傳播時相互中和，不需要 消耗自由度?，F(xiàn)有的干擾管理方法主要關(guān)注干擾的消除或抑制，卻沒有考慮管理的開銷。
[0004] C . Suh , M . Ho , and D · Tse , "Downl ink interference al ignmentIEEE Trans.Commun· , vol · 59 ,no ·9 ,pp · 2616-2626,Sep· 2011 (下tx鏈路中的干擾對齊），提出為 了使通信系統(tǒng)的吞吐量性能提升四倍需要給每個接收機(jī)配置大量的天線。此方法的缺點(diǎn)是 需要調(diào)整發(fā)射信號的波束方向從而造成信號功率的損失，同時需要更多的接收端自由度來 區(qū)分干擾和期望信號。
[0005] H.Cao,P.Wang,L.Chen,et al.,uUser Satisfaction Based ZFBF Scheduling Algorithm in Multi-user ΜΙΜ0 System,，! IEEE 11th Inter.Conf.on Trust,pp.1486-1490 June 2012(多用戶ΜΜ0系統(tǒng)中基于用戶滿意度的ZFBF調(diào)度算法），提出了一種基于用 戶滿意度的調(diào)度方法，在下行傳輸中采用ZFBF進(jìn)行預(yù)編碼。此方法雖然達(dá)到了通信系統(tǒng)中 每個用戶需求的通信質(zhì)量，但是沒有考慮發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率及接收端自由度方面的開銷。
[0006] J.Chen,A.Singh,P.Elia,et al·,"Interference neutralization for separated multiuser uplink-downlink with distributed relays in Proc.of the Inf.Theory and Applications Workshop(ITA),pp. 1-9,2011(分布式中繼多用戶上下行 的干擾中和），提出了一種線性分布式IN方案，對不同用戶的上行和下行雙向通信系統(tǒng)進(jìn)行 時間和空間上的編碼。但是在進(jìn)行干擾對齊消除干擾的同時也會消耗發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率， 導(dǎo)致用于發(fā)送期望信號的功率減少。
[0007] T.Gou,S.A.Jafar,C.ffang,et al., Aligned interference neutralization and the degrees of freedom of the 2X2X2interference channel ,，! IEEE Trans · Inf · Theory ,vol · 58 ,no · 7 ,pp · 4381-4395,2012(基于2 X 2 X 2干擾信道的干擾對齊 中和及其自由度研究），將干擾對齊與干擾中和相結(jié)合，應(yīng)用在由兩個源節(jié)點(diǎn)、兩個中繼和 兩個目的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)送端通過預(yù)編碼處理實現(xiàn)干擾對齊，中繼對解碼的信號進(jìn) 行轉(zhuǎn)發(fā)，在接收端通過干擾中和實現(xiàn)期望信號的恢復(fù)，該方法適用于有中繼的模型，也沒有 考慮干擾中和對發(fā)射機(jī)的功率的消耗。
[0008] 上述方法，均未考慮干擾管理的功率開銷，在發(fā)射機(jī)發(fā)射功率受限的條件下，用于 干擾管理的功率開銷在實現(xiàn)干擾抑制的同時，也會導(dǎo)致用于傳輸期望信號的功率降低。因 此，有效的干擾管理方法應(yīng)當(dāng)對干擾管理開銷與干擾管理的干擾抑制效果進(jìn)行綜合考慮和 優(yōu)化設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種動態(tài)干擾導(dǎo)向方法，旨在解決干擾管理方法的功率開 銷過大導(dǎo)致用于傳輸期望信號的功率減少，進(jìn)而降低可達(dá)數(shù)據(jù)速率的問題。
[0010] 本發(fā)明是一種動態(tài)干擾導(dǎo)向方法，主要適用于包括目標(biāo)通信對和干擾通信對的混 合蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，其特征在于，包括有如下步驟：
[0011] (1)發(fā)射機(jī)之間實現(xiàn)信道狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)信息共享：
[0012] 目標(biāo)通信接收機(jī)與干擾通信接收機(jī)分別估計各自的信道狀態(tài)信息并反饋給各自 的發(fā)射機(jī)，目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)向自己的接收機(jī)發(fā)送目標(biāo)數(shù)據(jù)XQ，干擾通信發(fā)射機(jī)向自己的接 收機(jī)發(fā)送干擾數(shù)據(jù)XI;
[0013] (2)目標(biāo)通信對和干擾通信對分別根據(jù)各自的信道矩陣設(shè)計通信預(yù)編碼向量與濾 波向量；
[0014] (3)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)計算干擾導(dǎo)向信號預(yù)編碼向量pDIS，使干擾導(dǎo)向信號與干擾信 號在期望信號方向上的分量方向相反；
[0015] (4)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)計算最佳的動態(tài)干擾導(dǎo)向系數(shù)P'實現(xiàn)干擾導(dǎo)向所需的功率 開銷與殘留干擾的折衷；
[0016] (5)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)構(gòu)造動態(tài)干擾導(dǎo)向信號St:
[0017] 目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)根據(jù)干擾導(dǎo)向信號的預(yù)編碼向量pDIS和最佳的動態(tài)干擾導(dǎo)向系數(shù) P，勾造動態(tài)干擾導(dǎo)向信號st;
[0018] (6)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)向其接收機(jī)發(fā)送動態(tài)干擾導(dǎo)向信號：
[0019]目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)將動態(tài)干擾導(dǎo)向信號st與期望信號一同發(fā)送給目標(biāo)通信接收機(jī)， 目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)用此動態(tài)干擾導(dǎo)向信號動態(tài)地對目標(biāo)通信接收機(jī)受到的干擾進(jìn)行導(dǎo)向，目 標(biāo)接收機(jī)再通過濾波向量f〇對目標(biāo)接收機(jī)的數(shù)據(jù)XQ進(jìn)行恢復(fù)，使目標(biāo)通信接收機(jī)有效消除 了干擾，保證目標(biāo)通信接收機(jī)的頻譜效率最大。
[0020]本發(fā)明的設(shè)計思路是對干擾管理的收益與代價進(jìn)行折衷，使發(fā)射機(jī)的總功率在導(dǎo) 向干擾所需的功率開銷與期望信號的傳輸功率之間得到有效分配。通過干擾導(dǎo)向功率系數(shù) 的選擇與發(fā)射預(yù)編碼設(shè)計，實現(xiàn)動態(tài)的干擾導(dǎo)向，合理利用發(fā)射功率，最大化接收機(jī)的頻譜 效率。
[0021 ]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0022] 1、與現(xiàn)有技術(shù)相比，對于給定的發(fā)射機(jī)功率，采用本發(fā)明可以確定用于期望信號 發(fā)送和干擾導(dǎo)向的功率分配的最佳比例，從而實現(xiàn)發(fā)射功率的合理利用，最大化接收機(jī)信 的頻譜效率。
[0023] 2、本發(fā)明提供的一種動態(tài)干擾導(dǎo)向方法，通過干擾導(dǎo)向系數(shù)選擇與發(fā)射預(yù)編碼設(shè) 計，能實現(xiàn)基于功率動態(tài)分配的干擾導(dǎo)向。
[0024] 3、本發(fā)明由受干擾的接收機(jī)對應(yīng)的發(fā)射機(jī)進(jìn)行干擾導(dǎo)向信號的構(gòu)造與發(fā)送，受干 擾接收機(jī)需要估計其與干擾發(fā)射機(jī)之間的信道信息，沒有增加其它的信號處理工作，便于 實現(xiàn)。
[0025] 4、本發(fā)明不僅適用于只存在一對目標(biāo)通信對和一對干擾通信對的情況，還適用于 干擾通信對為一對但其傳輸多路數(shù)據(jù)，干擾通信對大于等于兩對，目標(biāo)通信對為一對但其 傳輸多路數(shù)據(jù)或者目標(biāo)通信對大于等于兩對時的通信場景。
[0026] 5、本發(fā)明不僅適用于基于信道矩陣奇異值分解的預(yù)編碼向量和濾波向量設(shè)計，還 適用于其它各種預(yù)編碼向量和濾波向量的設(shè)計算法。
【附圖說明】
[0027] 圖1是本發(fā)明的實現(xiàn)流程圖；
[0028] 圖2是本發(fā)明使用的混合蜂窩通信系統(tǒng)模型示意圖；
[0029]圖3是本發(fā)明在弱干擾情況下的微微用戶頻譜效率(Spectrum Efficiency，SE)與 干擾導(dǎo)向系數(shù)P的關(guān)系曲線圖；
[0030] 圖4是本發(fā)明在強(qiáng)干擾情況下的微微用戶頻譜效率SE與干擾導(dǎo)向系數(shù)P的關(guān)系曲 線圖；
[0031] 圖5是本發(fā)明在功率比值ξ取不同值時的微微用戶的可達(dá)頻譜效率圖。
【具體實施方式】
[0032]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明 進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本 發(fā)明。
[0033]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0034] 實施例1
[0035] 隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，人們對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟛粩嗵岣?，有限的區(qū)域 內(nèi)將存在大量的用戶和數(shù)據(jù)連接。人們一方面努力尋求高效的資源利用方式，另一方面也 意識到干擾已成為制約網(wǎng)絡(luò)性能提升的重要因素。因此，干擾管理技術(shù)的重要性日益凸顯。 至今人們提出了很多干擾管理方法，但是現(xiàn)有的干擾管理方法均未考慮干擾管理的功率開 銷。在發(fā)射機(jī)發(fā)射功率受限的條件下，用于干擾管理的功率開銷在實現(xiàn)干擾抑制的同時，也 會導(dǎo)致用于傳輸期望信號的功率降低。因此，有效的干擾管理方法應(yīng)當(dāng)對干擾管理開銷與 干擾管理對干擾的抑制效果進(jìn)行綜合考慮和優(yōu)化設(shè)計。
[0036] 針對這種研究現(xiàn)狀，本發(fā)明提出了一種動態(tài)干擾導(dǎo)向方法，主要適用于包括目標(biāo) 通信對和干擾通信對的混合蜂窩網(wǎng)絡(luò)中。參見圖2,混合蜂窩網(wǎng)絡(luò)中包含一個微微蜂窩網(wǎng)絡(luò) 和一個宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)，其中微微蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的微微基站(PBS)和微微用戶(PUE)分別為目標(biāo)通 信發(fā)射機(jī)和目標(biāo)通信接收機(jī)，宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的宏基站(MBS)和宏用戶(MUE)分別為干擾通信 發(fā)射機(jī)和干擾通信接收機(jī)，微微基站(PBS)和微微用戶(PUE)之間的信道矩陣為Ho,宏基站 (MBS)和宏用戶(MUE)之間的信道矩陣為出，宏基站(MBS)微微用戶(PUE)之間的信道矩陣為 HlO。微微蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的上部的線代表干擾導(dǎo)向信號，下部的線代表自己的目標(biāo)數(shù)據(jù)XQ。宏蜂 窩網(wǎng)絡(luò)中的上部的線代表干擾信號，下部的線代表自己的目標(biāo)數(shù)據(jù)X1。通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中至 少包含兩組發(fā)射機(jī)與接收機(jī)，定義一組發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的通信為目標(biāo)通信對，其余發(fā) 射機(jī)與接收機(jī)之間的通信對目標(biāo)通信產(chǎn)生干擾，除了目標(biāo)通信對外的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間 的通信對稱為干擾通信對。本發(fā)明對動態(tài)干擾導(dǎo)向的功率開銷和殘留干擾進(jìn)行綜合考慮與 優(yōu)化設(shè)計，參見圖1，包括有如下步驟：
[0037] (1)發(fā)射機(jī)之間實現(xiàn)信道狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)信息共享：
[0038] (la)目標(biāo)通信接收機(jī)與干擾通信接收機(jī)分別估計各自的信道狀態(tài)信息并反饋給 各自的發(fā)射機(jī)：
[0039]干擾通信接收機(jī)估計干擾通信對之間的信道狀態(tài)信息，即得到干擾通信對之間的 信道矩陣m;受干擾的目標(biāo)通信接收機(jī)估計目標(biāo)通信對之間的信道狀態(tài)信息，即得到目標(biāo) 通信對之間的信道矩陣Ho;受干擾的目標(biāo)通信接收機(jī)估計干擾通信發(fā)射機(jī)與目標(biāo)通信接收 機(jī)之間的信道狀態(tài)信息，即得到干擾信道矩陣H 1Q;并將這些信息反饋給各自的發(fā)射機(jī)。
[0040] (lb)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)向自己的目標(biāo)通信接收機(jī)發(fā)送目標(biāo)數(shù)據(jù)xo,干擾通信發(fā)射機(jī) 向自己的干擾通信接收機(jī)發(fā)送干擾數(shù)據(jù)XI。
[0041] (2)目標(biāo)通信對和干擾通信對分別根據(jù)各自的信道矩陣設(shè)計通信預(yù)編碼向量與濾 波向量，當(dāng)干擾通信對為一對時：
[0042] (2a)干擾通信發(fā)射機(jī)根據(jù)干擾通信對之間的信道矩陣出設(shè)計干擾通信預(yù)編碼向 量P1。
[0043] (2b)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)根據(jù)目標(biāo)通信對之間的信道矩陣Ho設(shè)計目標(biāo)通信預(yù)編碼向 量P〇。
[0044] (2c)干擾通信接收機(jī)根據(jù)干擾通信對之間的信道矩陣出設(shè)計干擾通信濾波向量 flo
[0045] (2d)目標(biāo)通信接收機(jī)根據(jù)目標(biāo)通信對之間的信道矩陣Ho設(shè)計目標(biāo)通信濾波向量 f〇o
[0046] (3)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)計算干擾導(dǎo)向信號預(yù)編碼向量pDIS，使干擾導(dǎo)向信號與干擾信 號在期望信號方向上的分量方向相反。
[0047] (4)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)計算最佳的動態(tài)干擾導(dǎo)向系數(shù)P'實現(xiàn)干擾導(dǎo)向所需的功率 開銷與殘留干擾的最佳折衷。
[0048] (5)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)構(gòu)造動態(tài)干擾導(dǎo)向信號st:
[0049] 目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)根據(jù)干擾導(dǎo)向信號的預(yù)編碼向量PDIS和最佳的動態(tài)干擾導(dǎo)向系數(shù) P，勾造動態(tài)干擾導(dǎo)向信號st。
[0050] (6)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)向其接收機(jī)發(fā)送動態(tài)干擾導(dǎo)向信號：
[0051]目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)將動態(tài)干擾導(dǎo)向信號st與期望信號一同發(fā)送給目標(biāo)通信接收機(jī)， 目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)用此動態(tài)干擾導(dǎo)向信號動態(tài)地對目標(biāo)通信接收機(jī)受到的干擾進(jìn)行導(dǎo)向，目 標(biāo)接收機(jī)再通過濾波向量f〇對目標(biāo)接收機(jī)的數(shù)據(jù)XQ進(jìn)行恢復(fù)，使目標(biāo)通信接收機(jī)有效抑制 了干擾，保證目標(biāo)通信接收機(jī)的頻譜效率最大。期望信號是目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)向目標(biāo)通信接 收機(jī)發(fā)送的已知數(shù)據(jù)X0。
[0052]對于給定的發(fā)射機(jī)功率，本發(fā)明采用動態(tài)干擾導(dǎo)向，首先受干擾的接收機(jī)對應(yīng)的 發(fā)射機(jī)根據(jù)期望信號與干擾信號的強(qiáng)度以及空間特征的相關(guān)關(guān)系確定干擾導(dǎo)向信號的預(yù) 編碼以及最佳的干擾導(dǎo)向系數(shù)，從而對受干擾影響的接收機(jī)觀測到的干擾信號的空間特征 進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，使用于干擾導(dǎo)向的功率開銷和殘留的干擾達(dá)到最佳的平衡;然后受干擾的 接收機(jī)所對應(yīng)的發(fā)射機(jī)根據(jù)干擾導(dǎo)向信號的預(yù)編碼向量以及最佳的干擾導(dǎo)向系數(shù)構(gòu)造干 擾導(dǎo)向信號，并將干擾導(dǎo)向信號與期望信號一同發(fā)送到接收機(jī)，實現(xiàn)對干擾的動態(tài)導(dǎo)向，使 受干擾的接收機(jī)恢復(fù)出期望數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過確定用于發(fā)送期望信號和干擾導(dǎo)向信號的功 率達(dá)到最佳分配比例，對受干擾的接收機(jī)所對應(yīng)的發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率進(jìn)行合理分配，能夠 最大化受干擾接收機(jī)的頻譜效率。
[0053] 實施例2
[0054] 一種動態(tài)干擾導(dǎo)向方法同實施例1，步驟(3)中目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)計算干擾導(dǎo)向信號 預(yù)編碼向量，包括有如下步驟：
[0055] (3a)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)計算期望信號的方向
和原始干擾信號與導(dǎo)向信 號合成的信號的方向
_，且要求原始干擾信號被導(dǎo)向到與期望 信號正交的方向上，既滿足條佴0、4i.、> = (ML:中，Ho表示目標(biāo)通信對之間的信道矩陣，H10 表示干擾通信發(fā)射機(jī)與目標(biāo)通信接收機(jī)之間的信道矩陣，po表示目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)對xo的預(yù) 編碼向量，P1表示目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)對XI的預(yù)編碼向量，pis表示目標(biāo)通信接收機(jī)對干擾導(dǎo)向 信號的預(yù)編碼向量。if = /「?Κ) 表示干擾通信發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率經(jīng)過路徑損耗后的功率，
L!為干擾通信發(fā)射機(jī)到干擾通信接收機(jī)的路徑損耗,1^ = 128.1+37.61〇g1Q[n(i)/103]dB， η⑴為干擾通信發(fā)射機(jī)到干擾通信接收機(jī)的距離，單位為米(m);巧=表示目標(biāo)發(fā) 射機(jī)發(fā)送干擾導(dǎo)向信號的發(fā)射功率經(jīng)過路徑損耗后的功率，L〇為目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)到目標(biāo)通 信接收機(jī)的路徑損耗，L Q=128.1+37.61og1Q[n(())/l03]dB，n(())為微微基站到微微用戶的距 離，單位為米(m)。
[0056] (3b)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)計算干擾信號在期望信號方向上的分量 其 中P為投影矩陣，投影矩陣/? = <(?疒<。
[0057] (3c)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)計算干擾導(dǎo)向信號預(yù)編碼向量
'使該干 擾導(dǎo)向信號與干擾信號在期望信號方向上的投影分量方向相反。
[0058] 本發(fā)明根據(jù)接收機(jī)估計出的信道矩陣、計算得到的預(yù)編碼向量、目標(biāo)通信發(fā)射機(jī) 和干擾通信發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率，計算出期望信號的方向、原始干擾信號與導(dǎo)向信號合成的 信號的方向以及投影矩陣，進(jìn)一步計算出干擾導(dǎo)向信號的預(yù)編碼向量。
[0059] 實施例3
[0060] 一種動態(tài)干擾導(dǎo)向方法同實施例1-2,步驟(4)中目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)計算最佳的動態(tài) 干擾導(dǎo)向系數(shù)P'實現(xiàn)干擾導(dǎo)向所需的功率開銷與殘留干擾的最佳折衷，包括有如下步驟： [0061] (4a)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)計算目標(biāo)通信濾波向量與干擾信號在期望信號方向上的投 影分量的空間特征PH1QP1之間的空間相關(guān)度;Τ = if ，其中if表示目標(biāo)通信接收機(jī)對 χ〇濾波向量的共輒轉(zhuǎn)置。
[0062] (4b)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)根據(jù)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率Po計算干擾導(dǎo)向系數(shù)取值 范圍的上限
[0063] pmax受目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率Po的限制，當(dāng)PoSPil |g| |2時，能進(jìn)行完全干擾 導(dǎo)向，此時pmax=i;當(dāng)p^Pil |g| I2時，不能進(jìn)行完全干擾導(dǎo)向：
5所以動 態(tài)干擾導(dǎo)向系數(shù)的取值范圍為pe (〇，pm]，
，Λ = ()iUΛ"表示 目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率經(jīng)過路徑損耗后的功率，g為等效向量，發(fā)=。
[0064] (4C)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)根據(jù)Pmax計算最佳的干擾導(dǎo)向 中 JKH11]2，忍 m|2[40]2，C = P^\X\-+a；t ,D = 2Pie|x|\E = Pie|x|2, A=(BC +AE)2-ABD2，Λ#為目標(biāo)通信矩陣H〇的最大奇異值。
[0065] 本發(fā)明根據(jù)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)和干擾通信發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率計算動態(tài)干擾導(dǎo)向系 數(shù)P的范圍，目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)再根據(jù)動態(tài)干擾導(dǎo)向系數(shù)的范圍計算最佳的動態(tài)干擾導(dǎo)向系 數(shù)P'實現(xiàn)干擾導(dǎo)向所需的功率開銷與殘留干擾的最佳折衷。
[0066] 實施例4
[0067] -種動態(tài)干擾導(dǎo)向方法同實施例1-3,步驟(5)中目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)構(gòu)造動態(tài)干擾導(dǎo) 向信號，包括有如下步驟：
[0068] (5a)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)根據(jù)動態(tài)干擾導(dǎo)向系數(shù)P確定動態(tài)干擾導(dǎo)向信號的發(fā)射功率 經(jīng)過路徑損耗后的功率/^ = p2/f 。
[0069] (5b)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)根據(jù)干擾導(dǎo)向信號的預(yù)編碼向量
，干擾導(dǎo)
向系數(shù)P以及干擾數(shù)據(jù)信息XI構(gòu)造動態(tài)干擾導(dǎo)向
[0070] 當(dāng)目標(biāo)通信對為一對，干擾通信對至少為兩對時，目標(biāo)通信接收機(jī)將接受到多路 干擾信號，此時目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)將重復(fù)步驟(1)~(4)計算出相應(yīng)的干擾導(dǎo)向信號的預(yù)編碼 和干擾導(dǎo)向系數(shù)，然后構(gòu)造多路干擾的動態(tài)干擾導(dǎo)向系數(shù)即可。
[0071] 本發(fā)明中目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)根據(jù)干擾導(dǎo)向信號的預(yù)編碼向量PDIS和最佳的動態(tài)干擾 導(dǎo)向系數(shù)構(gòu)造動態(tài)干擾導(dǎo)向信號st，此干擾導(dǎo)向信號可以將原始干擾信號導(dǎo)向到最佳的 方向上，實現(xiàn)進(jìn)行干擾管理的收益和代價的最佳折衷。
[0072] 實施例5
[0073] -種動態(tài)干擾導(dǎo)向方法同實施例1-4,步驟(6)中目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)發(fā)送干擾導(dǎo)向信 號st，用以動態(tài)導(dǎo)向目標(biāo)通信接收機(jī)觀測到的干擾，包括有如下步驟：
[0074] (6a)目標(biāo)通信接收機(jī)收到包括期望信號和干擾信號的混合信號為：
[0075]
信接收機(jī)收到的來自目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)的期望信號
為目標(biāo)通信接收機(jī)觀 測到的來自干擾通信發(fā)射機(jī)的干擾信號，no為零均值單位方差的加性高斯白噪聲；
[0076] (6b)通過目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)將動態(tài)干擾導(dǎo)向信號


，為目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)發(fā)送干擾導(dǎo)向信號的發(fā)射功率 與期望信號一同發(fā)送給目標(biāo)通信接收機(jī)發(fā)射對干擾信號 向，得到由期望信號和殘留的干擾信號組成的混合信號 經(jīng)過路徑損耗后的功率，
[0077] 本發(fā)明中當(dāng)干擾強(qiáng)度過大，SPPil |g| |2>P〇時，目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)沒有足夠的發(fā)射功 率產(chǎn)生完全干擾導(dǎo)向所需的導(dǎo)向信號，干擾導(dǎo)向系數(shù)的取值范圍為
[0078] 當(dāng)干擾較弱，8卩朽| |g| |2<P〇時，目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率足夠產(chǎn)生完全干擾導(dǎo) 向所需的導(dǎo)向信號，干擾導(dǎo)向系數(shù)的取值范圍為P<1;
[0079] 當(dāng)取p = 0時，表示最佳干擾導(dǎo)向系數(shù)f大于干擾導(dǎo)向系數(shù)的最大值pmax，此時不采
[0080] 當(dāng)取P = 1時，表示將干擾導(dǎo)向到與期望信號的空間特征正交的方向上，Ir = 0;
[0081] 當(dāng)取P<1時，表示將干擾導(dǎo)向到與期望信號的空間特征非正交的方向上，此時目 標(biāo)通信接收機(jī)受到殘留干擾的影響，;
[0082] 當(dāng)干擾導(dǎo)向系數(shù)P = p1寸，實現(xiàn)了干擾導(dǎo)向所需的功率開銷與殘留干擾的最優(yōu)折 衷，目標(biāo)通信接收機(jī)獲得最大的頻譜效率。
[0083]本發(fā)明不僅提出了一種動態(tài)干擾導(dǎo)向方法還對干擾強(qiáng)度進(jìn)行了分段，即干擾較強(qiáng) 和干擾較弱兩種情況，使此發(fā)明便于實施便于工程化。
[0084] 下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0085] 實施例6
[0086] -種動態(tài)干擾導(dǎo)向方法同實施例1-5，
[0087]參照圖2,本發(fā)明實施例使用的系統(tǒng)模型是混合蜂窩網(wǎng)絡(luò)的下行通信系統(tǒng)，系統(tǒng)中 包含2個基站，2個用戶，所有基站和用戶的均配置2根天線。微微小區(qū)采用開放接入模式。宏 基站到宏用戶的發(fā)射信號會對微微基站與微微用戶的信號產(chǎn)生干擾，由于微微基站的覆蓋 范圍受限，且宏用戶位于微微基站覆蓋范圍之外，因此微微基站對宏用戶產(chǎn)生的干擾可以 忽略，在本例中不予討論。
[0088]參照圖1，本發(fā)明的實現(xiàn)步驟如下：
[0089]步驟1，用戶估計信道狀態(tài)信息，兩基站之間實現(xiàn)信道狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)信息共享。
[0090] (la)宏基站在發(fā)送的信號前添加用戶側(cè)已知的訓(xùn)練序列;再由各用戶對收到的已 知訓(xùn)練序列進(jìn)行判決反饋，實現(xiàn)宏基站與宏用戶之間的宏信道矩陣Hi和宏基站與微微用戶 之間的宏微信道矩陣H 1Q的估計;宏用戶通過上行通信信道將宏信道矩陣出反饋給宏基站， 微微用戶通過上行通信信道將宏微信道矩陣H 1Q反饋給微微基站；
[0091] (lb)微微基站在向位于微微小區(qū)的微微用戶發(fā)送的信號前端添加微用戶已知的 訓(xùn)練序列;再由微微用戶對收到的已知訓(xùn)練序列進(jìn)行判決反饋，實現(xiàn)對微微信道矩陣Ho的 估計；并通過上行通信信道將宏信道矩陣Ho反饋給微微基站;基站間通過X2接口實現(xiàn)信道 狀態(tài)信息共享和數(shù)據(jù)信息交互。
[0092] (lc)微微基站采用波束成形的發(fā)射方式發(fā)射單個期望數(shù)據(jù)XQ，宏基站采用波束成 形的發(fā)射方式發(fā)射單個干擾數(shù)據(jù) X1。
[0093] 步驟2,分別根據(jù)通信矩陣設(shè)計通信預(yù)編碼向量與濾波向量。
[0094] (2a)微微基站對微微信道矩陣Ho進(jìn)行奇異值分解，即Ho = Uo Σ 〇(Vo)H，Uo和Vo分別為 微微信道矩陣Ho的左奇異矩陣與右奇異矩陣。
[0095] (2b)微微基站計算預(yù)編碼向量凡svf，ν?1：)為微微信道矩陣Ho的右奇異矩陣的第 一列。
[0096] (2c)微微用戶計算濾波向量為微微信道矩陣Ho的左奇異矩陣的第一 列。
[0097] (2d)宏基站對宏信道矩陣出進(jìn)行奇異值分解出=1]1乙1(￥ 1)11，1]1和￥1分別為宏信道 矩陣Hi的左奇異矩陣與右奇異矩陣。
[0098] (2e)宏基站計算預(yù)編碼向量灼=vp, if為宏信道矩陣壓的右奇異矩陣的第一列。
[0099] (2f)宏用戶計算濾波向量為宏信道矩陣壓的左奇異矩陣的第一列。
[0100]步驟3,微微基站計算干擾導(dǎo)向信號的預(yù)編碼向量pDIS，使該干擾導(dǎo)向信號與干擾 信號在期望信號方向上的分量方向相反。
[0101]根據(jù)微微基站與微微用戶之間的微微信道矩陣Ho,宏基站與微微用戶之間的宏微 信道矩陣H1Q，干擾信號的預(yù)編碼向量信息P1以及投影矩陣P確定干擾導(dǎo)向信號的預(yù)編碼向 量：
[0104] 步驟4,微微基站計算干擾導(dǎo)向系數(shù)P，實現(xiàn)干擾導(dǎo)向所需的功率開銷與殘留干擾 的折衷。
[0105] (4a)微微基站根據(jù)目標(biāo)數(shù)據(jù)的濾波向量宏基站與微微用戶之間的宏微信道 矩陣H1Q及干擾數(shù)據(jù)的預(yù)編碼向量P1，計算微微用戶濾波向量與干擾信號在期望信號方向上 的分量的空間特征之間的空間相關(guān)度X:
[0106] d 藤 1οΛ
[0107] 其中[· ]Η表示矩陣的共輒轉(zhuǎn)置。
[0108] (4b)微微基站計算最佳的干擾導(dǎo)向
實現(xiàn)導(dǎo)向干擾所需
的功率開銷與殘余干擾的折衷， Δ =(BC+AE)2-ABD2; 〇巧1〇 "1￡〇、/Τ' =以(）"叫分別表示微微基站 和宏基站的發(fā)射功率經(jīng)過路徑損耗后的功率;Lo為微微基站到微微用戶的路徑損耗，Lo = 128.1+37.61呢1()[11(())/103](^，11(())為微微基站到微微用戶的距離，單位為111;1^為宏基站到 微微用戶的路徑損耗，L 1Q=128.1+37.61〇g1Q[n(i())/103]dB，n(i())為宏基站到微微用戶的距 離，單位為m; 為微微信道矩陣出的最大奇異值4為等效向量，￥ = /^1/>斤。幾。
[0109] (4c)微微基站計算干擾導(dǎo)向系數(shù)取值范圍的上限，
并將該最大值與最佳的干擾導(dǎo)向系數(shù)進(jìn)行比較，確定最終的動態(tài)干擾導(dǎo)向系數(shù)P:gf> pmax，則令動態(tài)干擾導(dǎo)向功率系數(shù)P = 〇說明干擾強(qiáng)度過大，不進(jìn)行干擾導(dǎo)向；否則令P = P' 實現(xiàn)導(dǎo)向干擾導(dǎo)向的功率開銷與殘留干擾的最佳折衷。
[011 0]步驟5，微微基站構(gòu)造動態(tài)干擾導(dǎo)向信號。
[0111] (5a)微微基站根據(jù)干擾導(dǎo)向系數(shù)P，微微基站與微微用戶之間的微微信道矩陣Ho， 宏基站與微微用戶之間的宏微信道矩陣H1Q以及干擾信號的預(yù)編碼向量?1和干擾信號的發(fā) 射功率Ple，確定干擾導(dǎo)向信號的發(fā)射功率經(jīng)過路徑損耗之后的功率
[0113] 其中變量if =片KTft4干擾信號幻的經(jīng)過路徑損耗后的發(fā)送功率，; Lo為微微基站到微微用戶的路徑損耗，LQ = 128.1+37.61〇g1Q[n(())/103]dB，n(())為微微基站 到微微用戶的距離，單位為m。
[0114] (5b)根據(jù)干擾導(dǎo)向信號預(yù)編碼向量pDIS、發(fā)射功率信息P國和干擾數(shù)據(jù)信息 X1構(gòu)造 干擾導(dǎo)向信號St

[0115] 步驟6,微微基站發(fā)射動態(tài)干擾導(dǎo)向信號，用以動態(tài)地對微微用戶接收到的干擾進(jìn) 行導(dǎo)向，再通過濾波向量fo對微微用戶接收的數(shù)據(jù)xo進(jìn)行恢復(fù)，使目標(biāo)通信接收機(jī)的頻譜效 率最大。
[0116] (6a)微微用戶接收包括期望信號和干擾信號的混合信號為： 其中：
[0119] no為零均值單位方差的加性高斯白噪聲；
[0120] (6b)微微基站發(fā)射干擾導(dǎo)向信號
消除干擾信
，得到了期望信號和殘留的干擾信號組成的混合信號r〇'：
[0122] 當(dāng)干擾導(dǎo)向系數(shù)p = 0時，表示干擾強(qiáng)度過大，微基站沒有足夠的功率產(chǎn)生所需的 最佳干擾導(dǎo)向信號，不進(jìn)行干擾導(dǎo)向；
[0123] 當(dāng)取p=l時，表示將干擾導(dǎo)向到與期望信號的空間特征正交的方向上，即干擾信 號在期望信號方向上的分量被完全消除，此時為完全干擾導(dǎo)向；
[0124] 當(dāng)取ρ<1時，表示將干擾導(dǎo)向到與期望信號的空間特征非正交的方向上，此時微 微用戶受到殘留干擾的影響，及不完全的干擾導(dǎo)向；
[0125] 當(dāng)干擾導(dǎo)向系數(shù)P = p1寸，表示消除了部分干擾，實現(xiàn)了干擾導(dǎo)向所需的功率開銷 與殘留干擾的折衷，微微基站獲得最大的頻譜效率。
[0126] (6c)微微用戶不對剩余干擾信號
進(jìn)行處理，僅對
采用濾波向量fo進(jìn)行恢復(fù)，得到期望數(shù)據(jù)xo。
[0127] 本發(fā)明對干擾管理的收益與代價進(jìn)行折衷，使發(fā)射機(jī)的總功率在導(dǎo)向干擾所需的 功率開銷與期望信號的傳輸功率之間得到有效分配。通過干擾導(dǎo)向功率系數(shù)的選擇與發(fā)射 預(yù)編碼設(shè)計，實現(xiàn)動態(tài)的干擾導(dǎo)向，合理利用發(fā)射功率，最大化接收機(jī)的頻譜效率。
[0128] 本發(fā)明的應(yīng)用效果通過以下的仿真實驗做進(jìn)一步說明：
[0129] 實施例7
[0130] -種動態(tài)干擾導(dǎo)向方法同實施例1-6，
[0131] -、仿真條件：
[0132] 表1中列出了混合蜂窩網(wǎng)絡(luò)下的仿真環(huán)境參數(shù)設(shè)置。為了更清楚的表述，定義
表示來自微微基站的期望信號的發(fā)射功率經(jīng)路徑損耗后的功率與 噪聲的比值
4表示微微基站的期望信號發(fā)射功率經(jīng)路徑損耗后的功率與來自 宏基站的干擾信號發(fā)射功率經(jīng)路徑損耗后的功率的比值，其中表示微微基站 發(fā)送的期望信號發(fā)射功率經(jīng)過路徑損耗后到達(dá)微微用戶的功率，= 表示宏基站 發(fā)送的干擾信號發(fā)射功率經(jīng)過路徑損耗后到達(dá)微微用戶的功率;在實際中，微微基站的部 署位置與宏基站不會很近，且微微小區(qū)采用開放的接入模式，用戶會根據(jù)從多個接入點(diǎn)接 收到的信號的強(qiáng)弱選擇信號質(zhì)量最優(yōu)的接入點(diǎn)，在仿真中設(shè)置ξ e [0. 1，i00]dB。
[0133] 表1混合蜂窩網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境參數(shù)設(shè)置
[0135] 二、仿真內(nèi)容：
[0136] 仿真1，設(shè)置仿真參數(shù)7 = (k/i?，功率比值ξ = 1，在上述仿真條件下用本發(fā)明方法在 弱干擾的情況下確定微微用戶的頻譜效率(Spectrum Efficiency，SE)與干擾導(dǎo)向系數(shù)Ρ的 關(guān)系曲線，結(jié)果如圖3所示。
[0137] 當(dāng)干擾較弱時原始干擾可以被完全導(dǎo)向，最大的動態(tài)干擾導(dǎo)向系數(shù)pmax的值可以 達(dá)到1。微微用戶在采用動態(tài)干擾導(dǎo)向方式下，其頻譜效率SE的表達(dá)式為：
[0139] erf表示零均值加性高斯白噪聲的方差。
[0140] 由圖3可見，干擾比較弱的情況下，即Pi| |g| |2<Po時，導(dǎo)向系數(shù)最大值pmax=l，用 于干擾導(dǎo)向的功率足夠大，實現(xiàn)完全的干擾導(dǎo)向。經(jīng)過本發(fā)明對用于干擾導(dǎo)向的功率開銷 和殘留干擾的最佳折衷，可以最大化微微用戶的頻譜效率。
[0141] 實施例8
[0142] -種動態(tài)干擾導(dǎo)向方法同實施例1-7,仿真條件和仿真內(nèi)容同實施例7，
[0143] 仿真2,設(shè)置仿真參數(shù)f = (k//i，功率比值ξ = 1，在上述仿真條件下用本發(fā)明方法在 強(qiáng)干擾的情況下確定微微用戶的頻譜效率SE與干擾導(dǎo)向系數(shù)Ρ的關(guān)系曲線，結(jié)果如圖4。
[0144] 當(dāng)干擾較強(qiáng)時原始干擾不可以被完全導(dǎo)向，最大的動態(tài)干擾導(dǎo)向系數(shù)pmax的值為
-小于1。最佳的導(dǎo)向系數(shù)f大于導(dǎo)向系數(shù)最大值
時，微微基站沒有足夠的功率進(jìn)行干擾導(dǎo)向，用戶將不進(jìn)行干擾導(dǎo)向，選取P = 0,此時微微 用戶的頻譜效率的表達(dá)式為：
[0146] 表示零均值加性高斯白噪聲的方差。
[0147] 由圖4可見，干擾比較強(qiáng)的情況下，SPPil |g| |2>Ρο時，如果最佳的導(dǎo)向系數(shù)f大于 導(dǎo)向系數(shù)最大值
，即>pmax時，微微基站沒有足夠的功率用于導(dǎo) 向。本發(fā)明不僅能適用于較弱的干擾信號導(dǎo)向，也能對較強(qiáng)的干擾進(jìn)行導(dǎo)向，但是干擾信號 的強(qiáng)度不能過強(qiáng)，即P$>Pmax時就不再采用干擾導(dǎo)向的干擾管理方法對干擾信號進(jìn)行導(dǎo)向 處理。
[0148] 實施例9
[0149] -種動態(tài)干擾導(dǎo)向方法同實施例1-7,仿真條件和仿真內(nèi)容同實施例7，
[0150] 仿真3,設(shè)置仿真參數(shù)f = 在上述仿真條件下用本發(fā)明方法在不同功率比值 的情況下，計算微微用戶的平均可達(dá)頻譜效率，結(jié)果如圖5,其中：
[0151] 圖5中五角星代表最高頻譜效率對應(yīng)的導(dǎo)向系數(shù)值P。當(dāng)功率比值時，由于干 擾相對于目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率較強(qiáng)，最佳導(dǎo)向系數(shù)f較小。當(dāng)功率比值ξ多1時，由于 干擾相對于微微基站的發(fā)射功率較弱，逐漸趨于1。
[0152]從圖5來看，最佳導(dǎo)向系數(shù)f隨著ξ的增加而增大。不進(jìn)行干擾導(dǎo)向，即Ρ = 0的情況 是動態(tài)干擾導(dǎo)向的一種特例，所以不進(jìn)行干擾導(dǎo)向時的頻譜效率不會超過采用了動態(tài)干擾 導(dǎo)向方式的頻譜效率。進(jìn)行完全干擾導(dǎo)向，即p=1的情況是動態(tài)干擾導(dǎo)向的一種特例，所以 進(jìn)行完全干擾導(dǎo)向時的頻譜效率也不會超過采用了動態(tài)干擾導(dǎo)向方式的頻譜效率。當(dāng)ξ的 值很高時，大部分干擾能被導(dǎo)向掉，當(dāng)ξ達(dá)到100時，最佳導(dǎo)向系數(shù)^可以達(dá)到0.9。本發(fā)明的 仿真結(jié)果表明，動態(tài)干擾導(dǎo)向的干擾管理方法對于不同的功率比值都能達(dá)到很好的效果， 實現(xiàn)了進(jìn)行干擾管理的收益和代價的最佳折衷。
[0153] 綜上所述，本發(fā)明公開的一種動態(tài)干擾導(dǎo)向方法，主要解決現(xiàn)有的干擾管理方法 功率開銷過大導(dǎo)致用于傳輸期望信號的功率減少，進(jìn)而降低用戶數(shù)據(jù)速率的問題。本發(fā)明 中，受干擾的接收機(jī)和干擾接收機(jī)之間實現(xiàn)信道狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)信息共享，受干擾的接收 機(jī)對應(yīng)的發(fā)射機(jī)根據(jù)期望信號與干擾信號的強(qiáng)度以及空間特征的相關(guān)關(guān)系確定干擾導(dǎo)向 信號的預(yù)編碼以及最佳的干擾導(dǎo)向系數(shù)，從而對受干擾影響的接收機(jī)觀測到的干擾信號的 空間特征進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，使用于干擾導(dǎo)向的功率開銷和殘留的干擾達(dá)到最佳的平衡;本發(fā) 明中受干擾的接收機(jī)所對應(yīng)的發(fā)射機(jī)根據(jù)干擾導(dǎo)向信號的預(yù)編碼向量以及最佳的干擾導(dǎo) 向系數(shù)構(gòu)造干擾導(dǎo)向信號，并將干擾導(dǎo)向信號與期望信號一同發(fā)送到接收機(jī)，實現(xiàn)對干擾 的動態(tài)導(dǎo)向，使受干擾的接收機(jī)恢復(fù)出期望數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過對受干擾的接收機(jī)所對應(yīng)的 發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率進(jìn)行合理分配，能夠最大化受干擾接收機(jī)的頻譜效率，可用于接收機(jī)受 干擾情況下的數(shù)據(jù)傳輸。
[0154] 對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以根據(jù)以上的技術(shù)方案和構(gòu)思，給出各種相應(yīng)的 改變和變形，而所有的這些改變和變形都應(yīng)該包括在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種動態(tài)干擾導(dǎo)向方法，主要適用于包括目標(biāo)通信對和干擾通信對的混合蜂窩網(wǎng)絡(luò) 中，其特征在于，包括有如下步驟： (1) 發(fā)射機(jī)之間實現(xiàn)信道狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)信息共享： 目標(biāo)通信接收機(jī)與干擾通信接收機(jī)分別估計各自的信道狀態(tài)信息并反饋給各自的發(fā) 射機(jī)，目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)向自己的接收機(jī)發(fā)送目標(biāo)數(shù)據(jù)XQ，干擾通信發(fā)射機(jī)向自己的接收機(jī) 發(fā)送干擾數(shù)據(jù)Xl; (2) 目標(biāo)通信對和干擾通信對分別根據(jù)各自的信道矩陣設(shè)計通信預(yù)編碼向量與濾波向 量； (3) 目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)計算干擾導(dǎo)向信號預(yù)編碼向量pDIS，使干擾導(dǎo)向信號與干擾信號在 期望信號方向上的投影分量方向相反； (4) 目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)計算最佳的動態(tài)干擾導(dǎo)向系數(shù)P'實現(xiàn)干擾導(dǎo)向所需的功率開銷與 殘留干擾的最佳折衷； (5) 目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)構(gòu)造動態(tài)干擾導(dǎo)向信號st: 目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)根據(jù)干擾導(dǎo)向信號的預(yù)編碼向量pDIS和最佳的動態(tài)干擾導(dǎo)向系數(shù)Pl勾 造動態(tài)干擾導(dǎo)向信號St; (6) 目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)向其接收機(jī)發(fā)送動態(tài)干擾導(dǎo)向信號： 目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)將動態(tài)干擾導(dǎo)向信號St與期望信號一同發(fā)送給目標(biāo)通信接收機(jī)，目標(biāo) 通信發(fā)射機(jī)用此動態(tài)干擾導(dǎo)向信號動態(tài)地對目標(biāo)通信接收機(jī)受到的干擾進(jìn)行動態(tài)的導(dǎo)向， 目標(biāo)接收機(jī)再通過濾波向量f Q對目標(biāo)接收機(jī)的數(shù)據(jù)XQ進(jìn)行恢復(fù)，使目標(biāo)通信接收機(jī)有效抑 制了干擾，保證目標(biāo)通信接收機(jī)的頻譜效率最大。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)干擾導(dǎo)向方法，其特征在于，步驟(3)中目標(biāo)通信發(fā)射機(jī) 計算干擾導(dǎo)向信號預(yù)編碼向量，包括有如下步驟： (3a)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)計算期望信號的方向印原始干擾信號與導(dǎo)向信號合 成的信號的方卩且要求原始干擾信號被導(dǎo)向到與期望信號 正交的方向上，既滿足條件: 其中，Ho表示目標(biāo)通信對之間的信道矩陣，Hiq表示干擾通信發(fā)射機(jī)與目標(biāo)通信接收機(jī) 之間的信道矩陣，PO表示目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)對XO的預(yù)編碼向量，口:表示目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)對幻的 預(yù)編碼向量，Pis表示目標(biāo)通信接收機(jī)對干擾導(dǎo)向信號的預(yù)編碼向量，if =fl〇 aUl表示干擾 通信發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率經(jīng)過路徑損耗后的功率，L1為干擾通信發(fā)射機(jī)到干擾通信接收機(jī)的 路徑損耗，1^ = 128.1+37.61〇81〇[11(1)/1〇3](^，11⑴為干擾通信發(fā)射機(jī)到干擾通信接收機(jī)的 距離，單位為米(m)，G = 表示目標(biāo)發(fā)射機(jī)發(fā)送干擾導(dǎo)向信號的發(fā)射功率經(jīng)過路徑 損耗后的功率，Lo為目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)到目標(biāo)通信接收機(jī)的路徑損耗，Lo= 128.1+37.61og10 [n(o)/l〇3]dB，rU())為微微基站到微微用戶的距離，單位為米(m); (3b)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)計算干擾信號在期望信號方向上的分量嚴(yán)，其中P為 投影矩陣，投影矩P(3c)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)計算干擾導(dǎo)向信號預(yù)編碼向量'使該干擾導(dǎo) 向信號與干擾信號在期望信號方向上的投影分量方向相反。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)干擾導(dǎo)向方法，其特征在于，步驟(4)中目標(biāo)通信發(fā)射機(jī) 計算最佳的動態(tài)干擾導(dǎo)向系數(shù)P*，實現(xiàn)干擾導(dǎo)向所需的功率開銷與殘留干擾的折衷，包括 有如下步驟： (4a)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)計算目標(biāo)通信濾波向量與干擾信號在期望信號方向上的投影分 量的空間特征PHiqpi之間的空間相關(guān)！I示目標(biāo)通信接收機(jī)對X0濾 波向量的共輒轉(zhuǎn)置； (4b)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)根據(jù)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率Po計算干擾導(dǎo)向系數(shù)取值范圍的 上限，即最大1Pmax受目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率Po的限制，當(dāng)PAP1I |g| I2時，能進(jìn)行完全干擾導(dǎo)向， 此時Pmax=I;當(dāng)P〇<Pl I |g| I 2時，不能進(jìn)行完全干擾導(dǎo)向，此珩，所以動態(tài)干 擾導(dǎo)向系數(shù)的取值范圍為pe (0，pmax]，jC = °'1￡°表示目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率經(jīng)過路徑損耗后的功率，g為等效向量 (4c)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)根據(jù)Pmax計算最佳的干擾導(dǎo)向系數(shù) 其中Δ =(BC+AE )2-ABD2，Α?11為目標(biāo)通信矩陣Ho的最大奇異值。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)干擾導(dǎo)向方法，其特征在于，步驟(5)中目標(biāo)通信發(fā)射機(jī) 構(gòu)造動態(tài)干擾導(dǎo)向信號，包括有如下步驟： (5a)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)根據(jù)動態(tài)干擾導(dǎo)向系數(shù)P確定動態(tài)干擾導(dǎo)向信號的發(fā)射功率經(jīng)過 路徑損耗后的功(5b)目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)根據(jù)干擾導(dǎo)向信號的預(yù)編碼向j干擾導(dǎo)向 系數(shù)P以及干擾數(shù)據(jù)信息X1構(gòu)誥動杰干桄導(dǎo)向信號5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)干擾導(dǎo)向方法，其特征在于，步驟(6)中目標(biāo)通信發(fā)射機(jī) 發(fā)送干擾導(dǎo)向信號st，用以動態(tài)導(dǎo)向目標(biāo)通信接收機(jī)觀測到的干擾，包括有如下步驟： (6a)目標(biāo)通信接收機(jī)收到包括期望信號和干擾信號的混合信號為：3目標(biāo)通信接 收機(jī)收到的來自目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)的期望信號，# 10 為目標(biāo)通信接收機(jī)觀測到 的來自干擾通信發(fā)射機(jī)的干擾信號，no為零均值單位方差的加性高斯白噪聲； (6b)通過目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)將動態(tài)干擾導(dǎo)向信，與期望信號一同發(fā)送給目標(biāo)通信接收機(jī)發(fā)射對干擾信號Ααλ 進(jìn)行動態(tài)的導(dǎo)向，得到由期望信號和殘留的干擾信號組成的混合信號b，其中戶；= χ°，為目標(biāo)通信 發(fā)射機(jī)發(fā)送干擾導(dǎo)向信號的發(fā)射功率經(jīng)過路徑損耗后的功率，表不殘留干擾信號。 當(dāng)干擾強(qiáng)度過大，即P1I |g| Ι2>ρ〇時，目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)沒有足夠的發(fā)射功率產(chǎn)生完全干 擾導(dǎo)向所需的導(dǎo)向信號，干擾導(dǎo)向系數(shù)的取值范圍為當(dāng)干擾較弱，即P1I |g| I2<Pq時，目標(biāo)通信發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率足夠產(chǎn)生完全干擾導(dǎo)向所 需的導(dǎo)向信號，干擾導(dǎo)向系數(shù)的取值范圍為P<1; 當(dāng)取p=o時，表示最佳干擾導(dǎo)向系數(shù)P*大于干擾導(dǎo)向系數(shù)的最大值Pmax，此時不采用干 擾導(dǎo)向方?jīng)]當(dāng)取P = 1時，表示將干擾導(dǎo)向到與期望信號的空間特征正交的方向上，Ir = 0 ; 當(dāng)取ρ<1時，表示將干擾導(dǎo)向到與期望信號的空間特征非正交的方向上，此時目標(biāo)通 信接收機(jī)受到殘留干擾的影響，Ir#〇 ; 當(dāng)干擾導(dǎo)向系數(shù)P=Pl寸，實現(xiàn)了干擾導(dǎo)向所需的功率開銷與殘留干擾的最優(yōu)折衷，目 標(biāo)通信接收機(jī)獲得最大的頻譜效率。
【文檔編號】H04W52/24GK106028434SQ201610364292
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】李釗, 郭風(fēng)娟, 舒燦宇, 肖麗媛, 丁漢清, 姚俊良, 馬驍, 韓維佳
【申請人】西安電子科技大學(xué)