CoMP-JP系統中基於SLNR的波束賦形方法

2023-09-12 15:34:45

CoMP-JP系統中基於SLNR的波束賦形方法
【專利摘要】CoMP-JP系統中基於SLNR的波束賦形方法，屬於移動通信系統中的波束賦形領域。解決了SLNR在多流傳輸時，子流間誤碼性能不平衡的問題。步驟一：對每個用戶採用現有的SLNR預編碼算法得到原預編碼向量及原預編碼矩陣；步驟二：對每個用戶依據步驟一得到的原預編碼向量及基於消除流間差異與流間幹擾兩個準則，求出加權係數，進而構造線性變換的表示矩陣；步驟三：以原預編碼向量作為基底，利用所得到的構造線性變換的表示矩陣對原預編碼矩陣進行線性變換，構造一組新的預編碼向量，進而得出WSLNR預編碼矩陣；步驟四：利用獲得的WSLNR預編碼矩陣進行信號賦形，完成對原預編碼向量的賦形。它主要用於通信領域的波束賦形技術上。
【專利說明】CoMP-JP系統中基於SLNR的波束賦形方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於移動通信系統中的波束賦形領域，具體涉及一種基於線性變換的應用 於多小區多流聯合處理系統的一種預編碼算法。

【背景技術】
[0002] CoMP是LTE-A系統中一種有效地小區間幹擾協調技術，利用多個基站共享物理傳 輸資源等信息，相互協同傳輸或者聯合調度，對數據的無線傳輸進行優化，實現多基站同時 參與同UE終端的通信。CoMP是MM0技術在多小區下的應用，通過多小區之間的幹擾處理 來實現同頻組網和小區間幹擾的抑制或消除。聯合處理技術是下行CoMP的一種常用方案， 可將其他小區的幹擾信號轉化為本小區的有用信號。多個基站通過X2接口共享邊緣用戶 的數據信息和信道信息，組成一個地理位置上分開的的網絡MM0,進而實現對邊緣用戶信 號的聯合預處理，參見圖1。
[0003]MM0技術能在不增加帶寬的基礎上增加頻譜利用率和信道容量，成為了 LTE-Advanced的關鍵技術之一。多用戶MMO(MU-MMO)技術可以利用相同的資源塊為多個 用戶服務，這一特點也使之成為了CoMP技術的實現基礎。基於信洩躁比最大化（Signal-t o-leakage-and-noise-ratio,SLNR)以低算法複雜度實現較高的系統容量和較低的平均誤 比特率，不受發射天線數目與接收天線數目的限制，從而能夠在複雜度和系統性能間獲得 較好的折中，因此作為最為主流的預編碼算法被廣泛研究。但是，SLNR算法應用在多流傳 輸系統時，各並行子流間的等效信道增益不平衡，而多流系統的誤碼性能主要由最壞那一 路數據流所決定，故多流傳輸的整體誤碼性能受限於這種流間差異。本發明將針對SLNR算 法的這一問題提出改進方案，基於線性變換的方法，以原預編碼向量為基底，在最大化SLNR 的線性空間裡，通過原預編碼向量的彼此加權，構造新的預編碼向量，以平衡各子流間的誤 碼性能，從而優化多流傳輸系統的平均誤碼性能。由於算法的核心思想是通過原預編碼向 量的加權實現，故命名WSLNR(Weighted-SLNR)。
[0004] 多流系統模型如下：
[0005] 首先考慮下行單基站同K個用戶通信的情況。假設基站端有NT根發射天線，用戶 k的接收天線個數為NK，sk(n)eCUX1表示用戶k(k彡K)在第n時刻傳輸的符號，每個用戶 可以支持一個或多個數據流，獨立數據流的個數由u(u<NK)表示，為了簡化表達，假設所 有用戶支持的數據流數都為u。sk(n)在進入傳輸信道之前被乘以一個維度為NTXu預編碼 矩陣，則最終的發送信號x(n)可以表示為：

【權利要求】
1. CoMP-JP系統中基於SLNR的波束賦形方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟： 步驟一：對每個用戶採用現有的SLNR預編碼算法得到原預編碼向量及原預編碼矩陣； 步驟二：對每個用戶依據步驟一得到的原預編碼向量及基於消除流間差異與流間幹擾 兩個準則，求出加權係數，進而構造線性變換的表示矩陣； 步驟三：以原預編碼向量作為基底，利用所得到的構造線性變換的表示矩陣對原預編 碼矩陣進行線性變換，構造一組新的預編碼向量，進而得出WSLNR預編碼矩陣； 步驟四：利用獲得的WSLNR預編碼矩陣進行信號賦形，完成對原預編碼向量的賦形。
2. 根據權利要求1所述的CoMP-JP系統中基於SLNR的波束賦形方法，其特徵在於，所 述步驟一中的原預編碼矩陣為<
其中，
存在NtXNt維可逆矩陣Tk，使得
/ % 0# 其中，At = '· 表示NtXNt維對角矩陣，矣$…A代表矩陣束
一義特徵值， 其中，Tr表示矩陣的跡，（)Η表示矩陣的共軛轉置，（)τ表示矩陣的轉置，Cpxtl表示PXq維的複數域矩陣，tv表示NtXNt維單位矩陣，《,表示用戶k的預編碼矩陣，Hk表示用戶的 信道矩陣，/Zi表示用戶k的幹擾矩陣，u表示獨立數據流數，Nt表示總的發射天線數，Nk表 示每個用戶的接收天線數，〇k表示用戶k的噪聲功率。
3. 根據權利要求2所述的CoMP-JP系統中基於SLNR的波束賦形方法，其特徵在於，對 於雙流傳輸系統，選取Tk的前兩列作為原預編碼矩陣坤￥"，對用戶k來說，兩個並行的數據 流所對應的預編碼向量分別設為Olu和，即
其中，對用戶k來說，兩個並行的數據流所對應的預編碼向量分別設為Colu和ωΜ，i3k 是使原預編碼矩陣滿足發射功率約束II?k|I2 = 2的權值係數，I2表示2X2維單位矩陣。
4. 根據權利要求3所述的CoMP-JP系統中基於SLNR的波束賦形方法，其特徵在於，步 驟二中構造線性變換的表示矩陣的具體步驟如下：
則線性變換的表示矩陣表示矩陣f為：
其中，fn為表示矩陣表示矩陣f的第一行第一列數據，f21為表示矩陣表示矩陣f的第 一行第二列數據，f12為表示矩陣表示矩陣f的第二行第一列數據，f22為表示矩陣表示矩陣 f的第二行第二列數據。
5. 根據權利要求4所述的CoMP-JP系統中基於SLNR的波束賦形方法，其特徵在於，步 驟三中以原預編碼向量作為基底，利用所得到的構造線性變換的表示矩陣對原預編碼矩陣 進行線性變換，構造一組新的預編碼向量，進而得出WSLNR預編碼矩陣的具體過程為： 通過公式 Fk, 1 - i'll ω k，l+fl2 ω k，2， 及 Fk，2 - f21 ω k，1+：^22 ω k，2， 獲得新的預編碼向量Flu和Ft2，再根據新的預編碼向量Flu和Ft2得出WSLNR預編碼 矩陣Fk，
6. 根據權利要求3所述的CoMP-JP系統中基於SLNR的波束賦形方法，其特徵在於，所 述的COkl和Cok2分別對應特徵值λi和λ2，且λi彡λ2。
7. 根據權利要求2所述的CoMP-JP系統中基於SLNR的波束賦形方法，其特徵在於，對 於四流傳輸系統，選取Tk的前四列作為原預編碼矩陣4#，對用戶k來說，四個並行的數據 流所對應的預編碼向量分別設為，則
其中，β^是使預編碼矩陣滿足發射功率約束IIωkI12 = 4的權值係數，I4表示4X4 維單位矩陣。
8. 根據權利要求6所述的CoMP-JP系統中基於SLNR的波束賦形方法，其特徵在於，步 驟二中構造線性變換的表示矩陣的具體步驟如下：
則線性變換的表示矩陣表示矩陣P為：
其中，f/表示新構造的預編碼向量中'加權係數的模值，f2'表示新構造的預 編碼向量中加權係數的模值，f3'表示新構造的預編碼向量中c〇ky加權係數的模 值，f/表示新構造的預編碼向量中加權係數的模值。
9. 根據權利要求7所述的CoMP-JP系統中基於SLNR的波束賦形方法，其特徵在於，步 驟三中以原預編碼向量作為基底，利用所得到的構造線性變換的表示矩陣對原預編碼矩陣 進行線性變換，構造一組新的預編碼向量，進而得出WSLNR預編碼矩陣的具體過程為： 通過公式 Fk, I - f 1 ω k, I +f 2 ω k，2 +f 3 ω k, 3 +f 4 ω k，4、 Fk，2 - f I ω k, I _f 2 ω k, 2 +f 3 ω k, 3 _f 4 ω k，4、 Fk, 3 - f I ω k, I +f 2 ω k，2 _f 3 ω k, 3 _f 4 ω k，4、 Fk，4 - _f I ω k, I +f 2 ω k,2 +f 3 ω k, 3 ~^4ω k, 4， 獲得新的預編碼向量Flu'、Fk，2'、Fk，3'和Ft4'，再根據新的預編碼向量Flu'、Fk，2'、Fk,3'和Fk,/得出WSLNR預編碼矩陣Fk'，
10.根據權利要求7所述的CoMP-JP系統中基於SLNR的波束賦形方法，其特徵在於， 所述的《k,/、c〇k,2,、c〇k3,和ω,,/對應的特徵值分別為λ/、λ2'、λ3'、λ/，且 λ 彡λ 2'彡λ 彡λi'。
【文檔編號】H04B7/06GK104467936SQ201410798332
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月19日 優先權日:2014年12月19日
【發明者】吳瑋, 田純陽, 吳宣利, 劉宇琦, 沙學軍, 李卓明, 劉井安 申請人:哈爾濱工業大學