一種迭代幹擾對齊方法
2023-05-22 08:48:56 2
一種迭代幹擾對齊方法
【專利摘要】本明屬移動通信【技術領域】，具體涉及一種在不同網絡之間幹擾對齊的方法，本發明以消除增加網絡中的幹擾為目標進行優化，使所有用戶都能同時進行無幹擾通信。本發明核心過程分為兩步，第一步，在發射節點的Gl固定時，選取接收節點k的接收矩陣Uk的目的是調整接收節點k的幹擾子空間的方向，使來自其他發射節點的幹擾與接收節點k的幹擾子空間的歐氏距離的平方和最小。第二步，在接收節點的接收矩陣Uk選取固定時，各個接收節點的幹擾子空間都確定，整個系統總的幹擾功率F保持不變，然後通過選取發射節點l的Gl來調整發射節點l發送信號的方向，以使得發射節點l自己到達各接收節點的幹擾子空間的歐氏距離的平方和最小，從而使整個系統總幹擾功率F最小化。
【專利說明】一種迭代幹擾對齊方法
【技術領域】
[0001]本明屬移動通信【技術領域】，具體涉及一種在不同網絡之間幹擾對齊的方法，該方法以消除增加網絡中的幹擾為目標進行優化，使所有用戶都能同時進行無幹擾通信。
【背景技術】
[0002]幹擾對齊(Interference Alignment, IA)是多用戶幹擾網絡中提高信道容量的有效方法。不同於忽略幹擾、解碼消除幹擾和正交接入消除幹擾等處理方法，IA通過預編碼技術將幹擾壓縮在接收端的幹擾子空間中，從而消除幹擾對期望信號的影響。不論幹擾網絡中有多少幹擾用戶，通過使用IA，所有的用戶都可以同時進行無幹擾的通信，並且使系統獲得最大自由度(Degree Of Freedom, D0F),從而使系統容量顯著提高。
[0003]IA方案可以通過在時域、頻域和空域進行符號擴展來實現，並使每個維度的DOF接近理論上限。基於軟體無線電平臺的試驗也證實了 IA可以獲得明顯的系統容量提升。大量關於IA的研究包括如何在有限的符號擴展中獲得更多的D0F、如何達到IA的新方案以及獲得IA的信道估計開銷和信道估計的誤差對IA的影響。
[0004]多輸入多輸出(Multiple-1nput Multiple_0utput,MIM0)技術是高速無線網絡的一種有效選擇。IA和MIMO的結合能顯著地提升系統的容量。當今的無線產品的天線配置數量持續增加，同時基站、桌面電腦、溫度傳感器和光傳感器等使得無線設備變得更加多樣性。未來的無線通信網絡將包括大量配備不同天線數的接入點(Access Point，AP)和服務提供設備。頻譜資源的短缺必定導致相鄰環境中的很多無線通信設備使用相同的頻譜，儘管幹擾對齊技術有效地解決了同一個幹擾網絡中不同用戶的幹擾問題，但不同幹擾網絡相互之間的同頻幹擾仍然是問題。
[0005]在原有MMO多用戶網絡中通過IA實現多用戶正常無幹擾通信的情況下，增加網絡中的用戶可以通過增加發射天線使得原有網絡中的用戶的正常通信不受影響，但增加網絡中用戶相互之間的幹擾和來自網絡用戶的幹擾是影響增加網絡中用戶通信的主要因素。新增用戶一個一個地逐次不斷接入要求每次接入的新增用戶的天線數都要比上次接入的新增用戶的天線數增加以達到既不影響原有網絡中用戶的通信，也可以使新增用戶的通信不受幹擾。本發明要提出一種新方法，使新增用戶能夠在同時接入的情況，不影響原有網絡中的用戶。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於提供一種使新增的幹擾網絡既能使用相同的頻譜資源又不影響其他原有的已對齊的幹擾網絡的方法。該方法以消除增加網絡中的幹擾為目的進行優化，使所有的用戶都能同時進行無幹擾的通信。
[0007]為了方便地描述本發明的內容，首先對本發明中所使用的符號進行說明:
[0008]Ah表示矩陣A的共軛轉置矩陣，At表示矩陣的轉置矩陣，A—1表示矩陣A的逆矩陣，rank(A)表示矩陣A的秩，tr(A)表示矩陣A的跡，[A]m，n表示矩陣A的第m行第η列的元素，Inxn表示NXN的單位矩陣。
[0009]為了方便數學描述，本發明中的數據量和天線數量都採用對稱配置，即，當在已有網絡中所有的發射節點配置M個天線，所有的接收節點配置N個天線，每個發射節點都只有d個數據需要同時發送到相應的接收節點，那麼，在增加網絡中，所有的發射節點都配置相同的Ms個天線，所有的接收節點都配置相同的Ns個天線，每個發射節點都只有ds個數據需要同時發送到相應的接收節點。
[0010]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下:
[0011]一種迭代幹擾對齊方法，具體包括如下步驟:
[0012]S1、初始化所有增加網絡中的發射節點的子成形矩陣G1 (1=1，2，…，S)，G1的維度為(Ms-Kd) X ds,並且 G1 滿足 G!!G: 1Ji ；
[0013]S2、固定所有的 G1 (1=1，2，-",S)
[0014]S3、固定所有的Uk(k=l，2，…，S)，其中，Uk是接收節點k的接收矩陣；
[0015]S4、重複進行S2和S3，直到G1和Uk收斂；
[0016]進一步地，SI所述初始化所有增加網絡中的發射節點的子成形矩陣G1包括以下步驟:
[0017]S11、增加網絡中的發射節點天線數Ms滿足Ms_Kd>ds，已有網絡中的每個發射節點都有d個數據需要同時發送至相應的接收節點，其中，K是已有網絡中發射節點和接收節點個數；
[0018]S12、增加網絡中的發射節點的發射矩陣需要滿足^^=(| f其中，=
I?I 2
H1, Ni是接收節點i配置的天線個數，V1發射矩陣，U1接收矩陣；
[0019]513、令^^ ======= 0Λχ4 4導到Hl的右奇異向量組，由於Ms_Kd>ds，則T1有Ms-Kd個正交
的列向量，令V1=T1G1，則可以通過選擇G1使得既滿足增加網絡中的用戶不會影響已有網絡中的用戶，又可以優化增加網絡。
[0020]本發明的有益效果是:本發明為了使新的幹擾網絡既使用與已有網絡相同的頻譜資源又不影響其他的原來已經對齊的幹擾網絡提出了一種不同的網絡之間的幹擾對齊的迭代算法，將增加網絡中的接收節點的接收空間分解為期望信號子空間和幹擾字空間。該方法特別適合當增加網絡中的所有用戶佔用已有網絡已經使用的頻譜時，通過正確地配置新接入用戶的發射天線和接收天線，來達到使所用用戶同時進行無幹擾通信的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明的計算流程圖。
[0022]圖2為本發明的K個用戶的MMO幹擾信道和S個用戶的MMO幹擾信道的相互影響模型。
[0023]圖3為一個新增接入用戶在不同方法下系統容量比較仿真圖。
[0024]圖4為新增網絡中3個用戶系統容量在不同方法下的性能比較仿真圖。
【具體實施方式】[0025]下面結合附圖來說明本發明的【具體實施方式】:
[0026]如圖2所示，在K個用戶的幹擾網絡中，K個發射節點分別獨立地同時發送到K個接收節點，同時有S個用戶的幹擾網絡要和K個用戶的幹擾網絡共同使用相同的頻譜。圖2中標號為用戶I到用戶K代表原有網絡中的用戶，圖2中標號為用戶K+1到用戶K+S表示新增網絡中的用戶。發射節點和接收節點分別配置Mj和Ni個天線。發射節點有Cli個數據要同時發送給接收節點，不同用戶之間的數據不共享。發射節點和接收節點之間的信道矩陣是Hijt5接收節點既可以接收到期望的信號，也可以接收到來自其他發射點的幹擾信號。
[0027]所有用戶數據X」，其中，j=l, 2，…，K+S通過相應的預編碼發送矩陣Vj及信道Hij到達接收節點i後的接收信號Yi為
[0028]
【權利要求】
1.一種迭代幹擾對齊方法，其特徵在於，具體步驟如下: 51、初始化所有增加網絡中的發射節點的子成形矩陣G1(1=1，2，…，S)，G1的維度為(Ms-Kd) X ds，並且 G1 滿足
2.根據權利要求1所述一種迭代幹擾對齊方法，其特徵在於:S1所述初始化所有增加網絡中的發射節點的子成形矩陣G1包括以下步驟: `511、增加網絡中的發射節點天線數札滿足Ms-Kd>ds，已有網絡中的每個發射節點都有d個數據需要同時發送至相應的接收節點，其中，K是已有網絡中發射節點和接收節點個數； `512、增加網絡中的發射節點的發射矩陣需要滿Mjsf，其中，
【文檔編號】H04L1/06GK103580745SQ201310470585
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月10日 優先權日:2013年10月10日
【發明者】嶽光榮, 羅志剛, 李卿, 陳雷 申請人:電子科技大學