基於幹擾對齊的預編碼方法，發射機和設備的製作方法

2023-12-03 23:33:21 3

基於幹擾對齊的預編碼方法，發射機和設備的製作方法
【專利摘要】公開了一種基於幹擾對齊的預編碼方法，發射機和設備。該方法包括：基於各發射機到相關終端的下行信道方向信息計算得到多個幹擾對齊解碼矩陣；針對每個幹擾對齊解碼矩陣，基於幹擾對齊解碼矩陣和下行信道方向信息計算多小區系統相關的等效信道方向信息，基於幹擾對齊解碼矩陣和下行信道質量信息計算多小區系統相關的下行等效信道質量信息，基於下行等效信道方向信息以及下行等效信道質量信息計算多小區協作預編碼矩陣；從多個協作預編碼矩陣中選擇一個協作預編碼矩陣，以及用所選擇的多小區協作預編碼矩陣對用戶數據進行預編碼。根據上述實施例，將多小區協作與編碼的計算分割成兩個相對獨立的過程，每個過程中可採用不同的方法。
【專利說明】基於幹擾對齊的預編碼方法，發射機和設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線通信系統中多小區(mult1-cell)協作通信(coordinatedcommuni cat ions)，具體涉及一種基於幹擾對齊(Interference Alignment)的多小區協作通信中的ΜΙΜ0(多輸入多輸出)預編碼方法及發射機。
【背景技術】
[0002]在無線移動蜂窩網絡中，若相鄰小區工作在同一頻段上，小區邊緣用戶將會受到相鄰小區的強烈幹擾。這種幹擾通常稱為同頻幹擾。小區間的這種同頻幹擾嚴重影響小區邊緣用戶的通信質量，如傳輸速率，傳輸可靠性等。
[0003]如全球移動通信(GSM)蜂窩網之類的傳統技術採用頻分復用的方式，即相鄰小區使用不同子帶傳輸。此方案可有效避免小區間的幹擾，但卻減少了用於有用信號傳輸的資源的數量，並且因此降低了頻譜利用效率。如長期演進(LTE)網絡之類最新的網絡均傾向於讓整網或局部網絡中的各個小區工作在相同頻帶上，而通過高級的小區間同頻幹擾管理的方法來抑制幹擾從而提高通信質量。
[0004]最新的研究提出一種幹擾對齊的方式。利用這種方法，不但小區間的幹擾可以被有效抑制，而且更多的資源可以被保留下來用作有用信號的傳輸。綜合以上兩方面的優點，幹擾對齊方式可以獲得更有效的無線傳輸。幹擾對齊的基本思想是將信號空間分成期望的信號子空間和幹擾信號子空間，然後將所有的幹擾信號劃歸到幹擾子空間中，從而更為有效地抑制小區間的幹擾。
[0005]非專利文獻l(C.Suh et.al., 「Downlink Interference Alignment，，GlobeCOM2010)和非專利文獻 2 (W.Shin et.al.「On the Design of Interference AlignmentScheme for Two-Cell MIMO Interfering BroadcastChanneIs，，IEEE Trans, on WirelessComm.2011)中提出了兩種基於幹擾對齊的兩小區多用戶線性預編碼解碼算法。但是，此方法無法擴展到通用的多小區系統。另一類解決方案採用迭代算法計算預編碼矩陣(或向量)和解碼矩陣(或向量)。如上所述的現有技術方法複雜度高，並且需要小區間進行大量的信息交互。此外，此類方法在系統中運用時靈活度有限。

【發明內容】

[0006]考慮到現有技術中的一個或多個問題，本發明的目的是提出一種基於幹擾對齊的MIMO(多輸入多輸出)預編碼方法以及發射機。
[0007]根據本發明的實施例，提供了一種基於幹擾對齊的預編碼方法，包括步驟:
[0008]基於各發射機到所有相關終端的下行信道的信道方向信息計算得到多個幹擾對齊解碼矩陣；
[0009]針對每個幹擾對齊解碼矩陣，
[0010]基於幹擾對齊解碼矩陣和下行信道的信道方向信息計算多小區系統相關的下行等效信道的信道方向信息；[0011]基於幹擾對齊解碼矩陣和下行信道的信道質量信息計算多小區系統相關的下行等效信道的信道質量信息；
[0012]基於下行等效信道的信道方向信息以及下行等效信道的信道質量信息計算多小區協作預編碼矩陣；
[0013]按照預定的條件從針對多個幹擾對齊解碼矩陣所計算得到的多個多小區協作預編碼矩陣中選擇一個多小區協作預編碼矩陣；以及
[0014]用所選擇的多小區協作預編碼矩陣對用戶數據進行預編碼。
[0015]根據本發明的實施例，提供了一種基於幹擾對齊的預編碼方法，包括步驟:
[0016]基於各發射機到所有相關終端的下行信道的信道方向信息計算得到多個幹擾對齊解碼矩陣；
[0017]按照預定的條件從所述多個幹擾對齊解碼矩陣中選擇一個幹擾對齊解碼矩陣；
[0018]基於所選擇的幹擾對齊解碼矩陣和下行信道的信道方向信息計算多小區系統相關的下行等效信道的信道方向信息；
[0019]基於所選擇的幹擾對齊解碼矩陣和下行信道的信道質量信息計算多小區系統相關的下行等效信道的信道質量信息；
[0020]基於下行等效信道的信道方向信息以及下行等效信道的信道質量信息計算多小區協作預編碼矩陣；以及
[0021]用所述多小區協作預編碼矩陣對用戶數據進行預編碼。
[0022]根據本發明的實施例，提供了一種計算幹擾對齊解碼矩陣的方法，包括步驟:
[0023]從協作小區的發射機獲取協作小區發射機到各個終端的下行信道的信道方向信息；
[0024]根據所述下行信道的信道方向信息計算得到多個幹擾對齊解碼矩陣；
[0025]按照預定的條件從所述多個幹擾對齊解碼矩陣中選擇一個幹擾對齊解碼矩陣；
[0026]通過與各發射機之間的連接將所選擇的幹擾對齊解碼矩陣通知各發射機。
[0027]根據本發明的實施例，提供了一種發射機，包括:
[0028]幹擾對齊預編碼解碼矩陣計算單元，基於各發射機到所有相關終端的下行信道的信道方向信息計算得到多個幹擾對齊解碼矩陣；
[0029]多小區協作編碼矩陣計算單元，針對每個幹擾對齊解碼矩陣，
[0030]基於幹擾對齊解碼矩陣和下行信道的信道方向信息計算多小區系統相關的下行等效信道的信道方向信息；
[0031]基於幹擾對齊解碼矩陣和下行信道的信道質量信息計算多小區系統相關的下行等效信道的信道質量信息；
[0032]基於下行等效信道的信道方向信息以及下行等效信道的信道質量信息計算多小區協作預編碼矩陣；
[0033]多小區協作預編碼矩陣選擇單元，按照預定的條件從針對多個幹擾對齊解碼矩陣所計算得到的多個多小區協作預編碼矩陣中選擇一個多小區協作預編碼矩陣；以及
[0034]預編碼單元，用所選擇的多小區協作預編碼矩陣對用戶數據進行預編碼。
[0035]根據本發明的實施例，提供了一種發射機，包括:
[0036]多小區協作預編碼矩陣計算單元，基於幹擾對齊解碼矩陣和下行信道的信道方向信息計算多小區系統相關的下行等效信道的信道方向信息，基於幹擾對齊解碼矩陣和下行信道的信道質量信息計算多小區系統相關的下行等效信道的信道質量信息，基於下行等效信道的信道方向信息以及信道質量信息計算多小區協作預編碼矩陣，該幹擾對齊解碼矩陣是按照預定的條件從多個幹擾對齊解碼矩陣中選擇的；以及
[0037]預編碼單元，用所述多小區協作預編碼矩陣對用戶數據進行預編碼。
[0038]根據本發明的實施例，提供了一種計算幹擾對齊解碼矩陣的設備，包括:
[0039]幹擾對齊預編碼解碼矩陣計算單元，根據從協作小區的發射機獲取協作小區發射機到各個終端的下行信道的信道方向信息，計算得到多個幹擾對齊解碼矩陣；
[0040]幹擾兌取預編碼解碼矩陣選擇單元，按照預定的條件從所述多個幹擾對齊解碼矩陣中選擇一個幹擾對齊解碼矩陣；
[0041]其中，通過與各發射機之間的連接將所選擇的幹擾對齊解碼矩陣通知各發射機。
[0042]根據上述實施例，將多小區協作與編碼的計算分割成兩個相對獨立的過程，每個過程中可採用不同的方法。並且，幹擾對齊預編碼解碼矩陣(或向量)計算可得到多個解，通過評估每個解所對應的系統容量可選擇性能較好的解。
[0043]另外，依據此設計可獲得大量實施方案。各種方案有不同的性能和複雜度，可適用於不同通信環境。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]從下面結合附圖的詳細描述中，本發明的上述特徵和優點將更明顯，其中:
[0045]圖1示出了根據本發明一個實施例的方法所應用的場景；
[0046]圖2是用來描述預編碼、解碼方法的關於發射機和移動終端的示意圖；
[0047]圖3A示出了根據本發明一個實施例的通信系統的示意圖；
[0048]圖3B示出了根據本發明另一實施例的通信系統的示意圖；
[0049]圖4示出了根據本發明一個實施例的發射機的結構示意圖；
[0050]圖5示出了根據本發明一個實施例的幹擾對齊預編碼解碼矩陣計算設備的示意圖；
[0051]圖6示出了根據本發明另一實施例的發射機的結構的示意圖；
[0052]圖7示出了根據本發明另一實施例的幹擾對齊預編碼解碼矩陣計算單元的示意圖；以及
[0053]圖8是描述如圖5或圖7所示的幹擾對齊預編碼解碼矩陣計算單元的工作流程的示意圖。
【具體實施方式】
[0054]下面將詳細描述本發明的具體實施例，應當注意，這裡描述的實施例只用於舉例說明，並不用於限制本發明。在以下描述中，為了提供對本發明的透徹理解，闡述了大量特定細節。然而，對於本領域普通技術人員顯而易見的是:不必採用這些特定細節來實行本發明。在其他實例中，為了避免混淆本發明，未具體描述公知的電路、材料或方法。
[0055]在整個說明書中，對「 一個實施例」、「實施例」、「 一個示例」或「示例」的提及意味著:結合該實施例或示例描述的特定特徵、結構或特性被包含在本發明至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現的短語「在一個實施例中」、「在實施例中」、「一個示例」或「示例」不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當的組合和/或子組合將特定的特徵、結構或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領域普通技術人員應當理解，這裡使用的術語「和/或」包括一個或多個相關列出的項目的任何和所有組合。
[0056]圖1示出了根據本發明一個實施例的方法和系統的應用場景。如圖1所示，相鄰的多小區的發射機工作在同一頻帶內，它們彼此連接(圖1中虛線所示的連接)從而可以進行有限的信息交互。這種信息交互僅限於系統狀態信息或控制信息，而不包含用戶數據，即發向用戶的數據只存在於用戶所在小區的發射機內。如本領域技術人員所知，與發射機相對應的小區可以是單個基站的覆蓋區域，也可以基站的某個發射機所對應的扇區(sector)。
[0057]如圖1所示的每個發射機同時服務其小區內的一個或多個用戶。圖3A和3B分別示出了兩個具體的實施系統示例。
[0058]圖3A的示例包含三個相鄰小區，每個小區有一個兩天線的發射機，每個小區服務一個兩天線的移動終端。
[0059]圖3B的示例包含三個相鄰小區，每個小區有一個三天線的發射機，小區I服務兩個兩天線的移動終端。小區2和小區3各自服務一個兩天線的移動終端。
[0060]圖2是用來描述預編碼方法中的關於發射機和移動終端的示意圖。如圖2所示。在發送端20，用戶I的數據和用戶2的數據分別經過加權相加後映射到發射天線上。發送端加權係數構成的矩陣(或向量)被稱為預編碼矩陣(或向量)。在接收端30，例如用戶k，各天線上接收到的信號被加權疊加以獲取有用信號。接收端加權係數所構成的矩陣(或向量)被稱為解碼矩陣(或向量)。
[0061]根據本發明的一個實施例，通過優化預編碼矩陣(或向量)和解碼矩陣(或向量)使得多小區協作通信系統獲得更高的頻譜利用效率，使得用戶可進行高質量的數據傳輸。
[0062]運用線性預編碼解碼的多小區多用戶下行MIMO系統輸入輸出關係可用以下公式來表達:
[0063]
【權利要求】
1.一種基於幹擾對齊的預編碼方法，包括步驟: 基於各發射機到所有相關終端的下行信道的信道方向信息計算得到多個幹擾對齊解碼矩陣； 針對每個幹擾對齊解碼矩陣， 基於幹擾對齊解碼矩陣和下行信道的信道方向信息計算多小區系統相關的下行等效信道的信道方向信息； 基於幹擾對齊解碼矩陣和下行信道的信道質量信息計算多小區系統相關的下行等效信道的信道質量信息； 基於下行等效信道的信道方向信息以及下行等效信道的信道質量信息計算多小區協作預編碼矩陣； 按照預定的條件從針對多個幹擾對齊解碼矩陣所計算得到的多個多小區協作預編碼矩陣中選擇一個多小區協作預編碼矩陣；以及 用所選擇的多小區協作預編碼矩陣對用戶數據進行預編碼。
2.如權利要求1所述的方法，其中計算得到多個幹擾對齊解碼矩陣的步驟包括: 基於最小化幹擾準則，通過迭代的方式來從各發射機到所有相關終端的下行信道的信道方向信息計算所述多 個幹擾對齊解碼矩陣。
3.如權利要求2所述的方法，其中，當迭代次數達到預定值或者兩次迭代輸出之間的差小於預定的閾值，則迭代終止。
4.如權利要求1所述的方法，其中計算得到多個幹擾對齊解碼矩陣的步驟包括: 用解析算法的方式從各發射機到所有相關終端的下行信道的信道方向信息計算所述幹擾對齊解碼矩陣。
5.如權利要求1所述的方法，還包括步驟: 利用信道測量狀況判斷是否需要計算幹擾對齊解碼矩陣。
6.如權利要求1所述的方法，其中，按照預定的條件從針對多個幹擾對齊解碼矩陣所計算得到的多個多小區協作預編碼矩陣中選擇一個多小區協作預編碼矩陣的步驟包括: 利用得到的多個多小區協作預編碼矩陣、下行信道的信道方向信息和下行信道的信道質量信息計算該多小區系統的容量， 選擇系統容量最大的那個多小區協作預編碼矩陣。
7.如權利要求1所述的方法，其中，按照預定的條件從針對多個幹擾對齊解碼矩陣所計算得到的多個多小區協作預編碼矩陣中選擇一個多小區協作預編碼矩陣的步驟包括: 利用得到的多個多小區協作預編碼矩陣、下行信道的信道方向信息和下行信道的信道質量信息計算該多小區系統的數據包總傳輸時延和數據包丟包率， 選擇數據包總傳輸時延最小且數據包丟包率最低的那個多小區協作預編碼矩陣。
8.如權利要求1所述的方法，其中，按照預定的條件從針對多個幹擾對齊解碼矩陣所計算得到的多個多小區協作預編碼矩陣中選擇一個多小區協作預編碼矩陣的步驟包括: 利用得到的多個多小區協作預編碼矩陣、下行信道的信道方向信息和下行信道的信道質量信息計算該多小區系統的下行信道SINR， 選擇SINR最大的那個多小區協作預編碼矩陣。
9.一種基於幹擾對齊的預編碼方法，包括步驟:基於各發射機到所有相關終端的下行信道的信道方向信息計算得到多個幹擾對齊解碼矩陣； 按照預定的條件從所述多個幹擾對齊解碼矩陣中選擇一個幹擾對齊解碼矩陣； 基於所選擇的幹擾對齊解碼矩陣和下行信道的信道方向信息計算多小區系統相關的下行等效信道的信道方向信息； 基於所選擇的幹擾對齊解碼矩陣和下行信道的信道質量信息計算多小區系統相關的下行等效信道的信道質量信息； 基於下行等效信道的信道方向信息以及下行等效信道的信道質量信息計算多小區協作預編碼矩陣；以及 用所述多小區協作預編碼矩陣對用戶數據進行預編碼。
10.如權利要求9所述的方法，其中計算得到多個幹擾對齊解碼矩陣的步驟包括: 基於最小化幹擾準則，通過迭代的方式來從各發射機到所有相關終端的下行信道的信道方向信息計算所述多個幹擾對齊解碼矩陣。
11.如權利要求10所述的方法，其中，當迭代次數達到預定值或者兩次迭代輸出之間的差小於預定的閾值，則 迭代終止。
12.如權利要求9所述的方法，其中計算得到多個幹擾對齊解碼矩陣的步驟包括: 用解析算法的方式從各發射機到所有相關終端的下行信道的信道方向信息計算所述多個幹擾對齊解碼矩陣。
13.如權利要求9所述的方法，還包括步驟: 利用信道測量狀況判斷是否需要計算幹擾對齊解碼矩陣。
14.如權利要求9所述的方法，其中，按照預定的條件從所述多個幹擾對齊解碼矩陣中選擇一個幹擾對齊解碼矩陣的步驟包括: 利用得到的多個幹擾對齊解碼矩陣、下行信道的信道方向信息和下行信道的信道質量信息計算該多小區系統的容量， 選擇系統容量最大的那個幹擾對齊解碼矩陣。
15.如權利要求9所述的方法，其中，按照預定的條件從所述多個幹擾對齊解碼矩陣中選擇一個幹擾對齊解碼矩陣的步驟包括: 利用得到的多個幹擾對齊解碼矩陣、下行信道的信道方向信息和下行信道的信道質量信息計算該多小區系統的數據包總傳輸時延和數據包丟包率， 選擇數據包總傳輸時延最小且數據包丟包率最低的那個幹擾對齊解碼矩陣。
16.如權利要求9所述的方法，其中，按照預定的條件從所述多個幹擾對齊解碼矩陣中選擇一個幹擾對齊解碼矩陣的步驟包括: 利用得到的多個幹擾對齊解碼矩陣、下行信道的信道方向信息和下行信道的信道質量信息計算該多小區系統的下行信道SINR， 選擇SINR最大的那個幹擾對齊解碼矩陣。
17.一種計算幹擾對齊解碼矩陣的方法，包括步驟: 從協作小區的發射機獲取協作小區發射機到各個終端的下行信道的信道方向信息； 根據所述下行信道的信道方向信息計算得到多個幹擾對齊解碼矩陣； 按照預定的條件從所述多個幹擾對齊解碼矩陣中選擇一個幹擾對齊解碼矩陣；通過與各發射機之間的連接將所選擇的幹擾對齊解碼矩陣通知各發射機。
18.如權利要求17所述的方法，其中計算得到多個幹擾對齊解碼矩陣的步驟包括: 基於最小化幹擾準則，通過迭代的方式來從各發射機到所有相關終端的下行信道的信道方向信息計算所述多個幹擾對齊解碼矩陣。
19.如權利要求18所述的方法，其中，當迭代次數達到預定值或者兩次迭代輸出之間的差小於預定的閾值，則迭代終止。
20.如權利要求17所述的方法，其中計算得到多個幹擾對齊解碼矩陣的步驟包括: 用解析算法的方式從各發射機到所有相關終端的下行信道的信道方向信息計算所述多個幹擾對齊解碼矩陣。
21.如權利要求17所述的方法，其中，按照預定的條件從所述多個幹擾對齊解碼矩陣中選擇一個幹擾對齊解碼矩陣的步驟包括: 利用得到的多個幹擾對齊解碼矩陣、下行信道的信道方向信息和下行信道的信道質量信息計算該多小區系統的容量， 選擇系統容量最大的那個幹擾對齊解碼矩陣。
22.如權利要求17所述的方法，其中，按照預定的條件從所述多個幹擾對齊解碼矩陣中選擇一個幹擾對齊解碼矩陣的步驟包括: 利用得到的多個幹擾對齊解碼矩陣、下行信道的信道方向信息和下行信道的信道質量信息計算該多小區系統的數據包總傳輸時延和數據包丟包率， 選擇數據包總傳輸時延最小且數據包丟包率最低的那個幹擾對齊解碼矩陣。
23.如權利要求17所述的方法，其中，按照預定的條件從所述多個幹擾對齊解碼矩陣中選擇一個幹擾對齊解碼矩陣的步驟包括: 利用得到的多個幹擾對齊解碼矩陣、下行信道的信道方向信息和下行信道的信道質量信息計算該多小區系統的下行信道SINR， 選擇SINR最大的那個幹擾對齊解碼矩陣。
24.—種發射機,包括: 幹擾對齊預編碼解碼矩陣計算單元，基於各發射機到所有相關終端的下行信道的信道方向信息計算得到多個幹擾對齊解碼矩陣； 多小區協作預編碼矩陣計算單元，針對每個幹擾對齊解碼矩陣， 基於幹擾對齊解碼矩陣和下行信道的信道方向信息計算多小區系統相關的下行等效信道的信道方向信息； 基於幹擾對齊解碼矩陣和下行信道的信道質量信息計算多小區系統相關的下行等效信道的信道質量信息； 基於下行等效信道的信道方向信息以及下行等效信道的信道質量信息計算多小區協作預編碼矩陣； 多小區協作預編碼矩陣選擇單元，按照預定的條件從針對多個幹擾對齊解碼矩陣所計算得到的多個多小區協作預編碼矩陣中選擇一個多小區協作預編碼矩陣；以及預編碼單元，用所選擇的多小區協作預編碼矩陣對用戶數據進行預編碼。
25.—種發射機,包括: 多小區協作預編碼矩陣計算單元，基於幹擾對齊解碼矩陣和下行信道的信道方向信息計算多小區系統相關的下行等效信道的信道方向信息，基於幹擾對齊解碼矩陣和下行信道的信道質量信息計算多小區系統相關的下行等效信道的信道質量信息，基於下行等效信道的信道方向信息以及信道質量信息計算多小區協作預編碼矩陣，該幹擾對齊解碼矩陣是按照預定的條件從多個幹擾對齊解碼矩陣中選擇的；以及 預編碼單元，用所述多小區協作預編碼矩陣對用戶數據進行預編碼。
26.一種計算幹擾對齊解碼矩陣的設備，包括: 幹擾對齊預編碼解碼矩陣計算單元，根據從協作小區的發射機獲取協作小區發射機到各個終端的下行信道的信道方向信息，計算得到多個幹擾對齊解碼矩陣； 幹擾對齊預編碼解碼矩陣選擇單元，按照預定的條件從所述多個幹擾對齊解碼矩陣中選擇一個幹擾對齊解碼矩陣； 其中，通過與各 發射機之間的連接將所選擇的幹擾對齊解碼矩陣通知各發射機。
【文檔編號】H04B7/06GK103840869SQ201210486986
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月26日 優先權日:2012年11月26日
【發明者】那崇寧, 侯曉林, 原田篤 申請人:株式會社Ntt都科摩