[发明专利]一种多天线多用户分布式系统波速成形策略

说明书

技技术领域

本发明涉及移动蜂窝通信系统领域，特别是一种多天线多用户分布式协同波束成形策略。

背景技术

在传统的网络MIMO传输中，多个协同基站相互共享数据信息构成一个超级基站，此时干扰信道就转变为MIMO广播信道，可完全消除蜂窝间干扰，这一技术成为“联合处理（JP）”。在协作基站间运用脏纸编码（DPC）进行JP，可获取多蜂窝MIMO下行链路的最大理论容量；除了DPC以外，迫零波束成形和基于时频调度的博弈论优化技术，也可用于多蜂窝传输系统中消除ICI；线性块对角化方法通过利用线性迫零技术构造基站至用户的块对角有效信道来消除ICI。然而以上JP策略，需要可靠的高速骨干网连接用于共享数据信息以及信道状态信息（CSI），计算复杂度比较高，在实际系统中难以实现。

另外，MIMO技术在提高频谱效率的同时也带来了严重的小区间干扰，由于蜂窝小区中用户受无线信道中阴影衰落、多径衰落、干扰等因素影响程度的差异，小区中用户通信质量会有所不同，一般而言，蜂窝小区中远离基站的用户通信质量不及基站附近的用户，特别是处于小区边缘附近用户的信号还会受到来自其相邻小区信号的干扰，其干扰严重影响了用户通信质量，甚至恶化通信环境，所以针对边缘用户，如何降低小区间干扰，提高其速率成为研究的热点。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术蜂窝小区中的边缘用户通信质量不及基站附近的用户，且还会受到来自其相邻小区信号的干扰的缺点，提出一种提高边缘小区用户的通信质量，降低相邻小区信号干扰的多天线多用户分布式协同波束成形策略。

本发明采用如下技术方案：

一种多天线多用户分布式协同波束成形策略，用于多用户多输入多输出通信系统的相邻两蜂窝小区中，该相邻两个蜂窝均设有一个多天线基站和多个边缘用户，设定该两基站分别为基站A和基站B，处于该基站A和基站B覆盖范围边缘的用户为边缘用户，其特征在于：每个基站均配置N_t根天线、每个用户均配置N_r根天线，边缘用户、基站A和基站B均使用相同的随机码本，码本的码字为波束成形向量，具体包括如下步骤：

1）基站A发送任意一个波速成形向量，并发送导频信号；边缘用户接收信号并反馈其自身信息，基站A根据边缘用户反馈的信息选出最优用户i^*进行服务；

2）最优用户i^*从其随机码本中选择最佳码字确定基站A的波束成形向量信息并反馈给基站A；而后，最优用户i^*估计其与基站B间的信道状态并确定使两蜂窝间干扰最小的基站B的波速成形向量信息并将其反馈给基站A；

3）基站A将最优用户i^*发送的基站B的波速成形向量信息发送给基站B；

4)基站B发送波束成形向量，并发送导频信号；边缘用户接收信号并反馈其自身信息，基站B估计边缘用户反馈的信息选出最优用户j^*进行服务。

进一步的，在步骤1）中，边缘用户接收信号并估计其信道矩阵H_i和信噪比，采用MRC合并最大化其接收信噪比，将自身的信噪比反馈给基站A。

进一步的，在步骤1）中，基站A选取边缘用户反馈的信噪比最大的用户作为最优用户i^*进行服务。

进一步的，边缘用户、基站A和基站B均使用相同的随机码本，该随机码本为随机矢量量化码本，由N个模为1的N_t维单位向量组成，N即为码字个数，码本里的码字为波束成形向量，n∈[1，N]。

进一步的，在步骤2）中，该最优用户i^*根据最小距离原则从其随机码本中选择一个码字即波速成形向量f_1,opt，使得该波速成形向量f_1,opt与信道矩阵向量H_i乘积的模值最大，该码字即为最佳码字。

进一步的，边缘用户、基站A和基站B均对随机码本的码字进行统一编号，取码本中每列向量标号为该列向量的编号也即该码字的编号，在步骤2）边缘用户i^*将所述最佳码字对应的编号发送给基站A。