[发明专利]一种基于加权和速率最大化的多用户MIMO协作传输方法

说明书

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种基于加权和速率最大化的多用户MIMO协作传输方法。

背景技术

为了满足未来移动通信业务增长的需求，第3代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project,3GPP)于2008年3月正式启动长期演进(Long Time Evolution,LTE)的后续演进(Long Time Evolution-Advanced,LTE-A)项目，并于2008年6月完成了LTE-A的技术需求报告，报告显示：LTE-A系统在性能要求上相比LTE将会有更为明显的提升。

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术将频率选择性宽带信道分成若干正交窄带子信道，各子信道在频域上保持平坦衰落特性。同一小区的用户数据信息经OFDM调制后在相互正交的子载波上传送，进而使得小区内用户间的干扰得到了很好的抑制，因此被LTE系统所采用。为了充分利用频谱资源，LTE和LTE-A系统在部署网络时采用同频组网的方式，小区边缘用户会受到来自相邻小区的同频干扰，严重降低了边缘用户的信干噪比，限制了小区边缘吞吐量。OFDM技术虽然可以通过正交化子信道的方式消除小区内干扰，却无法有效抑制小区间干扰，因此系统性能受限于小区间干扰。所以如何解决小区间干扰以提高小区边缘频谱效率成为了研究热点。

3GPP提出利用CoMP来解决小区间干扰问题，CoMP技术其实是对传统单小区MIMO技术的完善和拓展。在传统的单小区传输模式中，用户的数据信息只由一个小区传输，而在CoMP中，多个小区之间共享用户信道和数据信息，通过一定的协作方式，使多个小区共同为用户服务。这在网络结构上形成了不一样的拓扑结构，把原来一个小区的边缘用户变成了多个相邻小区的中心用户。在传输方案上，CoMP系统包含了更多的小区，可以为用户提供更加灵活的服务方式，使用户能感受到更优越的链路质量，同时使得小区边缘吞吐量得到明显的提升。

BD-GMD-THP协作传输方法通过非线性预编码方法使得系统的误码性能得到一定改善，但各用户接收信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio,SINR)固定，而且整个系统的加权和速率性能较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于加权和速率最大化的多用户MIMO协作传输方法，该方法对所有调度用户的联合信道矩阵H进行BD-GMD分解，基于加权和速率最大化准则进行BD-GMD-THP预编码，从而消除系统多用户干扰和用户内数据流间干扰，在一定程度上保证了系统误码性能，并且，在保证用户各数据流接收信噪比相等的同时，能够使得整个系统的加权和速率达到最优。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于加权和速率最大化的多用户MIMO协作传输方法，包括以下步骤：步骤一：协作节点通过X2接口交换所有调度用户的信道状态信息(Channel State Information,CSI)、数据信息和速率权重因子；步骤二：协作节点根据这些信息，基于加权和速率最大化准则进行BD-GMD-THP预编码；步骤三：用户终端接收到信号后，根据协作传输方案，进行相应译码，从而检测出发射信号。

进一步，在步骤一中，调度用户的速率权重因子根据调度策略获得；各协作节点通过用户终端的反馈来获取本节点到调度用户的CSI，并通过X2接口交换本节点到用户终端的CSI、各调度用户的数据信息和速率权重因子等信息。

进一步，在步骤二中，具体包括：

1)对所有调度用户的联合信道矩阵H，利用信道正交(Channel Orthogonalization)和几何均值分解方法进行BD-GMD分解，即H＝PLQ^*，其中P为块对角酉矩阵，L为下三角矩阵，Q为酉矩阵；上标^*表示矩阵的共轭转置；

2)基于加权和速率最大化准则，利用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)最优化条件计算功率分配矩阵Ω；

3)协作节点根据得到的L、Q，以及Ω，进行预编码，并计算功率约束因子β。

进一步，各用户终端接收到信号后，根据得到的P中对应块以及Ω中对应对角元素和功率约束因子β进行独立解码，从而检测出发射信号。