[发明专利]一种多小区MIMO系统协作干扰抑制方法

说明书

本发明提出一种多小区MIMO系统协作干扰抑制方法。该方法将单小区模式和多小区完全协作模式结合处理用户受到的干扰。首先依据用户受到的干扰类型和干扰程度不同，将用户分为中心用户和边缘用户。然后采用基于块对角化技术的单小区模式抑制中心用户受到的小区内干扰，采用多小区完全协作模式处理边缘用户受到的干扰——接收波束成形向量处理边缘用户受到的小区间干扰，块对角化技术抑制边缘用户受到的小区内干扰。该方法不需要共享所有的信道状态信息和用户数据信息，就可以确定出哪些基站共享多少信道状态信息和用户数据信息。

技术领域

本发明涉及多入多出(MIMO)通信系统，特别涉及多小区MIMO系统的协作干扰抑制设计。

背景技术

多小区基站通过不同程度地分享信道状态信息(CSI)和用户数据，来实现多个基站间数据信息的协作传输，其将传统上定义的干扰信息转化为对用户有用的期望信号，突破了传统传输方式对频谱效率的限制。基站协作面对的主要问题是：如何选择协作基站，以尽量低的复杂度优化系统的性能；基站协作往往需要交换信道状态信息和用户数据信息，这对基站用户间的数据链路造成严重负担，如何简化信息的交换量也是难题之一；以及MIMO系统中干扰抑制技术自身的复杂度以及外界条件对它的限制。

根据基站间是否共享CSI和用户数据信息以及共享程度的大小，可以对MIMO系统进行不同的划分。如果基站间不共享CSI和用户数据信息，那么用户只和所在小区的基站进行通信，各小区基站间不进行协作，也即称为中心用户(附图1)。如果小区基站间需要共享CSI和用户数据信息，则为多小区协作处理模式；而又根据基站间信息共享的程度大小分为多小区完全和部分协作模式。多小区完全协作模式，也称为基站协作的联合传输(附图2)，是指基站间共享所有的CSI和用户数据信息，基站侧知道所有协作基站到各用户的准确CSI，且联合确定预编码矩阵。多小区部分协作模式(如附图3)可能存在3种情况：①基站间只共享CSI，不共享用户数据信息；②基站间只共享用户数据信息，不共享CSI；③基站间只共享部分的CSI和用户数据信息。

对于多小区MIMO系统，就用协作技术进行干扰抑制而言，如果采用单小区模式则只能消除小区内用户间干扰，而无法抑制小区间干扰；如果采用多小区完全协作处理模式，由于基站间要共享所有的CSI和用户数据信息，必然会加大通信链路的工作量，而同时每个用户受到干扰程度不尽相同，对于某些用户而言，其受到的小区间干扰非常小可以忽略不计，那么此时完全可以采用单小区模式对它受到的干扰进行抑制，但将干扰信号以有用信号的形式处理，势必会造成资源浪费；如果采用多小区部分协作处理模式，其基站间只需要共享部分的信息，而如何选择协作基站、共享哪些信道状态信息和用户数据信息，又将成为一个难题，这也将增大系统干扰抑制的复杂度。基于此，考虑将单小区模式和多小区完全协作模式相结合来处理网络MIMO系统中用户干扰(附图4)。

发明内容

发明目的：一种多小区MIMO系统协作干扰抑制方法，采用单小区模式处理中心用户受到的干扰，采用多小区完全协作模式处理边缘用户受到的干扰。

为实现本发明的目的，其特征在于：

协作干扰抑制方法，对于中心用户所受干扰采用基于块对角化技术的单小区模式进行抑制，对于边缘用户所受干扰采用基于接收波束成形向量和块对角化技术的多小区完全协作模式进行干扰抑制。

本发明的技术方案：

系统模型如附图4所示，假设共有C个小区，每个小区内共有B用户，基站端的发射天线数为M，用户端接收天数为N。首先获取信道矩阵，具体地，基站j对用户(k,i)发送源数据信息后，用户(k,i)估计每个基站的每根天线到自己的CSI，然后用户(k,i)将CSI反馈给基站，基站依据CSI获得i∈{1,2,...,B}，k∈{1,2,...,C}，j∈{1,2,...,C}，其中，表示基站j到用户(k,i)的信道矩阵，用户(k,i)表示第k个小区中的第i个用户。假设信道经历时间和频率平稳衰落，每个元素相互独立且满足(0,1)的复高斯分布)。