[发明专利]一种基于本地信道相关性的双小区协作迫零预编码方法

说明书

本发明提供一种基于本地信道相关性的双小区协作迫零预编码方法，假设基站仅能获得本地的统计信道状态信息(SCSI)，提出了本地SCSI辅助的ZF预编码设计的优化问题，然后通过消去迫零的限制条件和增加对角化约束，将原本复杂的问题解耦成一系列凹的子问题，最后通过最大化加权各态历经和速率(WESR)的下界，将其进一步转化为一个新的优化问题并解决，大大降低了设计的复杂性。本发明所提的分布式双小区下行协作二维迫零预编码(2d‑SZF)方案可以获得最优的WESR，特别是在高信噪比下，2d‑SZF方案非干扰受限，获得的空间复用增益为。本发明以较低的回程开销共享了部分传输数据，基于本地SCSI而不是瞬时信道状态信息ICSI，以分布式的方式获得了大部分的集中协作增益。

技术领域

本发明属于通信领域，涉及一种基于本地信道相关性的双小区协作迫零预编码方法。

背景技术

在无线蜂窝系统中，小区边缘用户通常受到来自相邻小区的强干扰。然而，实际情况的约束往往使得移动台(MS)仅能实施单用户检测(SUD)方案，即移动台会将来自其它基站的干扰当作噪声。因此，在设计未来蜂窝系统的过程中，如何消除小区间干扰非常关键。

近年来，拟通过多小区协作来提供更高的频谱效率以及更低的小区间干扰。然而，所需大量的回程交换会不可避免的增加回程延迟和系统成本。从实现的角度来看，主要的研究目标是寻求一些能以分布式方式接近集中协作增益的实用的信号处理和编码方法。在本地信道状态信息(CSI)模型中，基于信号空间分集的协作小区间下行链路传输[1]和分布式协作波束成形[2][3]被提出以显著改善处于多输入单输出干扰信道(MISO-IC)的小区边缘用户的性能。然而，这些线性预编码方案需要发射端的本地瞬时CSI(ICSI)。我们知道，在特定发射端获取CSI，可以通过有限反馈或者利用信道互异性实现，其次是通过本地CSI在回程链路的交换实现，这是目前3GPP LTE-A标准所倡导的。然而这些方式都会极大地提高运营成本[4]。在实际中，信道在统计尺度上的变化相当缓慢，因此仅需最小的系统开销即可获得空间相关性等统计信道状态信息(SCSI)。因此，在分布式协作预编码中利用SCSI是一个合理的选择。在传统空间相关模型下对单用户的信息传输设计已经被广泛研究[5]。近年来，Raghavan等人在文献[6]提出了基于SCSI的波束赋形策略以最大化各态历经和速率。此外，王等人在文献[7]中为二用户下行系统提出了一个利用统计本征模的空分多址传输方法。然而，他们都只专注于发射机只有两个天线，且只为两个单天线用户服务的简单多用户情况。我们知道，在一般双用户广播信道下，当两个不同数据流之间的干扰可以避免时，即可同时为两个用户服务。文献[8]提出的迫零(ZF)协作波束赋形通过关注本地CSI以减小反馈开销和避免小区间CSI交换，并且文献[8]导出了可达速率区域。然而，文献[8]所提出的ZF协作波束赋形依然需要协作基站间共享所有的传输数据信息。如何在有限的数据以及信令共享下，利用本地信道相关性为MISO下行协作传输设计ZF预编码，目前还没有得到很好的研究。

参考文献：

[1]J.Xu,G.Lv,C.Zhang,and Y.Zhang,“High diversity downlink two-cellcoordination with low backhaul load,”IET Communications,vol.8,pp.3001–3011,2014.

[2]P.C.Weeraddana,M.Codreanu,M.Latva-aho,and A.Ephremides,“Multicellmiso downlink weighted sum-rate maximization:A distributed approach,”IEEETrans.Signal Process.,vol.61,no.3,pp.556–570,2013.