[发明专利]一种基于级联预编码和ESINR准则的D2D通信干扰对齐方法

权利要求书

1.一种基于级联预编码和ESINR准则的D2D通信干扰对齐方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)、在混合网络系统模型中，利用SVD奇异值分解和注水算法得到蜂窝链路优化后的预编码矩阵V_c、优化后的干扰抑制矩阵U_c和优化后的功率分配矩阵P_cc，所述混合网络系统模型包括基站、蜂窝用户和D2D用户；

步骤2)、令D2D通信链路的预编码矩阵为干扰抑制矩阵为通过外层级联预编码矩阵G_i消除D2D链路发射端i对蜂窝链路接收端的干扰，通过外层级联干扰抑制矩阵R_i消除基站对D2D链路接收端i的干扰，从而形成蜂窝用户和D2D用户的等效信道模型；

所述步骤2)蜂窝用户和D2D用户的等效信道模型的可以表示为

其中，R_j表示第j个D2D接收端的外层级联干扰抑制矩阵，H_ij表示第i个D2D发射端与第j个D2D接收端之间的信道矩阵，G_i表示第i个D2D发射端的外层级联预编码矩阵，K表示D2D通信对的个数，A^H表示矩阵A的共轭转置；

式(4)满足如下约束条件

其中，表示第j个D2D接收端的内层级联干扰抑制矩阵，表示第i个D2D发射端的内层级联预编码矩阵，d_i表示第i个D2D用户发送的独立数据流个数，rank(A)表示矩阵A的秩；

步骤3)、初始化内层级联干扰抑制矩阵此时可以随机选择均值为0，方差为1的矩阵且满足条件其中，表示阶数为d_i的单位矩阵；

步骤4)、利用D2D发射端的ESINR准则设计D2D用户的内层级联预编码矩阵并利用QR分解得到优化后的内层级联预编码矩阵

步骤5)、利用D2D接收端的MMSE准则设计D2D用户的内层级联干扰抑制矩阵并利用QR分解得到优化后的内层级联干扰抑制矩阵

步骤6)、反复迭代和直至收敛，从而消除D2D链路间的干扰。

2.根据权利要求1所述的基于级联预编码和ESINR准则的D2D通信干扰对齐方法，其特征在于，所述步骤1)利用SVD奇异值分解和注水算法得到蜂窝链路的预编码矩阵V_c、干扰抑制矩阵U_c和功率分配矩阵P_cc具体包括步骤：

首先，将蜂窝链路的信道矩阵进行奇异值分解，可表示为

其中，U_p与V_p分别表示维度为N_c×N_c的酉矩阵和M_c×M_c的酉矩阵，M_c表示基站配备的天线数，N_c表示蜂窝用户配备的天线数，Λ_cc表示维度为N_c×M_c的对角矩阵，蜂窝链路的预编码矩阵V_c和干扰抑制矩阵U_c可以分别初始化为V_p和U_p；

其次，定义维度为M_c×M_c的矩阵为蜂窝链路的功率分配矩阵，蜂窝链路的最大发射功率为P_c，当选定蜂窝链路的预编码矩阵V_p和干扰抑制矩阵U_p后，蜂窝链路的通信速率最大化问题可以等效表示为

式(2)中的最优化问题通过注水算法解得，相应的功率分配矩阵可以表示为其对角线元素可以表示为

其中，(α)⁺表示取0与α两者之间的较大者，α_cc表示注水等级，它由约束条件加以限制，λ_cc,m表示矩阵的第m个对角线元素；

最后，优化后的功率分配矩阵P_cc为的左上部分且维度为d_c×d_c的子矩阵，优化后的预编码矩阵V_c为V_p的前d_c列所组成的子矩阵，d_c表示矩阵的列，优化后的干扰抑制矩阵U_c为U_p的前d_c列所组成的子矩阵。