[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

说明书

本发明请求保护一种基于级联预编码和ESINR准则的D2D通信干扰对齐方法，首先，通过D2D链路与蜂窝链路之间的干扰分析形成了相应的等效信道模型；在此基础上，在保证蜂窝用户以最大化速率传输的同时，通过D2D用户的外层级联预编码矩阵和外层级联干扰抑制矩阵消除D2D链路与蜂窝链路之间的干扰，从而使得蜂窝链路与D2D链路相互独立；依据D2D发射端的ESINR准则和D2D接收端的MMSE准则分别设计了D2D用户的内层级联预编码矩阵和内层级联干扰抑制矩阵。另外，本发明还利用QR分解来优化内层级联预编码矩阵和内层级联干扰抑制矩阵。本发明所提干扰对齐方法有效地提升了总容量与平均能量效率等性能。

技术领域

本发明属于D2D通信领域，尤其涉及D2D通信中的干扰对齐技术。

背景技术

D2D通信技术的优势之一是能够有效利用授权频谱，提高系统的吞吐量，使得其能够满足未来无线通信对高速率和高频谱利用率的要求，并将成为第五代移动通信标准的主要内容。然而，随着D2D通信技术的引入，无线通信系统中的干扰情况也变得愈加复杂，对这些干扰进行消除或者有效地控制就成为了D2D通信技术加以应用的重要前提之一。

在现今关于D2D通信技术的研究中，大部分学者的研究重点是功率控制、资源调度和模式选择，并将具体的干扰情况与这三个研究重点进行结合，从而形成相应的干扰管理方法。干扰对齐技术是近年来发展的一种有效消除系统干扰并提高系统容量的新技术。因此，本发明运用干扰对齐来解决D2D通信中的干扰问题。

文献[Jiang Jiamo,Peng Mugen,Wang Wenbo,et al.Energy efficiencyoptimization based on interference alignment for device-to-device MIMOdownlink underlaying cellular network[C]//Global TelecommunicationsConference(Globecom).Atlanta:IEEE Press,2013:585-590]通过IA技术提高了D2D-MIMO下行网络中D2D链路和蜂窝链路的能量有效性，得到了满足干扰对齐条件下的D2D链路能量有效性最大值的闭式解。文献[Yang Lu,Zhang Wei,Jin Shi.Interference alignment indevice-to-device LAN underlaying cellular networks[J].IEEE Transactions onWireless Communications,2015,14(7):3715-3723]研究了D2D LAN环境中，多个D2D发射端同时与一个D2D接收端通信所产生的干扰问题，通过作者提出的两种干扰对齐体系，能够控制或消除蜂窝链路所受到的干扰，并保证一定的D2D本地网络的服务质量。文献[ZhangYang,Zhao Chenglin,Hong Li,et al.Interference alignment with random vectorquantisation in device-to-device underlaying cellular networks[J].IETCommunications,2016,10(10):1255-1262]同样研究了D2D LAN环境中的干扰问题，并进一步考虑了非理想的信道状态信息对系统性能的影响，提出了一种基于反馈比特自适应分配的有限反馈干扰对齐方法。文献[Garg N,Sharma G.Interference alignment incellular system with multiple D2D networks[C]//2016 International Conferenceon Signal Processing and Communications(SPCOM).Bangalore:IEEE Press,2016:1-4]分析了多个D2D LAN共存的系统模型，以是否考虑蜂窝链路与D2D链路间的干扰为标准分别设计了两种干扰对齐方法，并通过仿真实验比较了这两种方法间的系统容量差异。在文献[Md J R,Lutz L.Robust transceiver optimization for underlay device-to-devicecommunications[C]//International Conference on Communications(ICC).London:IEEE Press,2015:7695–7700]中，针对信道矩阵存在误差的情况，作者研究了稳健的收发端最优化问题，并提出了一种基于半正定规划的干扰对齐设计方法。