[发明专利]一种多用户联合传输的用户间干扰抑制预编码方法

说明书

技术领域：

本发明属于无线通信系统的传输方法设计，涉及一种协作多点联合传输系统在多用户场景下的预编码方法。 

背景技术：

协作系统中的联合传输技术通过协作簇内各基站共享必要的服务信息，可以使多个基站同时向目标用户传输数据，从而将传统网络中存在的小区间干扰转化为有用信号，可显著提高小区边沿用户的数据传输速率和频谱效率。根据信道状态信息（Channel State Information，CSI）是否在协作簇内共享，可将联合传输技术分为相干联合传输和非相干联合传输。对于相干联合传输，所有用户的CSI需要在协作簇内共享，因此可以采用全局预编码（Global Precoding）方法进行预编码。全局预编码性能较好，但需要增加协作簇内的信息交互开销，并且计算复杂度较高。与此相对，非相干联合传输技术中协作簇内各基站仅利用其本身到各服务用户之间的本地CSI信息进行本地预编码（Local Precoding）。这种方式虽然较全局预编码有一定的性能损失，但是其方法简单且信息交互开销小，更易于在系统中实现，因此本发明主要基于非相干联合传输。 

当协作内存在多个服务用户时，用户间干扰可能会严重影响用户的接收性能，因此，需要采用抑制该干扰的预编码方法。传统的块对角化（Block Diagonalization，BD）预编码和基于信漏噪比（Signal-to-Laekage-plus-Noise Ratio，SLNR）最大化的预编码均可以对用户间干扰进行抑制。然而，前者的应用受单基站的发射天线数不小于所有用户的接收天线数的限制，后者的性能受不同系统的空间自由度影响较大。 

综上所述，针对协作的非相关联合传输系统，设计一种可有效抑制用户间干扰且具有合理复杂度的改进预编码方法是有必要的。 

非相干联合传输技术，协作簇内基站利用本地CSI来进行预编码，基站间的信息交互开销较小，但当存在多个服务用户时，用户间干扰会严重影响系统性能。传统的BD和SLNR预编码方法可以抑制用户间干扰，但是其应用会受到系统配置的天线数或者系统空间自由度的限制。 

针对以上问题，本发明提出一种可以对用户间干扰进行抑制的预编码方法，该方法可以合理利用系统空间自由度，且可以改善用户误码性能并提升系统的吞吐量。 

发明内容：

本发明提出的抑制用户间干扰的预编码方法的主要思路是：首先，设计各用户端的线性合并矩阵，并将线性合并矩阵结合到CSI的反馈中，合理利用空间自由度。然后，在各基站端对每个用户进行预编码，抑制每个用户泄漏到其他各用户的用户间干扰。最后，采用SLNR最大化准则，对已经取得的各用户的预编码矩阵和信道矩阵进行联合优化，进一步提升系统性能。具体如下： 

一种多用户联合传输的用户间干扰抑制预编码方法，协作多点多用户联合传输场景如下：M个基站协作，每基站有M_i根发射天线；同时服用用户数有N个，每用户配备N_k根天线；所有用户的传输数据流总数不超过基站天线数，即 其中，L_k为第K个用户的传输数据流；信道矩阵为H_k，i（N_k×M_i）；该方法包括如下步骤： 

(1)首先对用户k的综合信道矩阵H_k进行奇异值分解 其中，有用信道矩阵为：H_k=[H_k，1,…,H_k，M]，U_k是左奇异矩阵，Σ_k是对角矩阵， 是共轭转置后的右奇异矩阵；在基站生成的线性合并矩阵Φ_k由最大的若干个奇异值对应的L_k个左奇异向量组成： k=1,…,N； 

(2)将线性合并矩阵信息并入CSI反馈中，反馈等效信道矩阵 k=1，…,N；