本发明专利技术提出一种多小区部分协作MIMO双层鲁棒预编码方法。该方法首先根据用户受到的干扰信号程度，把用户分为边缘用户和中心用户，然后建立用户单天线时多小区下行MIMO系统中，考虑信道估计误差、延时误差和量化误差的联合信道误差模型，并利用该模型，基站之间部分协作进行双层鲁棒预编码，其中内层预编码采用多小区协作，以消除边缘用户受到的小区间干扰，而外层预编码采用多用户MIMO预编码，以抑制小区内干扰，其不需要BS协作。该发明专利技术基于非理想CSI和多小区部分协作，可以有效减少CSI需求量，且具有较好的鲁棒性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多入多出（Multiple Input Multiple Output, MIM0)通信系统，特别 涉及多小区下行MIM0鲁棒双层预编码设计。
技术介绍
多小区协作下行MM0预编码算法可以完全消除用户受到的小区间干扰和小区内 干扰，但是其要求协作基站（Base Station, BS)间共享想信道状态信息（Channel State Information, CSI)。大量的CSI反馈和回传，对于通信系统而言是个极大的负担。多用户 下行MM0预编码算法仅需要用户到本地BS的CSI，并不需要BS间共享CSI，但是其只消除 了小区内干扰，该算法在小区间干扰严重的多小区MM0系统中性能较差。 多小区下行MM0系统中，靠近小区中心的用户信道条件较好，所受到的小区间干 扰相对小区内干扰而言较小，而靠近小区边缘的用户信道条件较差，BS预编码时需要着重 考虑靠近小区边缘的用户的性能。结合多用户下行MM0预编码和多小区协作下行MM0预 编码的多小区部分协作MIM0预编码算法，边缘用户采用多小区协作预编码，中心用户采用 多用户预编码，其能够有效减少CSI，且提升了边缘用户的系能。 多小区部分协作MM0预编码算法，虽然极大减少了 CSI反馈量，CSI非理想造成了 系统性能的较大损失。在实际通信应用中，BS无法获取理想CSI。如在频分双工（Frequency Division Duplexing, FDD)系统中，BS获取CSI的方式是通过用户端的信道估计和有限反 馈，其中有限反馈会带来量化误差，而信道反馈过程会引起延时误差。 针对上述问题，我们考虑引入鲁棒性的预编码算法，并且保持CSI需求量较少的 特点。本专利技术提出一种多小区部分协作下行MM0鲁棒双层预编码方法，其中外层预编码采 用干扰清零算法，以消除边缘用户受到的小区间干扰，这属于多小区部分协作的范畴；内层 预编码采用鲁棒SLNR算法，用来抑制小区内干扰。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，根据非理想CSIDE联合信道 误差建模和用户分类，并结合多小区部分协作预编码，从而得到一种多小区部分协作下行 MIM0双层鲁棒预编码方法。 为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供一种多小区部分协作MM0双层鲁棒预 编码方法，其特征在于，包括： S1，根据信号干扰程度的边缘用户和中心用户分类； S2,用户单天线时多小区下行MM0系统中，考虑信道估计误差、延时误差和量化 误差的联合信道误差建模； S3,双层鲁棒预编码，分为内层预编码和外层预编码方法，内层预编码采用多小区 部分协作，以消除边缘用户受到的小区间干扰，外层预编码采用多用户MIM0预编码，以抑 制小区内干扰，其不需要BS协作。 所述的多小区部分协作MIMO双层鲁棒预编码方法，优选的，所述S1中用户分类包 括： 考虑多小区下行MM0系统，协作BS个数为C，BS间进行部分协作波束成形，BS配 置M根发送天线，每个用户配置单根接收天线。【主权项】1. 本专利技术提出一种多小区部分协作ΜΙΜΟ双层鲁棒预编码方法，该方法包括： S1，根据信号干扰程度的边缘用户和中心用户分类方法； 52, 用户单天线时多小区下行MMO系统中，考虑信道估计误差、延时误差和量化误差 的联合信道误差建模方法； 53, 双层鲁棒预编码方法，分为内层预编码和外层预编码方法，内层预编码采用多小区 部分协作，以消除边缘用户受到的小区间干扰，外层预编码采用多用户MIMO预编码，以抑 制小区内干扰，其不需要BS协作。2. 根据权利要求1所述的一种多小区部分协作MMO双层鲁棒预编码方法，其特征在 于：所述Sl中，用户分类方法为： 按照用户所受到的小区间干扰程度分类，区分中心用户和边缘用户，具体方法为： 其中：th>0为预先设置的阀值为用户（k，i)受到的小区内干扰信号的功率， /f"为用户（k，i)受到的协作第j号BS的干扰信号功率；若用户受到的干扰满足上式，则 其为中心用户，否则为边缘用户。3. 根据权利要求1所述的一种多小区部分协作MMO双层鲁棒预编码方法，其特征在 于，所述S2中，用户单天线时多小区下行MIMO系统中的联合信道误差建模方法： 多小区下行MMO系统，协作BS个数为C，BS间进行部分协作波束成形，BS配置M根发 送天线，每个用户配置单根接收天线；假设中有Ki个激活用户，有Di个边缘用户；系统中所 有边缘用户个数为= : /=1 由第j号BS到用户（k，i)的信道矩阵表示为e Cixm，信道经历时间和频率平稳衰 落，其元素相互独立且为零均值、单位方差的复高斯随机变量；令e 分别为 第i号BS为用户（k，i)设置的预编码向量和原始数据信号，则用户（k，i)接收到的信号表其中，11〇^表示用户（k，i)所接收到的高斯加性白噪声，其为零均值、方差为ξ (1^的 复高斯随机变量； 多小区下行MIMO系统中用户单天线下的联合信道误差模型，建模过程简述如下：其中，h"是进行信道估计以后得到的CSI，g(,M是真实CSI，Af1 e Cum为信道估计误 差矩阵，其元素相互独立且均为零均值，方差为of ^的复高斯随机变量；Si7M为量化误差向 量；^7 所成夹角的正弦值，efh：|为延时误差向量，其元素为零均值、方 差为l-pf f的复高斯随机变量，且相互独立；参数pf) ='(2;r/；(")rj , /。卜)为〇阶第一 类贝塞尔函数，/T1为多普勒频移，Ts为符号间隔。4.根据权利要求1所述的一种多小区部分协作MMO双层鲁棒预编码方法，其特征在 于，所述S3中，鲁棒双层预编码方法： 内层预编码目的是为了完全消除边缘用户的小区间干扰，第i号BS为用户（k，i)设置 的内层预编码用u(lu)表示，其选取原则为消除用户（k，i)对协作小区中所有边缘用户的干 扰，表示为： h! "u(i= 0 V/c,/ Vj # z / e , 注释：假设第i号BS中有个K激活用户，有Di个边缘用户；根据干扰清零预编码思想， 第i号BS选择在信道矩阵h丨M的投影方向上从用户（k，i)干扰矩阵的右零空间中选择一 组标准正交基，作为用户（k，i)的预编码向量u(lu)，这样不仅可以满足干扰为零的条件，还 能使得用户（k，i)接收到的有用信号功率较大；用户（k，i)的干扰矩阵为：预编码向量u(k;i)选择为：经过内层预编码以后，边缘用户受到的小区间干扰被完全消除，但是用户受到的小区 内干扰仍然存在，此时我们利用外层预编码算法来消除小区内干扰； 基于SLNR的预编码算法，其在最大化信号发射功率的同时，考虑最小化信号泄露功率 与噪声之和，其克服了 ZF预编码算法在SNR较低环境下性能下降的问题，且可运用于分布 式MIMO通信系统中，因此，选择基于SLNR鲁棒预编码算法作为外层预编码算法； 首先，根据信漏噪比定义，时刻η用户（k，i)的SLNR为：考虑最大化SLNR的数学期望，从何获得鲁棒性的基于SLNR下的预编码向量；BS获得 hPy-Ij，因此，基于SLNR下的鲁棒预编码算法如下： max E , ? |SLNR(/ [nli ， s. t. (w(k；i))Hw(k；i) = P (k；i) 本文档来自技高网...
【技术保护点】
本专利技术提出一种多小区部分协作MIMO双层鲁棒预编码方法，该方法包括：S1，根据信号干扰程度的边缘用户和中心用户分类方法；S2，用户单天线时多小区下行MIMO系统中，考虑信道估计误差、延时误差和量化误差的联合信道误差建模方法；S3，双层鲁棒预编码方法，分为内层预编码和外层预编码方法，内层预编码采用多小区部分协作，以消除边缘用户受到的小区间干扰，外层预编码采用多用户MIMO预编码，以抑制小区内干扰，其不需要BS协作。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：廖勇，曹杰，李瑜锋，周昕，张舒敏，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85
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