本发明专利技术公开了两小区的MIMO‑MAC中一种消除多用户干扰的方法，适用于两个小区且每个小区有K个用户的上行传输系统，且每个基站和每个用户都配置N根天线，N≥K+1，每个基站向每个用户发送导频序列，根据信道的互易特性，每个用户都能得到该用户到两个基站的信道矩阵，每个用户对其调制信号进行Alamouti编码以及预编码，使得预编码后每个基站的非期望接收码字对应的信道矩阵为收发双方约定的矩阵，这样基站就能将所有的非期望接收码字视为一个Alamouti码字，基站再利用Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性分离每个Alamouti码字，然后译码期望接收的Alamouti码字的每个元素。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信领域，尤其是两小区的MIMO-MAC中一种消除多用户干扰的方法。
技术介绍
MIMO技术能够在不增加频谱资源的情况下提高系统的频谱效率、降低发射功率、减少小区内干扰以及小区间干扰。MIMO技术采用空时分组码能获得分集增益，Alamouti编码是研究的最多的空时分组码。Alamouti码字具有正交特性，并且该码字对应的等效信道矩阵也具有正交特性。文献“Interference alignment-and cancellation scheme based on Alamouti code for the three-user multi-input-multi-output interference channel”指出，利用此正交特性可以分离接收到的多个Alamouti码字。根据用户数的不同，MIMO技术可分为单用户MIMO和多用户MIMO。多小区多输入多输出多址接入信道(MIMO-MAC,Milti-Input Multi-Output Multiple Access Channel)是一种典型的多用户MIMO场景，该场景中有多个基站，每个基站为若干个用户服务，每个用户都要与为自身服务的基站交互信息，这样就存在小区内用户的干扰和小区间用户的干扰，这些干扰严重影响系统的性能。干扰对齐技术通过发送端预编码或接收端波束成型将干扰信号对齐到一个接收信号空间的子空间内，并且保持干扰信号子空间与期望信号子空间相互独立，从而达到了消除多用户干扰的目的。有学者提出将干扰对齐应用于MIMO-MAC中来消除部分或全部多用户干扰。比如，文献“Limited feedback design for interference alignment on two-cell interfering mimo-mac”和文献“New interference alignment algorithm based on desired signals for two-cell mimo interfering multiple-access channels”。然而，干扰对齐需要发送端已知信道状态信息(CSI,Channel State Information)或者需要把预编码矩阵反馈到用户，反馈量较高，这样会加重通信系统的负荷。
技术实现思路
针对已有方案反馈量较高的问题，本专利技术公开了两小区的MIMO-MAC中一种消除多用户干扰的方法，适用于两个小区且每个小区有K个用户的上行传输系统，且每个基站和每个用户都配置N根天线，N≥K+1，本专利技术能极大地降低反馈量。实现本专利技术的技术思路是：每个基站向每个用户发送导频序列，根据信道的互易特性，每个用户都能得到该用户到两个基站的信道矩阵，每个用户对其调制信号进行Alamouti编码以及预编码，使得预编码后每个基站的非期望接收码字对应的信道矩阵为收发双方约定的矩阵，这样基站就能将所有的非期望接收码字视为一个Alamouti码字，基站再利用Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性分离每个Alamouti码字，然后译码期望接收的Alamouti码字的每个元素，其具体步骤包括如下：A，两个基站和2K个用户约定阶数为N×2的非零矩阵Q，在一段时间内，Q保持不变，K是每个小区的用户数，N是每个基站和每个用户配置的天线数；B，基站1向小区2的K个用户发送导频序列，小区2的每个用户由此估计出该用户到基站1的信道状态信息；C，基站2向小区1的K个用户发送导频序列，小区1的每个用户由此估计出该用户到基站2的信道状态信息；D，两个用户对调制信号进行空时编码和预编码，然后将预编码后的码字发送出去；E，两个基站接收信号、分离码字并且译码码字的每个元素。进一步，所述步骤B具体包括：B1，基站1向小区2的所有用户发送导频序列，小区2的每个用户估计出基站1到该用户的信道矩阵；B2，根据信道的互易特性，小区2的用户k得到该用户到基站1的信道矩阵H2k，k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数，信道矩阵的阶数均为N×N，N是每个基站和每个用户配置的天线数。进一步，所述步骤C具体包括：C1，基站2向小区1的所有用户发送导频序列，小区1的每个用户估计出基站2到该用户的信道矩阵；C2，根据信道的互易特性，小区1的用户k得到该用户到基站2的信道矩阵G1k，k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数，信道矩阵的阶数均为N×N，N是每个基站和每个用户配置的天线数。进一步，所述步骤D具体包括：D1，小区1的用户k对期望发送给基站1的调制信号xk1和xk2进行Alamouti编码，得到k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数；D2，小区2的用户k对期望发送给基站2的调制信号sk1和sk2进行Alamouti编码，得到k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数；D3，小区1的用户k令Vk＝(G1k)-1Q，k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数，G1k是小区1的用户k到基站2的信道矩阵，(·)-1表示矩阵的逆，Q是两个基站和2K个用户约定的阶数为N×2的矩阵，||Vk||＝1，||·||表示范数，Vk的阶数为N×2，N是每个基站和每个用户配置的天线数，小区1的用户k对Xk进行预编码得到码字VkXk；D4，小区2的用户k令Uk＝(H2k)-1Q，k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数，H2k是小区2的用户k到基站1的信道矩阵，(·)-1表示矩阵的逆，Q是两个基站和2K个用户约定的阶数为N×2的矩阵，||Uk||＝1，||·||表示范数，Uk的阶数为N×2，N是每个基站和每个用户配置的天线数，小区2的用户k对Sk进行预编码得到码字UkSk；D5，在相同的时间内，小区1的用户k发送VkXk，小区2的用户k发送UkSk，k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数。进一步，所述步骤E具体包括：E1，基站1和和基站2接收信号，用Y1表示基站1的接收信号，用Y2表示基站2的接收信号，Y1和Y2分别可以表示为H1k是小区1的用户k到基站1的信道矩阵，G2k是小区2的用户k到基站2的信道矩阵，H1k和G2k的阶数均为N×N，k＝1,2,…,K，N1和N2都是阶数为N×2的噪声矩阵，N是每个基站和每个用户配置的天线数；E2，基站1将Y1中的X1、X2……XK和视为K+1个未知的Alamouti码字，将Y1中的H11(G11)-1、H12(G12)-1……H1K(G1K)-1和Q视为这K+1个Alamouti码字对应的信道矩阵，利用Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性分离Y1中的这K+1个Alamouti码字，然后译码前K个码字的每个元素，K是每个小区的用户数；E3，基站2将Y2中的S1、S2……SK和视为K+1个未知的Alamouti码字，将Y2中的G21(H21)-1、G22(H22)-1……G2K(H2K)-1和Q视为这K+1个Alamouti码字对应的信道矩阵，利用Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性分离Y2中的这K+1个Alamouti码字，然后译码前K个码字的每个元素，K是每个小区的用户数。现有的方案中，预编码矩阵的设计与全部的信道状态信息(CSI)有关，需要在基站端计算得到预编码矩阵，再将预编码矩阵的元本文档来自技高网...
【技术保护点】
两小区的MIMO‑MAC中一种消除多用户干扰的方法，适用于两小区且每个小区有K个用户的上行传输系统，且每个基站和每个用户都配置N根天线，N≥K+1，其特征在于，包括如下步骤：A，两个基站和2K个用户约定阶数为N×2的非零矩阵Q，在一段时间内，Q保持不变，K是每个小区的用户数，N是每个基站和每个用户配置的天线数；B，基站1向小区2的K个用户发送导频序列，小区2的每个用户由此估计出该用户到基站1的信道状态信息，具体过程如下：B1，基站1向小区2的所有用户发送导频序列，小区2的每个用户估计出基站1到该用户的信道矩阵；B2，根据信道的互易特性，小区2的用户k得到该用户到基站1的信道矩阵H2k，k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数，信道矩阵的阶数均为N×N，N是每个基站和每个用户配置的天线数；C，基站2向小区1的K个用户发送导频序列，小区1的每个用户由此估计出该用户到基站2的信道状态信息，具体过程如下：C1，基站2向小区1的所有用户发送导频序列，小区1的每个用户估计出基站2到该用户的信道矩阵；C2，根据信道的互易特性，小区1的用户k得到该用户到基站2的信道矩阵G1k，k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数，信道矩阵的阶数均为N×N，N是每个基站和每个用户配置的天线数；D，两个用户对调制信号进行空时编码和预编码，然后将预编码后的码字发送出去，具体过程如下：D1，小区1的用户k对期望发送给基站1的调制信号xk1和xk2进行Alamouti编码，得到k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数；D2，小区2的用户k对期望发送给基站2的调制信号sk1和sk2进行Alamouti编码，得到k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数；D3，小区1的用户k令Vk＝(G1k)‑1Q，k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数，G1k是小区1的用户k到基站2的信道矩阵，(·)‑1表示矩阵的逆，Q是两个基站和2K个用户约定的阶数为N×2的矩阵，||Vk||＝1，||·||表示范数，Vk的阶数为N×2，N是每个基站和每个用户配置的天线数，小区1的用户k对Xk进行预编码得到码字VkXk；D4，小区2的用户k令Uk＝(H2k)‑1Q，k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数，H2k是小区2的用户k到基站1的信道矩阵，(·)‑1表示矩阵的逆，Q是两个基站和2K个用户约定的阶数为N×2的矩阵，||Uk||＝1，||·||表示范数，Uk的阶数为N×2，N是每个基站和每个用户配置的天线数，小区2的用户k对Sk进行预编码得到码字UkSk；D5，在相同的时间内，小区1的用户k发送VkXk，小区2的用户k发送UkSk，k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数；E，两个基站接收信号、分离码字并且译码码字的每个元素，具体过程如下：E1，基站1和和基站2接收信号，用Y1表示基站1的接收信号，用Y2表示基站2的接收信号，Y1和Y2分别可以表示为H1k是小区1的用户k到基站1的信道矩阵，G2k是小区2的用户k到基站2的信道矩阵，H1k和G2k的阶数均为N×N，k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数，N1和N2都是阶数为N×2的噪声矩阵，N是每个基站和每个用户配置的天线数；E2，基站1将Y1中的X1、X2……XK和视为K+1个未知的Alamouti码字，将Y1中的H11(G11)‑1、H12(G12)‑1……H1K(G1K)‑1和Q视为这K+1个Alamouti码字对应的信道矩阵，利用Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性分离Y1中的这K+1个Alamouti码字，然后译码前K个码字的每个元素，K是每个小区的用户数；E3，基站2将Y2中的S1、S2……SK和视为K+1个未知的Alamouti码字，将Y2中的G21(H21)‑1、G22(H22)‑1……G2K(H2K)‑1和Q视为这K+1个Alamouti码字对应的信道矩阵，利用Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性分离Y2中的这K+1个Alamouti码字，然后译码前K个码字的每个元素，K是每个小区的用户数。...
【技术特征摘要】
1.两小区的MIMO-MAC中一种消除多用户干扰的方法，适用于两小区且每个小区有K个用户的上行传输系统，且每个基站和每个用户都配置N根天线，N≥K+1，其特征在于，包括如下步骤：A，两个基站和2K个用户约定阶数为N×2的非零矩阵Q，在一段时间内，Q保持不变，K是每个小区的用户数，N是每个基站和每个用户配置的天线数；B，基站1向小区2的K个用户发送导频序列，小区2的每个用户由此估计出该用户到基站1的信道状态信息，具体过程如下：B1，基站1向小区2的所有用户发送导频序列，小区2的每个用户估计出基站1到该用户的信道矩阵；B2，根据信道的互易特性，小区2的用户k得到该用户到基站1的信道矩阵H2k，k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数，信道矩阵的阶数均为N×N，N是每个基站和每个用户配置的天线数；C，基站2向小区1的K个用户发送导频序列，小区1的每个用户由此估计出该用户到基站2的信道状态信息，具体过程如下：C1，基站2向小区1的所有用户发送导频序列，小区1的每个用户估计出基站2到该用户的信道矩阵；C2，根据信道的互易特性，小区1的用户k得到该用户到基站2的信道矩阵G1k，k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数，信道矩阵的阶数均为N×N，N是每个基站和每个用户配置的天线数；D，两个用户对调制信号进行空时编码和预编码，然后将预编码后的码字发送出去，具体过程如下：D1，小区1的用户k对期望发送给基站1的调制信号xk1和xk2进行Alamouti编码，得到k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数；D2，小区2的用户k对期望发送给基站2的调制信号sk1和sk2进行Alamouti编码，得到k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数；D3，小区1的用户k令Vk＝(G1k)-1Q，k＝1,2,…,K，K是每个小区的用户数，G1k是小区1的用户k到基站2的信道矩阵，(·)-1表示矩阵的逆，Q是两个基站和2K个用户约定的阶数为N×2的矩阵，||Vk||＝1，||·||表示范数，Vk的阶数...
【专利技术属性】
技术研发人员：田心记，王海涛，许春梅，刘本仓，杨娜，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41
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