一种迭代干扰对齐方法
【专利摘要】本明属移动通信【技术领域】，具体涉及一种在不同网络之间干扰对齐的方法，本发明以消除增加网络中的干扰为目标进行优化，使所有用户都能同时进行无干扰通信。本发明核心过程分为两步，第一步，在发射节点的Gl固定时，选取接收节点k的接收矩阵Uk的目的是调整接收节点k的干扰子空间的方向，使来自其他发射节点的干扰与接收节点k的干扰子空间的欧氏距离的平方和最小。第二步，在接收节点的接收矩阵Uk选取固定时，各个接收节点的干扰子空间都确定，整个系统总的干扰功率F保持不变，然后通过选取发射节点l的Gl来调整发射节点l发送信号的方向，以使得发射节点l自己到达各接收节点的干扰子空间的欧氏距离的平方和最小，从而使整个系统总干扰功率F最小化。
【专利说明】一种迭代干扰对齐方法
【技术领域】
[0001]本明属移动通信【技术领域】，具体涉及一种在不同网络之间干扰对齐的方法，该方法以消除增加网络中的干扰为目标进行优化，使所有用户都能同时进行无干扰通信。
【背景技术】
[0002]干扰对齐(Interference Alignment, IA)是多用户干扰网络中提高信道容量的有效方法。不同于忽略干扰、解码消除干扰和正交接入消除干扰等处理方法，IA通过预编码技术将干扰压缩在接收端的干扰子空间中，从而消除干扰对期望信号的影响。不论干扰网络中有多少干扰用户，通过使用IA，所有的用户都可以同时进行无干扰的通信，并且使系统获得最大自由度(Degree Of Freedom, D0F),从而使系统容量显著提高。
[0003]IA方案可以通过在时域、频域和空域进行符号扩展来实现，并使每个维度的DOF接近理论上限。基于软件无线电平台的试验也证实了 IA可以获得明显的系统容量提升。大量关于IA的研究包括如何在有限的符号扩展中获得更多的D0F、如何达到IA的新方案以及获得IA的信道估计开销和信道估计的误差对IA的影响。
[0004]多输入多输出(Multiple-1nput Multiple_0utput,MIM0)技术是高速无线网络的一种有效选择。IA和MIMO的结合能显著地提升系统的容量。当今的无线产品的天线配置数量持续增加，同时基站、桌面电脑、温度传感器和光传感器等使得无线设备变得更加多样性。未来的无线通信网络将包括大量配备不同天线数的接入点(Access Point，AP)和服务提供设备。频谱资源的短缺必定导致相邻环境中的很多无线通信设备使用相同的频谱，尽管干扰对齐技术有效地解决了同一个干扰网络中不同用户的干扰问题，但不同干扰网络相互之间的同频干扰仍然是问题。
[0005]在原有MMO多用户网络中通过IA实现多用户正常无干扰通信的情况下，增加网络中的用户可以通过增加发射天线使得原有网络中的用户的正常通信不受影响，但增加网络中用户相互之间的干扰和来自网络用户的干扰是影响增加网络中用户通信的主要因素。新增用户一个一个地逐次不断接入要求每次接入的新增用户的天线数都要比上次接入的新增用户的天线数增加以达到既不影响原有网络中用户的通信，也可以使新增用户的通信不受干扰。本发明要提出一种新方法，使新增用户能够在同时接入的情况，不影响原有网络中的用户。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种使新增的干扰网络既能使用相同的频谱资源又不影响其他原有的已对齐的干扰网络的方法。该方法以消除增加网络中的干扰为目的进行优化，使所有的用户都能同时进行无干扰的通信。
[0007]为了方便地描述本发明的内容，首先对本发明中所使用的符号进行说明:
[0008]Ah表示矩阵A的共轭转置矩阵，At表示矩阵的转置矩阵，A—1表示矩阵A的逆矩阵，rank(A)表示矩阵A的秩，tr(A)表示矩阵A的迹，[A]m，n表示矩阵A的第m行第η列的元素，Inxn表示NXN的单位矩阵。
[0009]为了方便数学描述，本发明中的数据量和天线数量都采用对称配置，即，当在已有网络中所有的发射节点配置M个天线，所有的接收节点配置N个天线，每个发射节点都只有d个数据需要同时发送到相应的接收节点，那么，在增加网络中，所有的发射节点都配置相同的Ms个天线，所有的接收节点都配置相同的Ns个天线，每个发射节点都只有ds个数据需要同时发送到相应的接收节点。
[0010]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0011]一种迭代干扰对齐方法，具体包括如下步骤:
[0012]S1、初始化所有增加网络中的发射节点的子成形矩阵G1 (1=1，2，…，S)，G1的维度为(Ms-Kd) X ds,并且 G1 满足 G!!G: 1Ji ；
[0013]S2、固定所有的 G1 (1=1，2，-",S)
[0014]S3、固定所有的Uk(k=l，2，…，S)，其中，Uk是接收节点k的接收矩阵；
[0015]S4、重复进行S2和S3，直到G1和Uk收敛；
[0016]进一步地，SI所述初始化所有增加网络中的发射节点的子成形矩阵G1包括以下步骤:
[0017]S11、增加网络中的发射节点天线数Ms满足Ms_Kd>ds，已有网络中的每个发射节点都有d个数据需要同时发送至相应的接收节点，其中，K是已有网络中发射节点和接收节点个数；
[0018]S12、增加网络中的发射节点的发射矩阵需要满足^^=(| f其中，=
I?I 2
H1, Ni是接收节点i配置的天线个数，V1发射矩阵，U1接收矩阵；
[0019]513、令^^ ======= 0Λχ4 4导到Hl的右奇异向量组，由于Ms_Kd>ds，则T1有Ms-Kd个正交
的列向量，令V1=T1G1，则可以通过选择G1使得既满足增加网络中的用户不会影响已有网络中的用户，又可以优化增加网络。
[0020]本发明的有益效果是:本发明为了使新的干扰网络既使用与已有网络相同的频谱资源又不影响其他的原来已经对齐的干扰网络提出了一种不同的网络之间的干扰对齐的迭代算法，将增加网络中的接收节点的接收空间分解为期望信号子空间和干扰字空间。该方法特别适合当增加网络中的所有用户占用已有网络已经使用的频谱时，通过正确地配置新接入用户的发射天线和接收天线，来达到使所用用户同时进行无干扰通信的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明的计算流程图。
[0022]图2为本发明的K个用户的MMO干扰信道和S个用户的MMO干扰信道的相互影响模型。
[0023]图3为一个新增接入用户在不同方法下系统容量比较仿真图。
[0024]图4为新增网络中3个用户系统容量在不同方法下的性能比较仿真图。
【具体实施方式】[0025]下面结合附图来说明本发明的【具体实施方式】:
[0026]如图2所示，在K个用户的干扰网络中，K个发射节点分别独立地同时发送到K个接收节点，同时有S个用户的干扰网络要和K个用户的干扰网络共同使用相同的频谱。图2中标号为用户I到用户K代表原有网络中的用户，图2中标号为用户K+1到用户K+S表示新增网络中的用户。发射节点和接收节点分别配置Mj和Ni个天线。发射节点有Cli个数据要同时发送给接收节点，不同用户之间的数据不共享。发射节点和接收节点之间的信道矩阵是Hijt5接收节点既可以接收到期望的信号，也可以接收到来自其他发射点的干扰信号。
[0027]所有用户数据X」，其中，j=l, 2，…，K+S通过相应的预编码发送矩阵Vj及信道Hij到达接收节点i后的接收信号Yi为
[0028]
【权利要求】
1.一种迭代干扰对齐方法，其特征在于，具体步骤如下: 51、初始化所有增加网络中的发射节点的子成形矩阵G1(1=1，2，…，S)，G1的维度为(Ms-Kd) X ds，并且 G1 满足
2.根据权利要求1所述一种迭代干扰对齐方法，其特征在于:S1所述初始化所有增加网络中的发射节点的子成形矩阵G1包括以下步骤: `511、增加网络中的发射节点天线数札满足Ms-Kd>ds，已有网络中的每个发射节点都有d个数据需要同时发送至相应的接收节点，其中，K是已有网络中发射节点和接收节点个数； `512、增加网络中的发射节点的发射矩阵需要满Mjsf，其中，
【文档编号】H04L1/06GK103580745SQ201310470585
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月10日 优先权日:2013年10月10日
【发明者】岳光荣, 罗志刚, 李卿, 陈雷 申请人:电子科技大学