CoMP-JP系统中基于SLNR的波束赋形方法
【专利摘要】CoMP-JP系统中基于SLNR的波束赋形方法，属于移动通信系统中的波束赋形领域。解决了SLNR在多流传输时，子流间误码性能不平衡的问题。步骤一：对每个用户采用现有的SLNR预编码算法得到原预编码向量及原预编码矩阵；步骤二：对每个用户依据步骤一得到的原预编码向量及基于消除流间差异与流间干扰两个准则，求出加权系数，进而构造线性变换的表示矩阵；步骤三：以原预编码向量作为基底，利用所得到的构造线性变换的表示矩阵对原预编码矩阵进行线性变换，构造一组新的预编码向量，进而得出WSLNR预编码矩阵；步骤四：利用获得的WSLNR预编码矩阵进行信号赋形，完成对原预编码向量的赋形。它主要用于通信领域的波束赋形技术上。
【专利说明】CoMP-JP系统中基于SLNR的波束赋形方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于移动通信系统中的波束赋形领域，具体涉及一种基于线性变换的应用 于多小区多流联合处理系统的一种预编码算法。
【背景技术】
[0002] CoMP是LTE-A系统中一种有效地小区间干扰协调技术，利用多个基站共享物理传 输资源等信息，相互协同传输或者联合调度，对数据的无线传输进行优化，实现多基站同时 参与同UE终端的通信。CoMP是MM0技术在多小区下的应用，通过多小区之间的干扰处理 来实现同频组网和小区间干扰的抑制或消除。联合处理技术是下行CoMP的一种常用方案， 可将其他小区的干扰信号转化为本小区的有用信号。多个基站通过X2接口共享边缘用户 的数据信息和信道信息，组成一个地理位置上分开的的网络MM0,进而实现对边缘用户信 号的联合预处理，参见图1。
[0003]MM0技术能在不增加带宽的基础上增加频谱利用率和信道容量，成为了 LTE-Advanced的关键技术之一。多用户MMO(MU-MMO)技术可以利用相同的资源块为多个 用户服务，这一特点也使之成为了CoMP技术的实现基础。基于信泄躁比最大化（Signal-t o-leakage-and-noise-ratio,SLNR)以低算法复杂度实现较高的系统容量和较低的平均误 比特率，不受发射天线数目与接收天线数目的限制，从而能够在复杂度和系统性能间获得 较好的折中，因此作为最为主流的预编码算法被广泛研究。但是，SLNR算法应用在多流传 输系统时，各并行子流间的等效信道增益不平衡，而多流系统的误码性能主要由最坏那一 路数据流所决定，故多流传输的整体误码性能受限于这种流间差异。本发明将针对SLNR算 法的这一问题提出改进方案，基于线性变换的方法，以原预编码向量为基底，在最大化SLNR 的线性空间里，通过原预编码向量的彼此加权，构造新的预编码向量，以平衡各子流间的误 码性能，从而优化多流传输系统的平均误码性能。由于算法的核心思想是通过原预编码向 量的加权实现，故命名WSLNR(Weighted-SLNR)。
[0004] 多流系统模型如下：
[0005] 首先考虑下行单基站同K个用户通信的情况。假设基站端有NT根发射天线，用户 k的接收天线个数为NK，sk(n)eCUX1表示用户k(k彡K)在第n时刻传输的符号，每个用户 可以支持一个或多个数据流，独立数据流的个数由u(u<NK)表示，为了简化表达，假设所 有用户支持的数据流数都为u。sk(n)在进入传输信道之前被乘以一个维度为NTXu预编码 矩阵，则最终的发送信号x(n)可以表示为：
【权利要求】
1. CoMP-JP系统中基于SLNR的波束赋形方法，其特征在于，该方法包括如下步骤： 步骤一：对每个用户采用现有的SLNR预编码算法得到原预编码向量及原预编码矩阵； 步骤二：对每个用户依据步骤一得到的原预编码向量及基于消除流间差异与流间干扰 两个准则，求出加权系数，进而构造线性变换的表示矩阵； 步骤三：以原预编码向量作为基底，利用所得到的构造线性变换的表示矩阵对原预编 码矩阵进行线性变换，构造一组新的预编码向量，进而得出WSLNR预编码矩阵； 步骤四：利用获得的WSLNR预编码矩阵进行信号赋形，完成对原预编码向量的赋形。
2. 根据权利要求1所述的CoMP-JP系统中基于SLNR的波束赋形方法，其特征在于，所 述步骤一中的原预编码矩阵为<
其中，
存在NtXNt维可逆矩阵Tk，使得
/ % 0# 其中，At = '· 表示NtXNt维对角矩阵，矣$…A代表矩阵束
一义特征值， 其中，Tr表示矩阵的迹，（)Η表示矩阵的共轭转置，（)τ表示矩阵的转置，Cpxtl表示PXq维的复数域矩阵，tv表示NtXNt维单位矩阵，《,表示用户k的预编码矩阵，Hk表示用户的 信道矩阵，/Zi表示用户k的干扰矩阵，u表示独立数据流数，Nt表示总的发射天线数，Nk表 示每个用户的接收天线数，〇k表示用户k的噪声功率。
3. 根据权利要求2所述的CoMP-JP系统中基于SLNR的波束赋形方法，其特征在于，对 于双流传输系统，选取Tk的前两列作为原预编码矩阵坤￥"，对用户k来说，两个并行的数据 流所对应的预编码向量分别设为Olu和，即
其中，对用户k来说，两个并行的数据流所对应的预编码向量分别设为Colu和ωΜ，i3k 是使原预编码矩阵满足发射功率约束II?k|I2 = 2的权值系数，I2表示2X2维单位矩阵。
4. 根据权利要求3所述的CoMP-JP系统中基于SLNR的波束赋形方法，其特征在于，步 骤二中构造线性变换的表示矩阵的具体步骤如下：
则线性变换的表示矩阵表示矩阵f为：
其中，fn为表示矩阵表示矩阵f的第一行第一列数据，f21为表示矩阵表示矩阵f的第 一行第二列数据，f12为表示矩阵表示矩阵f的第二行第一列数据，f22为表示矩阵表示矩阵 f的第二行第二列数据。
5. 根据权利要求4所述的CoMP-JP系统中基于SLNR的波束赋形方法，其特征在于，步 骤三中以原预编码向量作为基底，利用所得到的构造线性变换的表示矩阵对原预编码矩阵 进行线性变换，构造一组新的预编码向量，进而得出WSLNR预编码矩阵的具体过程为： 通过公式 Fk, 1 - i'll ω k，l+fl2 ω k，2， 及 Fk，2 - f21 ω k，1+：^22 ω k，2， 获得新的预编码向量Flu和Ft2，再根据新的预编码向量Flu和Ft2得出WSLNR预编码 矩阵Fk，
6. 根据权利要求3所述的CoMP-JP系统中基于SLNR的波束赋形方法，其特征在于，所 述的COkl和Cok2分别对应特征值λi和λ2，且λi彡λ2。
7. 根据权利要求2所述的CoMP-JP系统中基于SLNR的波束赋形方法，其特征在于，对 于四流传输系统，选取Tk的前四列作为原预编码矩阵4#，对用户k来说，四个并行的数据 流所对应的预编码向量分别设为，则
其中，β^是使预编码矩阵满足发射功率约束IIωkI12 = 4的权值系数，I4表示4X4 维单位矩阵。
8. 根据权利要求6所述的CoMP-JP系统中基于SLNR的波束赋形方法，其特征在于，步 骤二中构造线性变换的表示矩阵的具体步骤如下：
则线性变换的表示矩阵表示矩阵P为：
其中，f/表示新构造的预编码向量中'加权系数的模值，f2'表示新构造的预 编码向量中加权系数的模值，f3'表示新构造的预编码向量中c〇ky加权系数的模 值，f/表示新构造的预编码向量中加权系数的模值。
9. 根据权利要求7所述的CoMP-JP系统中基于SLNR的波束赋形方法，其特征在于，步 骤三中以原预编码向量作为基底，利用所得到的构造线性变换的表示矩阵对原预编码矩阵 进行线性变换，构造一组新的预编码向量，进而得出WSLNR预编码矩阵的具体过程为： 通过公式 Fk, I - f 1 ω k, I +f 2 ω k，2 +f 3 ω k, 3 +f 4 ω k，4、 Fk，2 - f I ω k, I _f 2 ω k, 2 +f 3 ω k, 3 _f 4 ω k，4、 Fk, 3 - f I ω k, I +f 2 ω k，2 _f 3 ω k, 3 _f 4 ω k，4、 Fk，4 - _f I ω k, I +f 2 ω k,2 +f 3 ω k, 3 ~^4ω k, 4， 获得新的预编码向量Flu'、Fk，2'、Fk，3'和Ft4'，再根据新的预编码向量Flu'、Fk，2'、Fk,3'和Fk,/得出WSLNR预编码矩阵Fk'，
10.根据权利要求7所述的CoMP-JP系统中基于SLNR的波束赋形方法，其特征在于， 所述的《k,/、c〇k,2,、c〇k3,和ω,,/对应的特征值分别为λ/、λ2'、λ3'、λ/，且 λ 彡λ 2'彡λ 彡λi'。
【文档编号】H04B7/06GK104467936SQ201410798332
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月19日 优先权日:2014年12月19日
【发明者】吴玮, 田纯阳, 吴宣利, 刘宇琦, 沙学军, 李卓明, 刘井安 申请人:哈尔滨工业大学