无线通信方法、宏基站和微基站与流程

本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种无线通信方法、宏基站和微基站。

背景技术：

移动宽带网络与日俱增的用户速率需求使得宏微组网成为一种趋势，宏微组网即通过宏基站(Macro Base Station)和微基站(Pico Base Station)共同覆盖组网的方式，微基站也称为小基站，微基站作用是进行盲点、热点容量及覆盖增强。宏基站和微基站之间可以采用有线回程连接和/或无线回程连接进行通信。

在无线回程通信上行链路中，通常采用多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，简称MIMO)技术提升频谱利用率。相关技术中，由宏基站根据微基站发送的上行导频信号进行信道估计，得到上行物理信道矩阵，然后，根据上行物理信道矩阵以容量最大化等代价准则遍历预定义的预编码码量化码本集合，获取预编码量化码本，并通过信令的方式在下行信道中将预编码矩阵指示(Precoding Matrix Indicator，简称PMI)发送给微基站，微基站根据PMI从预编码量化码本中选取对应的预编码矩阵，根据预编码矩阵进行上行预编码。

相关技术中，基于码本的预编码机制，由于预编码量化码本的量化会引入干扰，使得上行预编码精度受限，码本无法匹配最优的信道，从而导致上行容量下降。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种无线通信方法、宏基站和微基站，宏基站能够将高精度的上行预编码矩阵发送给微基站，使得上行预编码矩阵能够最优的匹配上行信道，从而提高了上行信道的容量。

本发明第一方面提供一种无线通信方法，包括：

宏基站接收N个微基站分别发送的上行导频信号，N为大于等于2的正整数；

所述宏基站根据接收到的第k个微基站发送的上行导频信号，确定所述第k个微基站的上行物理信道矩阵，k的取值为1，2，……，N；

所述宏基站根据所述N个微基站的上行物理信道矩阵，确定所述N个微基站的上行预编码矩阵；

所述宏基站根据所述第k个微基站的上行物理信道矩阵，确定所述第k个微基站的下行物理信道矩阵；

所述宏基站根据所述第k个微基站的下行物理信道矩阵，得到所述第k个微基站的下行信道的预抵消权值；

所述宏基站使用所述第k个微基站的下行信道的预抵消权值和所述第k个微基站的上行预编码矩阵，对下行导频信号进行预编码后发送给所述第k个微基站，通过预编码使得所述第k个微基站的下行信道的预抵消权值和所述第k个微基站的下行物理信道矩阵抵消掉，所述第k个微基站接收到的下行导频信号中只包括所述第k个微基站的上行预编码矩阵。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

所述宏基站接收所述第k个微基站发送的上行信号，所述上行信号是所述第k个微基站使用所述第k个微基站的上行预编码矩阵对待发送信号进行预编码后的信号；

所述宏基站根据所述第k个微基站的上行物理信道矩阵和所述第k个微基站的上行预编码矩阵，生成所述第k个微基站的上行等效信道矩阵；

所述宏基站根据所述第k个微基站的上行等效信道矩阵和所述上行信号得到所述待发送信号。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述宏基站根据所述第k个微基站的下行物理信道矩阵，得到所述第k个微基站的下行信道的预抵消权值，包括：

所述宏基站使用以下公式计算所述第k个微基站的下行信道的预抵消权值G_k：

G_k＝(H'_k)^H[H'_k(H'_k)^H]^-1，其中，H‘_k为所述第k个微基站的下行物理信道矩阵。

结合第一方面、第一方面的第一种至第二种可能的实现方式中的任意一种，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述宏基站根据所述第k个微基站的上行物理信道矩阵，确定所述第k个微基站的下行物理信道矩阵，包括：

所述宏基站根据所述第k个微基站的上行物理信道矩阵，以及所述第k个微基站的上行信道和下行信道的互异性，得到所述第k个微基站的下行物理信道矩阵。

结合第一方面的第一种至第三种可能的实现方式中的任意一种，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述宏基站根据所述第k个微基站的上行物理信道矩阵和所述第k个微基站的上行预编码矩阵，生成所述第k个微基站的上行等效信道矩阵，包括：

所述宏基站根据如下公式生成所述第k个微基站的上行等效信道矩阵：

其中，H_k为所述第k个微基站的上行物理信道矩阵，W_k为所述第k个微基站的上行预编码矩阵。

结合第一方面、第一方面的第一种至第四种可能的实现方式中的任意一种，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述宏基站根据所述N个微基站的上行物理信道矩阵，确定所述N个微基站的上行预编码矩阵，包括：

在第i次迭代过程中，所述宏基站在确定所述第k个微基站的上行预编码矩阵时，所述宏基站根据除所述第k个微基站之外的其他微基站的上行物理信道矩阵，以及所述其他微基站在第i-1次迭代过程中的上行预编码矩阵，确定所述第k个微基站受到的干扰的干扰强度和干扰方向，其中，k的初始值为1，i的初始值也为1，每个微基站的上行预编码矩阵的初始值为单位矩阵；

所述宏基站根据所述第k个微基站受到的干扰的干扰强度和干扰方向确定所述第k个微基站受到的干扰的干扰权值；

所述宏基站将所述第k个微基站受到的干扰的干扰权值作用到所述第k个微基站的上行信道上，得到所述第k个微基站的上行等效信道矩阵；

所述宏基站根据所述第k个微基站的上行等效信道矩阵，确定所述第k 个微基站在第i次迭代过程中的上行预编码矩阵；

所述宏基站根据所述N个微基站在第i次迭代过程中的上行预编码矩阵，以及所述第N个微基站的上行物理信道矩阵确定第i次迭代结果；

所述宏基站根据所述第i次迭代结果确定是否结束迭代过程；

若确定结束迭代过程，则将第i次迭代过程中的上行预编码矩阵分别作为所述N个微基站的上行预编码矩阵；

若确定不结束迭代过程，则将i加一，进行下一次迭代。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述宏基站根据除所述第k个微基站之外的其他微基站的上行物理信道矩阵，以及所述其他微基站在第i-1次迭代过程中的上行预编码矩阵，确定所述第k个微基站受到的干扰的干扰强度和干扰方向，包括：

所述宏基站根据所述其他微基站的上行物理信道矩阵、所述其他微基站在第i-1次迭代过程中的上行预编码矩阵以及上行干扰的统计协方差矩阵，确定所述其他微基站产生的干扰矩阵；

所述宏基站对所述干扰矩阵进行特征值分解，得到所述第k个微基站受到的干扰的干扰强度和干扰方向。

本发明第二方面提供一种无线通信方法，包括：

微基站向宏基站发送上行导频信号；

所述微基站接收所述宏基站发送的下行导频信号，所述下行导频信号是所述宏基站根据下行信道的预抵消权值和所述微基站的上行预编码矩阵对下行导频信号进行预编码后的信号，通过预编码所述微基站的下行信道的预抵消权值和所述微基站的下行物理信道矩阵抵消掉，所述下行导频信号中只包括所述微基站的上行预编码矩阵；

所述微基站根据接收到的下行导频信号和所述下行导频信号进行信道估计得到所述下行等效信道矩阵，确定所述下行等效信道矩阵为所述微基站的上行预编码矩阵；

所述微基站使用所述上行预编码矩阵对待发送的信号进行预编码后发送给所述宏基站。

本发明第三方面提供一种宏基站，包括：

接收模块，用于接收N个微基站分别发送的上行导频信号，N为大于等 于2的正整数；

第一确定模块，用于根据接收到的第k个微基站发送的上行导频信号，确定所述第k个微基站的上行物理信道矩阵，k的取值为1，2，……，N；

第二确定模块，用于根据所述N个微基站的上行物理信道矩阵，确定所述N个微基站的上行预编码矩阵；

所述第一确定模块，还用于根据所述第k个微基站的上行物理信道矩阵，确定所述第k个微基站的下行物理信道矩阵；

第三确定模块，用于根据所述第k个微基站的下行物理信道矩阵，得到所述第k个微基站的下行信道的预抵消权值；

发送模块，用于使用所述第k个微基站的下行信道的预抵消权值和所述第k个微基站的上行预编码矩阵，对下行导频信号进行预编码后发送给所述第k个微基站，通过预编码使得所述第k个微基站的下行信道的预抵消权值和所述第k个微基站的下行物理信道矩阵抵消掉，所述第k个微基站接收到的下行导频信号中只包括所述第k个微基站的上行预编码矩阵。

结合第三方面，在第三方面的第一种可能的实现方式中，所述宏基站还包括：生成模块和获取模块；

所述接收模块，还用于接收所述第k个微基站发送的上行信号，所述上行信号是所述第k个微基站使用所述第k个微基站的上行预编码矩阵进行预编码后的信号；

所述生成模块，用于根据所述第k个微基站的上行物理信道矩阵和所述第k个微基站的上行预编码矩阵，生成所述第k个微基站的上行等效信道矩阵；

所述获取模块，用于根据所述第k个微基站的上行等效信道矩阵对所述上行信号进行解调。

结合第三方面或第三方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第二种可能的实现方式中，所述第三确定模块具体用于：

使用以下公式计算所述第k个微基站的下行信道的预抵消权值G_k：

G_k＝(H'_k)^H[H'_k(H'_k)^H]^-1，其中，H‘_k为所述第k个微基站的下行物理信道矩阵。

结合第三方面、第三方面的第一种至第二种可能的实现方式中的任意一 种，在第三方面的第三种可能的实现方式中，所述第一确定模块具体用于：

根据所述第k个微基站的上行物理信道矩阵，以及所述第k个微基站的上行信道和下行信道的互异性，得到所述第k个微基站的下行物理信道矩阵。

结合第三方面的第一种至第三种可能的实现方式中的任意一种，在第三方面的第四种可能的实现方式中，所述生成模块具体用于：

根据如下公式生成所述第k个微基站的上行等效信道矩阵：

其中，H_k为所述第k个微基站的上行物理信道矩阵，W_k为所述第k个微基站的上行预编码矩阵。

结合第三方面、第三方面的第一种至第四种可能的实现方式中的任意一种，在第三方面的第五种可能的实现方式中，所述第二确定模块具体用于：

在第i次迭代过程中，在确定所述第k个微基站的上行预编码矩阵时，根据除所述第k个微基站之外的其他微基站的上行物理信道矩阵，以及所述其他微基站在第i-1次迭代过程中的上行预编码矩阵，确定所述第k个微基站受到的干扰的干扰强度和干扰方向，其中，k的初始值为1，i的初始值也为1，每个微基站的上行预编码矩阵的初始值为单位矩阵；

根据所述第k个微基站受到的干扰的干扰强度和干扰方向确定所述第k个微基站受到的干扰的干扰权值；

将所述第k个微基站受到的干扰的干扰权值作用到所述第k个微基站的上行信道上，得到所述第k个微基站的上行等效信道矩阵；

根据所述第k个微基站的上行等效信道矩阵，确定所述第k个微基站在第i次迭代过程中的上行预编码矩阵；

根据所述N个微基站在第i次迭代过程中的上行预编码矩阵，以及所述第N个微基站的上行物理信道矩阵确定第i次迭代结果；

根据所述第i次迭代结果确定是否结束迭代过程；

若确定结束迭代过程，则将第i次迭代过程中的上行预编码矩阵分别作为所述N个微基站的上行预编码矩阵；

若确定不结束迭代过程，则将i加一，进行下一次迭代。

结合第三方面的第五种可能的实现方式，在第三方面的第六种可能的实现方式中，所述第二确定模块具体用于：

根据所述其他微基站的上行物理信道矩阵、所述其他微基站在第i-1次迭 代过程中的上行预编码矩阵以及上行干扰的统计协方差矩阵，确定所述其他微基站产生的干扰矩阵；

对所述干扰矩阵进行特征值分解，得到所述第k个微基站受到的干扰的干扰强度和干扰方向。

本发明第四方面提供一种微基站，包括：

发送模块，用于向宏基站发送上行导频信号；

接收模块，用于接收所述宏基站发送的下行导频信号，所述下行导频信号是所述宏基站根据下行信道的预抵消权值和所述微基站的上行预编码矩阵对下行导频信号进行预编码后的信号，通过预编码所述微基站的下行信道的预抵消权值和所述微基站的下行物理信道矩阵抵消掉，所述下行导频信号中只包括所述微基站的上行预编码矩阵；

确定模块，用于根据接收到的下行导频信号和所述下行导频信号进行信道估计得到所述下行等效信道矩阵，确定所述下行等效信道矩阵为所述微基站的上行预编码矩阵；

所述发送模块，还用于使用所述上行预编码矩阵对待发送的信号进行预编码后发送给所述宏基站。

本发明实施例提供的无线通信方法、宏基站和微基站，宏基站在获取到预编码矩阵之后，确定第k个微基站的下行物理信道矩阵，根据第k个微基站的下行物理信道矩阵，得到第k个微基站的下行信道的预抵消权值，最后，使用下行信道的预抵消权值和上行预编码矩阵，对下行导频信号进行预编码后发送给第k个微基站，第k个微基站通过信道估计得到下行等效信道矩阵，将下行等效信道矩阵确定为第k个微基站的上行预编码矩阵，并根据上行预编码矩阵进行上行预编码。由于微基站获取到的上行预编码矩阵是没有经过量化的，因此，微基站能够获取到高精度的上行预编码矩阵，使得上行预编码矩阵能够最优的匹配上行信道，从而提高了上行信道的容量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在 不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为无线回程系统的架构示意图；

图2为本发明实施例一提供的无线通信方法的流程图；

图3为本发明实施例二提供的无线通信方法的流程图；

图4为本发明实施例三提供的上行预编码矩阵的计算方法的流程图；

图5为本发明实施例四提供的无线通信方法的流程图；

图6为本发明实施例五提供的宏基站的结构示意图；

图7为本发明实施例六提供的宏基站的结构示意图；

图8为本发明实施例八提供的微基站的结构示意图；

图9为本发明实施例九提供的宏基站的结构示意图；

图10为本发明实施例十提供的微基站的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例的方法应用在无线回程通信中，回程通信即宏基站和微基站之间的通信，图1为无线回程系统的架构示意图，如图1所示，无线回程系统包括：多个宏基站11和多个微基站12。宏基站11的覆盖范围大，微基站12的覆盖范围很小，宏基站11进行主要的覆盖，微基站12用于进行盲点、热点容量及覆盖增强。

图2为本发明实施例一提供的无线通信方法的流程图，如图2所示，本实施例提供的方法可以包括以下步骤：

步骤101、宏基站接收N个微基站分别发送的上行导频信号，N为大于等于2的正整数。

微基站发送的上行导频信号是没有经过预编码的导频信号，每个微基站可以有多个天线端口(Port)，每个天线端口上发送一个上行导频信号，各天线端口上发送的上行导频信号可以通过码分、频分、时分等方式加以区分， 每个基站分配不同的导频信号。

步骤102、宏基站根据接收到的第k个微基站发送的上行导频信号，确定第k个微基站的上行物理信道矩阵，k的取值为1，2，……，N。

宏基站根据微基站发送的上行导频信号通过信道估计方法得到各微基站的上行物理信道矩阵，其中，微基站的上行物理信道矩阵是指宏基站与微基站之间未做预编码加权的物理信道矩阵，第k个微基站的上行物理信道矩阵用H_k表示。

步骤103、宏基站根据N个微基站的上行物理信道矩阵，确定N个微基站的上行预编码矩阵。

微基站的上行预编码矩阵是指微基站的上行信道的预编码矩阵，宏基站可以根据每个微基站的上行物理信道矩阵，以各层和容量最大化或近似准则作常规的SU-MIMO预编码方法获取每个微基站的上行预编码矩阵，或者，宏基站根据各微基站的上行物理信道矩阵，以各层和容量最大化或近似准则作MU-MIMO预编码方法获取每个微基站的上行预编码矩阵。

步骤104、宏基站根据第k个微基站的上行物理信道矩阵，确定第k个微基站的下行物理信道矩阵。

宏基站可以利用第k个微基站的上行物理信道矩阵，以及上行信道和下行信道的互异性得到第k个微基站的下行物理信道矩阵。对于时分双工(Time Division Duplexing，简称TDD)系统，宏基站计算第k个微基站的上行物理信道矩阵的转置矩阵，确定第k个微基站的上行物理信道矩阵的转置矩阵为第k个微基站的下行物理信道矩阵。第k个微基站的下行物理信道矩阵用H‘_k表示，则H‘_k的维度为其中，表示第k个微基站的天线数量，N_BS表示宏基站的天线数量。

步骤105、宏基站根据第k个微基站的下行物理信道矩阵，得到第k个微基站的下行信道的预抵消权值。

预抵消权值的作用抵消是抵消第k个微基站的下行物理信道矩阵，抵消后第k个微基站接收到的下行导频信号中只包括第k个微基站的上行预编码矩阵，第k个微基站通过信道估计就能够获取到上行预编码矩阵。如果不进行抵消，宏基站直接使用上行预编码矩阵进行下行预编码，那么第k个微基站接收到的下行导频信号是上行预编码矩阵、下行物理信道矩阵以及下行导 频信号的叠加，微基站通过信道估计无法将上行预编码矩阵、下行物理信道矩阵区分开，因此，无法得到上行预编码矩阵。本实施例中，宏基站根据第k个微基站的下行物理信道矩阵，得到第k个微基站的下行信道的预抵消权值，然后，使用第k个微基站的下行信道的预抵消权值和上行预编码矩阵进行预编码。

一种实现方式中，宏基站可以使用以下公式计算第k个微基站的下行信道的预抵消权值G_k：

G_k＝(H'_k)^H[H'_k(H'_k)^H]^-1，其中，H‘_k为第k个微基站的下行物理信道矩阵，G_k成立需要满足以下条件：宏基站的天线数量不小于第k个微基站的天线数量。但是，可以理解的是，第k个微基站的下行信道的预抵消权值G_k的具体形式并不限于上述公式，还可以通过其他方式计算。

步骤106、宏基站使用第k个微基站的下行信道的预抵消权值和第k个微基站的上行预编码矩阵，对下行导频信号进行预编码后发送给第k个微基站。

通过预编码使得第k个微基站的下行信道的预抵消权值和第k个微基站的下行物理信道矩阵抵消掉，第k个微基站接收到的下行导频信号中只包括第k个微基站的上行预编码矩阵。

可以将第k个微基站的上行预编码矩阵W_k作为第1级加权，将第k个微基站的下行信道的预抵消权值G_k作为第2级加权的分级加权进行预编码，宏基站预编码后的信号表示为G_kW_ks，s表示下行导频信号。预编码后的信号经过第k个微基站的下行信道传输，则第k个微基站接收到的下行导频信号表示为y_k＝H‘_kG_kW_ks+u，u表示下行信道的干扰。将G_k＝(H'_k)^H[H'_k(H'_k)^H]^-1带入y_k得到：

通过公式可以得到其中，表示第k个微基站的下行等效信道矩阵。微基站在接收到下行导频信号后，根据下行导频信号后和下行导频信号s进行信道估计得到和u，由于因此，第k个微基站直接估计得到的作为上 行预编码矩阵W_k，然后，根据上行预编码矩阵W_k进行上行预编码。

现有技术中，宏基站在获取到上行预编码矩阵后，会进行预编码矩阵的量化，得到上行预编码矩阵对应的码本，然后，通过信令将码本发送给微基站，预编码矩阵的量化会引入误差，导致预编码矩阵的精度低。而本实施例中，宏基站在获取到预编码矩阵之后，并不进行预编码矩阵的量化，而是根据第k个微基站的上行物理信道矩阵，确定第k个微基站的下行物理信道矩阵，根据所述第k个微基站的下行物理信道矩阵，得到第k个微基站的下行信道的预抵消权值，最后，使用第k个微基站的下行信道的预抵消权值和第k个微基站的上行预编码矩阵，对下行导频信号进行预编码后发送给第k个微基站，由于通过预编码第k个微基站的下行信道的预抵消权值和第k个微基站的下行物理信道矩阵抵消掉，使得第k个微基站接收到的下行导频信号中只包括第k个微基站的上行预编码矩阵，从而能够将上行预编码矩阵发送给微基站。由于宏基站发送的上行预编码矩阵是没有经过量化的，因此，微基站能够获取到高精度的上行预编码矩阵，使得上行预编码矩阵能够最优的匹配上行信道，从而提高了上行信道的容量。

图3为本发明实施例二提供的无线通信方法的流程图，如图3所示，本实施例提供的方法包括以下步骤：

步骤201、宏基站接收N个微基站分别发送的上行导频信号，N为大于等于2的正整数。

步骤202、宏基站根据接收到的第k个微基站发送的上行导频信号，确定第k个微基站的上行物理信道矩阵，k的取值为1，2，……，N。

步骤203、宏基站根据N个微基站的上行物理信道矩阵，确定N个微基站的上行预编码矩阵。

步骤204、宏基站根据第k个微基站的上行物理信道矩阵，确定第k个微基站的下行物理信道矩阵。

步骤205、宏基站根据第k个微基站的下行物理信道矩阵，得到第k个微基站的下行信道的预抵消权值。

步骤206、宏基站使用第k个微基站的下行信道的预抵消权值和第k个微基站的上行预编码矩阵，对下行导频信号进行预编码后发送给第k个微基站。

通过预编码使得第k个微基站的下行信道的预抵消权值和第k个微基站 的下行物理信道矩阵抵消掉，第k个微基站接收到的下行导频信号中只包括第k个微基站的上行预编码矩阵。

步骤201-206的具体实现方式可参照实施例一步骤101-106的实现方式，这里不再赘述。

步骤207、宏基站接收第k个微基站发送的上行信号，上行信号是第k个微基站使用第k个微基站的上行预编码矩阵对待发送信号进行预编码后的信号。

第k个微基站在接收到宏基站发送的下行导频信号后，进行信道估计得到下行等效信道矩阵，将下行等效信道矩阵作为上行预编码矩阵，然后，第k个微基站使用上行预编码矩阵对待发送的信号进行预编码后通过第k个微基站的上行信道发送给宏基站，宏基站接收第k个微基站发送的上行信号。宏基站接收到的第k个微基站发送的上行信号可以表示为：

y′_k＝H_kW_ks′+u，其中，H_k表示第k个微基站的上行物理信道矩阵，W_k表示第k个微基站的上行预编码矩阵，s′表示待发送信号，u表示第k个微基站的上行信道的干扰。

步骤208、宏基站根据第k个微基站的上行物理信道矩阵和第k个微基站的上行预编码矩阵，生成第k个微基站的上行等效信道矩阵。

第k个微基站的上行等效信道矩阵表示为：

步骤209、宏基站根据第k个微基站的上行等效信道矩阵和上行信号得到待发送信号。

宏基站根据y′_k＝H_kW_ks′+u和进行数据解调得到待发送信号s′。

本实施例中，宏基站接收第k个微基站发送的上行信号，上行信号是第k个微基站使用第k个微基站的上行预编码矩阵进行预编码后的信号，根据第k个微基站的上行物理信道矩阵和第k个微基站的上行预编码矩阵，生成第k个微基站的上行等效信道矩阵，并根据第k个微基站的上行等效信道矩阵对上行信号进行解调，从而能够成功解调微基站发送的上行信号。由于上行信号是微基站使用宏基站发送的上行预编码矩阵进行预编码后的信号，因此，使得上行预编码矩阵能够最优的匹配上行信道，从而提高了上行信道的容量。

基于码本的预编码机制，除了上述提到的由于预编码矩阵的量化会引入误差，导致预编码矩阵的精度低的问题，还有一个缺点：可用的预编码码本 数目一般受限，使得多用户MIMO无法有效协作，存在多用户干扰问题。尤其是在多用户高阶MIMO中，用户间干扰更为严重。为了解决多用户间的干扰问题，在上述实施例一和实施例二的基础上，本发明实施例三中提供一种上行预编码矩阵的计算方法，能够对上行多用户间干扰作有效的预处理及协作，提升上行多用户空分复用率及谱效率。图4为本发明实施例三提供的上行预编码矩阵的计算方法的流程图，如图4所示，本实施例提供的方法包括以下步骤：

步骤301、在第i次迭代过程中，宏基站在确定第k个微基站的上行预编码矩阵时，宏基站根据除第k个微基站之外的其他微基站的上行物理信道矩阵，以及其他微基站在第i-1次迭代过程中的上行预编码矩阵，确定第k个微基站受到的干扰的干扰强度和干扰方向，其中，k的初始值为1，i的初始值也为1，每个微基站的上行预编码矩阵的初始值为单位矩阵。

一种实现方式中，宏基站根据其他微基站的上行物理信道矩阵、其他微基站在第i-1次迭代过程中的上行预编码矩阵以及上行干扰的统计协方差矩阵，确定第k个微基站受到的干扰的干扰矩阵；然后，对干扰矩阵进行特征值分解，得到第k个微基站受到的干扰的干扰强度和干扰方向。

其中，第k个微基站受到的干扰的干扰矩阵可以通过如下公式计算：j＝1,2,……，N，且j≠k,H_j表示第j个微基站的上行物理信道矩阵，表示第j个微基站在第i-1次迭代过程中的上行预编码矩阵，I表示上行干扰的统计协方差矩阵。

干扰矩阵进行特征值分解之后可以表示为其中，U_k为第k个微基站受到的干扰的干扰方向，D_k为第k个微基站受到的干扰的干扰强度。

以N等于2为例，即共有两个微基站，则在第一次迭代过程中，宏基站接收到的信号为表示第一次迭代过程中第1个微基站的上行物理信道矩阵，表示第一次迭代过程中第1个微基站的上行物理信道矩阵，u表示第1个微基站的上行干扰。宏基站通过各层和容量最大化或近似准则作常规的SU-MIMO预编码方法获取具体方法包括但不限于信道特征分解及功率注水等，假设预编码后可复用的空分层数N_L，则的维度为表示第1个微基站的天线数量。

在得到之后，宏基站根据上述公式得到然后对R₁进行特征值分解：EVD(R₁)＝U₁D₁U₁^H，其中，U₁表示第1个微基站受到的干扰方向，D₁表示第1个微基站受到的干扰强度。

步骤302、宏基站根据第k个微基站受到的干扰的干扰强度和干扰方向确定第k个微基站受到的干扰的干扰权值。

干扰权值具体可以通过以下方式计算：U_k为第k个微基站受到的干扰的干扰方向，D_k为第k个微基站受到的干扰的干扰强度。

步骤303、宏基站将第k个微基站受到的干扰的干扰权值作用到第k个微基站的上行信道上，得到第k个微基站的上行等效信道矩阵。

第k个微基站的上行等效信道矩阵可以通过如下公式计算：H_k第k个微基站的上行信道的信道矩阵，G_k表示第k个微基站受到的干扰的干扰权值。

步骤304、宏基站根据第k个微基站的上行等效信道矩阵，确定第k个微基站在第i次迭代过程中的上行预编码矩阵。

第k个微基站在第i次迭代过程中的上行预编码矩阵可以表示为：表示以作为信道矩阵并且加性噪声协方差为单位阵条件下的单用户预编码矩阵计算方法。

步骤305、宏基站根据N个微基站在第i次迭代过程中的上行预编码矩阵，以及第N个微基站的上行物理信道矩阵确定第i次迭代结果。

第i次迭代结果可以用容量和表示，其中，容量和可以通过如下公式计算：运算符|·|表示计算矩阵的行列式。

步骤306、宏基站根据第i次迭代结果确定是否结束迭代过程。

具体的，可以将第i次迭代过程中的容量和与设置的期望值进行比较，若第i次迭代过程中的容量和大于或等于期望值，则确定结束迭代过程，执行步骤307，若第i次迭代过程中的容量和小于期望值，则确定不结束迭代过程，执行步骤308。或者，将第i次迭代过程中的容量和与第i-1次迭代过程中的容量和进行比较，若两次迭代过程中的容量和的差异小于预设值，则确定结束迭代过程，若两次迭代过程中的容量和的差异大于或等于预设值，则 确定不结束迭代过程。

步骤307、将第i次迭代过程中的上行预编码矩阵分别作为N个微基站的上行预编码矩阵。

步骤308、将i加一，进行下一次迭代。

本实施例中，宏基站交替的将某个微基站发送的信号作为目标信号，将其他微基站发送的信号作为干扰，确定多用户干扰情况下各个微基站的上行预编码矩阵，从而能够对上行多用户间干扰作有效的预处理及协作，提升上行多用户空分复用率及谱效率，进一步提示上行信道的容量。

图5为本发明实施例四提供的无线通信方法的流程图，如图5所示，本实施例提供的方法包括以下步骤：

步骤401、微基站向宏基站发送上行导频信号。

微基站发送的上行导频信号没有经过预编码。

步骤402、微基站接收宏基站发送的下行导频信号，下行导频信号是宏基站根据下行信道的预抵消权值和微基站的上行预编码矩阵对下行导频信号进行预编码后的信号，通过预编码微基站的下行信道的预抵消权值和微基站的下行物理信道矩阵抵消掉，下行导频信号中只包括微基站的上行预编码矩阵。

步骤403、微基站根据接收到的下行导频信号和下行导频信号进行信道估计得到下行等效信道矩阵，确定下行等效信道矩阵为微基站的上行预编码矩阵。

步骤404、微基站使用上行预编码矩阵对待发送的信号进行预编码后发送给宏基站。

本实施例的具体实现方式可参照实施例二的相关描述，这里不再赘述。

本实施例中，微基站接收宏基站发送的下行导频信号，根据接收到的下行导频信号和下行导频信号进行信道估计得到下行等效信道矩阵，确定下行等效信道矩阵为微基站的上行预编码矩阵，使用上行预编码矩阵对待发送的信号进行预编码后发送给宏基站。由于上行信号是微基站使用宏基站发送的上行预编码矩阵进行预编码后的信号，因此，使得上行预编码矩阵能够最优的匹配上行信道，从而提高了上行信道的容量。

图6为本发明实施例五提供的宏基站的结构示意图，如图6所示，本实 施例提供的宏基站包括：接收模块21、第一确定模块22、第二确定模块23、第三确定模块24和发送模块25。

其中，接收模块21，用于接收N个微基站分别发送的上行导频信号，N为大于等于2的正整数；

第一确定模块22，用于根据接收到的第k个微基站发送的上行导频信号，确定所述第k个微基站的上行物理信道矩阵，k的取值为1，2，……，N；

第二确定模块23，用于根据所述N个微基站的上行物理信道矩阵，确定所述N个微基站的上行预编码矩阵；

所述第一确定模块22，还用于根据所述第k个微基站的上行物理信道矩阵，确定所述第k个微基站的下行物理信道矩阵；

第三确定模块24，用于根据所述第k个微基站的下行物理信道矩阵，得到所述第k个微基站的下行信道的预抵消权值；

发送模块25，用于使用所述第k个微基站的下行信道的预抵消权值和所述第k个微基站的上行预编码矩阵，对下行导频信号进行预编码后发送给所述第k个微基站，通过预编码使得所述第k个微基站的下行信道的预抵消权值和所述第k个微基站的下行物理信道矩阵抵消掉，所述第k个微基站接收到的下行导频信号中只包括所述第k个微基站的上行预编码矩阵。

可选的，所述第三确定模块24具体用于：

使用以下公式计算所述第k个微基站的下行信道的预抵消权值G_k：

G_k＝(H'_k)^H[H'_k(H'_k)^H]^-1，其中，H‘_k为所述第k个微基站的下行物理信道矩阵。

可选的，所述第一确定模块具体用于：根据所述第k个微基站的上行物理信道矩阵，以及所述第k个微基站的上行信道和下行信道的互异性，得到所述第k个微基站的下行物理信道矩阵。

本实施例提供的宏基站，可用于执行实施例一的方法，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

图7为本发明实施例六提供的宏基站的结构示意图，如图7所示，本实施例提供的宏基站在图6所示的基础上还包括：生成模块26和获取模块27。

所述接收模块21，还用于接收所述第k个微基站发送的上行信号，所述上行信号是所述第k个微基站使用所述第k个微基站的上行预编码矩阵进行 预编码后的信号；

所述生成模块26，用于根据所述第k个微基站的上行物理信道矩阵和所述第k个微基站的上行预编码矩阵，生成所述第k个微基站的上行等效信道矩阵；

所述获取模块27，用于根据所述第k个微基站的上行等效信道矩阵对所述上行信号进行解调。

可选的，所述生成模块26具体用于：

根据如下公式生成所述第k个微基站的上行等效信道矩阵：

其中，H_k为所述第k个微基站的上行物理信道矩阵，W_k为所述第k个微基站的上行预编码矩阵。

本实施例提供的宏基站，可用于执行实施例二的方法，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

本发明实施例七提供一种宏基站，本实施例的宏基站的结构请参照图7所示的宏基站，在实施例六的基础上，本实施例中，所述第二确定模块23具体用于：

在第i次迭代过程中，在确定所述第k个微基站的上行预编码矩阵时，根据除所述第k个微基站之外的其他微基站的上行物理信道矩阵，以及所述其他微基站在第i-1次迭代过程中的上行预编码矩阵，确定所述第k个微基站受到的干扰的干扰强度和干扰方向，其中，k的初始值为1，i的初始值也为1，每个微基站的上行预编码矩阵的初始值为单位矩阵；

根据所述第k个微基站受到的干扰的干扰强度和干扰方向确定所述第k个微基站受到的干扰的干扰权值；

将所述第k个微基站受到的干扰的干扰权值作用到所述第k个微基站的上行信道上，得到所述第k个微基站的上行等效信道矩阵；

根据所述第k个微基站的上行等效信道矩阵，确定所述第k个微基站在第i次迭代过程中的上行预编码矩阵；

根据所述N个微基站在第i次迭代过程中的上行预编码矩阵，以及所述第N个微基站的上行物理信道矩阵确定第i次迭代结果；

根据所述第i次迭代结果确定是否结束迭代过程；

若确定结束迭代过程，则将第i次迭代过程中的上行预编码矩阵分别作 为所述N个微基站的上行预编码矩阵；

若确定不结束迭代过程，则将i加一，进行下一次迭代。

可选的，在确定所述第k个微基站受到的干扰的干扰强度和干扰方向时，所述第二确定模块具体用于：根据所述其他微基站的上行物理信道矩阵、所述其他微基站在第i-1次迭代过程中的上行预编码矩阵以及上行干扰的统计协方差矩阵，确定所述其他微基站产生的干扰矩阵；对所述干扰矩阵进行特征值分解，得到所述第k个微基站受到的干扰的干扰强度和干扰方向。

本实施例提供的宏基站，可用于执行实施例三的方法，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

图8为本发明实施例八提供的微基站的结构示意图，如图8所示，本实施例提供的微基站包括：发送模块31、接收模块32和确定模块33。

其中，发送模块31，用于向宏基站发送上行导频信号；

接收模块32，用于接收所述宏基站发送的下行导频信号，所述下行导频信号是所述宏基站根据下行信道的预抵消权值和所述微基站的上行预编码矩阵对下行导频信号进行预编码后的信号，通过预编码所述微基站的下行信道的预抵消权值和所述微基站的下行物理信道矩阵抵消掉，所述下行导频信号中只包括所述微基站的上行预编码矩阵；

确定模块33，用于根据接收到的下行导频信号和所述下行导频信号进行信道估计得到所述下行等效信道矩阵，确定所述下行等效信道矩阵为所述微基站的上行预编码矩阵；

所述发送模块31，还用于使用所述上行预编码矩阵对待发送的信号进行预编码后发送给所述宏基站。

本实施例提供的微基站，可用于执行实施例四的方法，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

图9为本发明实施例九提供的宏基站的结构示意图，如图9所示，本实施例提供的宏基站400包括：发射器41、接收器42、处理器43和存储器44，所述发射器41、接收器42、存储器44通过系统总线与所述处理器43连接并通信；所述存储器44，用于存储计算机执行指令；所述处理器43，用于运行所述计算机执行指令。

其中，所述接收器42用于接收N个微基站分别发送的上行导频信号，N 为大于等于2的正整数。

所述处理器43用于：根据接收到的第k个微基站发送的上行导频信号，确定所述第k个微基站的上行物理信道矩阵，k的取值为1，2，……，N；

根据所述N个微基站的上行物理信道矩阵，确定所述N个微基站的上行预编码矩阵；

根据所述第k个微基站的上行物理信道矩阵，确定所述第k个微基站的下行物理信道矩阵；

根据所述第k个微基站的下行物理信道矩阵，得到所述第k个微基站的下行信道的预抵消权值。

所述发射器41用于使用所述第k个微基站的下行信道的预抵消权值和所述第k个微基站的上行预编码矩阵，对下行导频信号进行预编码后发送给所述第k个微基站，通过预编码使得所述第k个微基站的下行信道的预抵消权值和所述第k个微基站的下行物理信道矩阵抵消掉，所述第k个微基站接收到的下行导频信号中只包括所述第k个微基站的上行预编码矩阵。

所述接收器42还用于接收所述第k个微基站发送的上行信号，所述上行信号是所述第k个微基站使用所述第k个微基站的上行预编码矩阵对待发送信号进行预编码后的信号；

所述处理器43还用于：根据所述第k个微基站的上行物理信道矩阵和所述第k个微基站的上行预编码矩阵，生成所述第k个微基站的上行等效信道矩阵；根据所述第k个微基站的上行等效信道矩阵和所述上行信号得到所述待发送信号。

可选的，所述处理器43根据所述第k个微基站的下行物理信道矩阵，得到所述第k个微基站的下行信道的预抵消权值，具体为：

使用以下公式计算所述第k个微基站的下行信道的预抵消权值G_k：

G_k＝(H'_k)^H[H'_k(H'_k)^H]^-1，其中，H‘_k为所述第k个微基站的下行物理信道矩阵。

可选的，所述处理器43根据所述第k个微基站的上行物理信道矩阵，确定所述第k个微基站的下行物理信道矩阵，具体为：

根据所述第k个微基站的上行物理信道矩阵，以及所述第k个微基站的上行信道和下行信道的互异性，得到所述第k个微基站的下行物理信道矩阵。

可选的，所述处理器43根据所述第k个微基站的上行物理信道矩阵和所述第k个微基站的上行预编码矩阵，生成所述第k个微基站的上行等效信道矩阵，具体为：

根据如下公式生成所述第k个微基站的上行等效信道矩阵：

其中，H_k为所述第k个微基站的上行物理信道矩阵，W_k为所述第k个微基站的上行预编码矩阵。

可选的，所述处理器43根据所述N个微基站的上行物理信道矩阵，确定所述N个微基站的上行预编码矩阵，具体为：

在第i次迭代过程中，在确定所述第k个微基站的上行预编码矩阵时，所述宏基站根据除所述第k个微基站之外的其他微基站的上行物理信道矩阵，以及所述其他微基站在第i-1次迭代过程中的上行预编码矩阵，确定所述第k个微基站受到的干扰的干扰强度和干扰方向，其中，k的初始值为1，i的初始值也为1，每个微基站的上行预编码矩阵的初始值为单位矩阵；

根据所述第k个微基站受到的干扰的干扰强度和干扰方向确定所述第k个微基站受到的干扰的干扰权值；

将所述第k个微基站受到的干扰的干扰权值作用到所述第k个微基站的上行信道上，得到所述第k个微基站的上行等效信道矩阵；

根据所述第k个微基站的上行等效信道矩阵，确定所述第k个微基站在第i次迭代过程中的上行预编码矩阵；

根据所述N个微基站在第i次迭代过程中的上行预编码矩阵，以及所述第N个微基站的上行物理信道矩阵确定第i次迭代结果；

根据所述第i次迭代结果确定是否结束迭代过程；

若确定结束迭代过程，则将第i次迭代过程中的上行预编码矩阵分别作为所述N个微基站的上行预编码矩阵；

若确定不结束迭代过程，则将i加一，进行下一次迭代。

可选的，所述处理器43根据除所述第k个微基站之外的其他微基站的上行物理信道矩阵，以及所述其他微基站在第i-1次迭代过程中的上行预编码矩阵，确定所述第k个微基站受到的干扰的干扰强度和干扰方向，具体为：

根据所述其他微基站的上行物理信道矩阵、所述其他微基站在第i-1次迭代过程中的上行预编码矩阵以及上行干扰的统计协方差矩阵，确定所述第k 个微基站受到的干扰的干扰矩阵；对所述干扰矩阵进行特征值分解，得到所述第k个微基站受到的干扰的干扰强度和干扰方向。

本实施例的宏基站，可用于执行实施例一至实施例三的方案，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

图10为本发明实施例十提供的微基站的结构示意图，如图10所示，本实施例提供的微基站500包括：发射器51、接收器52、处理器53和存储器54，所述发射器51、接收器52、存储器54通过系统总线与所述处理器53连接并通信；所述存储器54，用于存储计算机执行指令；所述处理器53，用于运行所述计算机执行指令。

其中，所述发射器51用于向宏基站发送上行导频信号；

所述接收器52用于接收所述宏基站发送的下行导频信号，所述下行导频信号是所述宏基站根据下行信道的预抵消权值和所述微基站的上行预编码矩阵对下行导频信号进行预编码后的信号，通过预编码所述微基站的下行信道的预抵消权值和所述微基站的下行物理信道矩阵抵消掉，所述下行导频信号中只包括所述微基站的上行预编码矩阵；

所述处理器53用于根据接收到的下行导频信号和所述下行导频信号进行信道估计得到所述下行等效信道矩阵，确定所述下行等效信道矩阵为所述微基站的上行预编码矩阵；

所述发射器51还用于使用所述上行预编码矩阵对待发送的信号进行预编码后发送给所述宏基站。

本实施例的微基站，可用于执行实施例四的方案，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。