一种基于带内自回传的干扰抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信干扰抑制方法技术领域，具体涉及采用带内自回传技术的高 密度小基站系统的干扰抑制方法。
【背景技术】
[0002] 随着移动互联网的高速发展，数据业务的需求呈现爆炸式的增长。《国际电子与电 气工程师协会通信摘要》("What Will 5G Be? "Selected Areas in Communications, IEEE Journal on.，vol. 32, no. 6, pp. 1065-1082, June. 2014)指出，小基站的高密度部署是满足 5G通信系统提出的无线数据速率提高1000倍目标的主要手段之一。小基站部署密度变高 带来了小基站回传网络以及小站间干扰严重等挑战。《頂T-2020(5G)推进组》（"5G无线 技术架构白皮书"May. 2015)中指出，自回传技术由于采用时分或频分的方式复用现有的无 线资源，不需要部署额外的光纤电缆等基础设施或购买新的授权频段用于带外回传数据传 输，可以满足高密度小基站对回传网络灵活性与低成本的要求。
[0003] 经文献检索发现，现有利用多点协作进行干扰抑制方法，主要包括联合传输 (Joint Processing, JP)和协作波束成型（Coordinated Beamforming，CB)。《国际电 子与电气工程师协会国际通信会议》（"MMSE optimization with per-base-station power constraints for network MIM0 systems'，Communications, 2008. ICC'08. IEEE International Conference on)基于理想回传，提出了小基站采用完全协作法（Full JP) 进行相干联合传输，可以获得最大的协作增益。但是该方法没有考虑带来的回传开销，基 于带内自回传，消耗回传链路资源过多，造成可用的接入资源减少。《国际电子与电气工 程师协会通信摘要》（"Joint Base Station Clustering and Beamformer Design for Partial Coordinated Transmission in Heterogeneous Networks'，Selected Areas in Communications, IEEE Journal on.，vol. 32(6)，pp. 1065-1082, 2014)基于带外有限容量 的回传，提出以用户角度为每个用户指定协作基站簇的部分协作传输（Partial JP)方法。 但是采用带内自回传技术的高密度小基站系统的无线传输分为回传和接入两个部分。协作 簇内的小基站，其接入传输需要满足相干协作传输同时同频的要求，可用的回传资源受到 簇内其他小基站的影响，因此不同小基站自回传资源分配的差异，小基站回传负载的不均 衡会带来协作开销。上述利用多点协作进行干扰抑制方法只关注接入链路上的协作簇形成 与相应的预编码设计，不能根据自回传链路速率调整多点协作程度，分簇不够灵活，不能均 衡小基站回传负载，协作开销大。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种基于带内自回传的干扰抑制方法，在采用带内自回 传技术的高密度小基站系统中，通过对自回传资源分配与接入链路预编码的联合设计，实 现在接入链路以用户为中心构建小基站协作簇，簇内进行部分协作抑制小基站间的同频干 扰，自适应的根据自回传链路速率调整协作簇的大小，在联合设计过程中考虑小基站的回 传负载，减小不同小基站自回传资源分配的差异性，均衡小基站的回传负载，降低协作开 销，提高系统的下行接入链路吞吐量，克服现有方法直接应用到无线自回传场景的基站回 传负载的不均衡，协作开销大，不能灵活调整协作程度的弊端。
[0005] 本发明基于带内自回传的干扰抑制方法，在采用带内自回传技术的高密度小基站 系统S8中，系统包含一个宏基站S1和多个无线带内自回传小基站S2以及若干用户S3,所 述带内自回传小基站的无线传输链路分为接入链路S5与自回传链路S4两个部分；宏基站 作为一个中心处理单元通过专用的光纤回传链路S6从核心网网关S7获取用户的数据并通 过自回传链路下发给小基站，小基站通过接入链路将数据发送给用户；
[0006] 其特征在于：
[0007] 宏基站收集其到所有小基站的自回传链路信道以及小基站到用户的接入链路信 道的信道状态信息，利用虚拟完全协作法，确定自回传资源分配因子的初始搜索区间上界， 进而利用区间消去法确定三个自回传资源分配因子搜索值；在确定的资源分配因子搜索 值条件下，基于分块坐标下降法，根据接收矢量更新公式、辅助变量更新公式以及利用优化 工具求解的考虑小基站回传负载的组稀疏优化问题，通过交替迭代得到组稀疏化的预编码 矩阵；利用区间消去法确定最优的自回传资源分配因子和相应的组稀疏化预编码矩阵；宏 基站根据上述自回传资源分配与接入链路预编码矩阵的联合设计结果，设置自回传资源分 配，并通过自回传链路下发用户数据和组稀疏化的预编码矩阵给小基站；在接入链路，小基 站根据稀疏化的预编码构建以用户为中心可控大小的小基站协作簇进行部分协作；
[0008] 具体操作步骤如下：
[0009] 第一步，宏基站收集其到所有小基站的自回传链路信道以及小基站到用户的接入 链路信道的信道状态信息，利用虚拟完全协作法，即将小基站全部无线时频资源用于接入 链路资源传输，所有小基站为系统内的所用用户进行完全协作，利用完全协作方法（Full JP)求得对应最大的协作增益的系统所有用户接入链路和速率rFu11'利用资源分配比例 因子搜索区间上界公式（1)
[0010]
⑴
[0011] 确定自回传资源分配因子0的初始搜索区间的上界#，自回传资源分配因子0 指无线自回传小基站自回传链路占用的时频资源与小基站全部时频资源的比例，是通 过小基站反馈得到的小站1的回传链路速率；
[0012] 利用区间消去法，设置搜索区间的下界a = 0,搜索区间的上界,6=区间长度为 乙=&一议根据区间消去法初始搜索值设置公式⑵：
[0013]0j=a+L/4
[0014] 02=b-L/4 (2)
[0015] 0m= (a+b)/2
[0016] 设置资源分配因子的三个搜索值PdP 2,后
[0017] 初始化相关参数：初始化每个小站的发射预编码，随机生成预编码，使生成的预编 码矢量满足小基站的单基站功率约束；利用用户速率计算公式（3)
[0018]
m
[0019] 求得用户速率Rk，将其作为迭代算法中用户速率的初始化迭代值矣，其中小基 站的发射天线数M，用户接受天线数为N，< 表示基站1到用户k的预编码矢量，
为所有小基站到用户k的预编码矢量，/C={1，2,…，为所有小基 站用户的集合，€={1，…，为系统内所有小基站的集合；为所有小基站到用 户k的信道，通过小基站向宏基站的反馈获得，4为将用户k的噪声建模为加性高斯白噪 声的均方差；初始化预编码心范数近似的权值￥ = 1，初始化辅助变量值wk= 1 ;
[0020] 第二步，在自回传资源分配比例因子0分别取Pi，02, 0"的条件下，利用干扰信 道加权和速率与最小化和加权均方误差的等价关系，采用分块坐标下降法，分别更新用户 接收矢量，辅助变量以及预编码矢量：
[0021] 利用最优的用户接收矢量更新公式（4)
[0022]
(4)
[0023]，更新每个用户的线性接受矢量；
[0024] 利用均方差计算公式（5)
[0025]
(:5)
[0026] 计算每个用户的均方差，其中％表示用户k的均方差；将当前辅助变量值赋值保 存为w' k，利用辅助变量更新公式（6)
[0027] wk= e k1 (6)
[0028] 更新辅助变量wk;
[0029]利用现有的凸优化工具，根据考虑小基站回传负载的组稀疏优化问题公式（7)，
[0030]