一种异构网中基于全双工通信的跨层串行干扰删除方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种异构网中基于全双工通信的跨层串行干扰删除技术，属于无线通 信技术领域。
【背景技术】
[0002] 异构网通过在传统的由宏基站(Macro base Stations(BSs))构成的同构网络中 部署不同类型的低功率小型基站，例如微基站(Micro BSs)、微微基站(Pico BSs)等，可W 显著地提高蜂窝系统的容量和网络覆盖质量。为了表述方便，在下文中将低功率小型基站 统称为微基站，其服务的用户称为微用户。与传统的同构网络相比，异构网中存在更加复杂 的小区间干扰，特别是高功率宏基站对其覆盖范围内的微用户会产生很强的跨层干扰，严 重限制了微用户的性能。因此，跨层干扰的有效抑制是异构网系统的核屯、问题之一(参见参 考文南犬[1 ] : N. Bhushan ,J.Li,D.Malladi,R. Gi Imore , D . Brenner , A. Damn janovic , R.T. Sukhavasi ,C. Patel ,and S. Geirhof er, ('Network dens if i cat ion: the dominant theme for wireless evolution into SG,"IEEE Commun.Mag.,vol.52,no.2,pp.82-89, Feb.2014.)〇
[0003] 针对异构网中的跨层干扰抑制问题，现有工作已经提出了一些解决方法。例如，长 期演进系统化TE R10)提出了一种增强小区间干扰抑制（elCIC，enhanced inter-cell inte;rference coordination)技术（参见参考文献[2] :B. Soret ,H.Wang,K. I .Pedersen, and C.Rosa, ('Multicell cooperation for LTE-advanced heterogeneous network scenarios," IE邸 Wireless Commun.Mag. ,vol. 20,no. I ,pp. 27-34,!^b. 2013.)，可在时域 和频域进行跨层干扰抑制。其中，时域eICIC技术是指宏基站在某些子帖中保持静默状态， 从而产生近似空白的传输子帖(Almost blank sub打ame)，微基站和微用户在运些没有干 扰的子帖中进行数据传输。频域eICIC技术是指宏基站和微基站使用正交的频谱资源进行 数据传输，从而达到回避跨层干扰的目的。eICIC是一种低复杂度且容易实施的干扰协调技 术，但是由于宏基站和微基站均只能使用部分的时间或频谱资源，大大限制了宏用户和微 用户的性能。除了时间和频率域上的eICIC技术，协同波束赋形可W被看作为一种空间域的 eICIC 技术（参见参考文献[3]:C.Yang, S.Han, X.Hou, and A.F.Molisch, "How do we design CoMP to achieve its promised potential?''IEEE Wireless Commun.Mag., vol. 20，no. I，pp. 67-74，Feb. 2013.)，但运种技术的干扰抑制能力受限于宏基站的天线数。
[0004] 上述eICIC技术均是通过控制宏基站的传输方式，在时间、频率或空间域来回避对 微用户产生干扰。与之不同，参考文献[4](S.Han，C.化ng，and P.畑en/'Full d叩Iex assisted inter-cell interference cancellation in heterogeneous networksIEEE Trans.Commun. ,to appear.)提出了一种基于全双工通信的跨层干扰抑制技术（fICIC, full-duplex assisted ICIOefICIC的基本思想是将全双工技术应用于微基站，使微基站 在向微用户发送有用信号的同时转发侦听到的来自宏基站的干扰信号。通过适当的设计两 种信号的权重，fICIC技术能够使得微基站转发的干扰在到达微用户后，与微用户直接收到 的干扰叠加相消，从而达到抑制跨层干扰的目的。但是考虑到微基站的发射功率限制， ficic不能有效抑制较强的跨层干扰。
[000引基于eICIC技术和HCIC技术，微用户在进行数据解调时将接收到的来自宏基站的 跨层干扰看成白高斯噪声。串行干扰删除（SIC,successive interference cancellation) 是另一种常用的干扰抑制方法。基于SIC技术，微用户先从其接收信号中估计出跨层干扰信 号，然后将估计得到的跨层干扰信号从接收信号中删除，进而在无干扰条件下求解期望信 号。但是，由于SIC技术需要先求解干扰信号，因此在传统半双工系统中只能用于干扰用户 数据率很低或跨层干扰很强等有限的场景。
【发明内容】
[0006] 本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种异构网中基于全双工通信的跨 层串行干扰删除方法，包括W下几个步骤：
[0007] 第一步，全双工微基站信息获取；
[0008] 所述信息包括宏基站到微基站、宏基站到微用户、微基站到微用户的信道W及全 双工微基站的自干扰信道、微基站全双工自干扰删除模块的处理时延、微基站和宏基站到 微用户的信道传播时延差、W及干扰信号的调制编码方式；
[0009] 第二步，微基站验证串行干扰删除的可行性：
[0010] 1)根据干扰信号的调制编码方式，微基站计算解调干扰信号所需的干信噪比，记 为丫 M;
[0011] 2)在微基站最大发射功率约束条件下，求用户端的最大干信噪比ISNR;
[001引3)判断ISNR的最大值ISNRm和解调干扰信号所需的干信噪比丫 M的大小，若ISNRm > 丫 M，则，f SICIC技术可行，进入第S步；否则f SICIC技术不可行，应使用现有的eICIC或 f ICIC方法来抑制跨层干扰；
[0013] 第=步，微基站计算发射信号的加权值：
[0014] 1)微基站的发射信号Xs是其接收到的信号ys和其发送给微用户的有用信号Ss的加 权和，表示为：
[0015] 餐=卿 1+.:??.'? :(3)
[0016] 式中WI和WD分别为微基站接收信号和发送给微用户有用信号的权重， 01 = 271/ti，f是载波频率，ti是微基站中全双工自干扰删除模块的处理延时；
[0017] 2)权重的计算：
[0018] 考虑微基站的发射功率约束W及求解干扰信号的ISNR约束，W微用户的信干噪比 SINR最大化为准则，最优的权重WI和WD通过求解如下问题得到：
[0022] 式中Pout是微基站的发射功率，0 = 271/知+ f2)，t2是微基站和宏基站到达微用户 处的传播延时。
[0023] 在W下两种情况下，把最优的权重WI和WD分别记为W巧日具有不同的取值，分别 为：
[0024] A.当
时，WI*的模值为I wi*| =0，WD*的模值为|wq*'| =巧， WD*的相位为0。
[0029] 把(5c)代入到目标函数(5a)中，结果用
表示，式中A( |wi | )是| wi |的二次 多项式，B(IwiI)是IWII的四次多项式，约束条件(5c)重新写为C < Iwi I <d，式中C和d是两个 常数，由式(5c)和(5b)得到；因此，公式(5a)~(5c)简化为：
(6 a)
[0031] s.t.c< IWII <d. (6b)
[0032] 公式(6a)和(6b)采用二分法进行求解;二分法迭代收敛时对应的Iwil记为即公式 (5a)~（5c)的最优解，即Iw引；进而，由式(5c)得Pout,代入(4b)得到Iw訂；同时，W巧勺相位 关
前相位为0。
[0033] 第四步，微基站向微用户发送加权的训练信号：
[0034] 微基站在两个时隙向微用户分别发送Z湘WdV其中Z是微基站和微用 户均已知的原始训练信号，和V分别是两次发送的训练信号的权值;微用户根 据接收到的加权干扰信号，估计出加权后的等效信道，即岭V01郝hsuWu。
[0035] 第五步，微基站向微用户发送信号：
[0036] 微基站将得到的权重WI勺日WD气戈入公式(3)，构造出微基站的发射信号Xs,并发送给 微用户。
[0037] 第六步，微用户判断fSICIC的可行性并反馈调整信息和权重：
[0038] 微用户首先计算实际干信噪比，记为ISNR/，计算公式如下：
脚
[0040]式