一种干扰对齐的传输方法
一种干扰对齐的传输方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及移动通信技术，特别涉及一种干扰对齐的传输方法。
【背景技术】
[0002] 在蜂窝通信系统中，为了提高频谱利用率，正在标准化进程中的LTE-A(LongTerm Evolution-Advanced)系统不再对各小区之间进行频率划分和复用，严重的邻小区同频干 扰导致小区边缘用户的吞吐量大大降低。为了解决边缘用户的服务质量问题，LTE-A采用 协作多点传输等技术来管理小区间干扰。为了实现协作传输，集中式协作多点传输要求参 与协作的多个小区之间共享服务用户的数据信息和信道信息。
[0003] 为了共享该些信息，基站之间或基站与中也处理器之间需要有线连接构成一个 "超级基站"。该样的"超级基站"在网络部署和升级等方面都面临着极大的挑战。此外，受 到连接基站或中也处理器骨干网容量的限制，W及用于协作传输的各种信令、训练、反馈开 销的影响，有些用户采用集中式协作多点传输后反而会性能下降。
[0004]鉴于实现集中式协作多点传输所需付出的高昂代价，人们研究基站之间不共享数 据，只共享信道信息或不共享信道信息的干扰管理技术。传统的干扰管理考虑给不同用户 分配正交资源回避干扰时，该样虽然能够完全消除干扰，但是需要通过牺牲传输信号的资 源来回避干扰，并不能有效地利用系统资源。非专利文献（S.Jafaret.al.，"Inte计erence AlignmentandDegreesofFreedomoftheK-UserInterferenceChannel",IEEE Trans.In化rmation化eo巧,2008)首次明确地提出了干扰对齐的基本概念，通过"让干扰 对付干扰"，从而减少处理干扰的代价，达到更高的效率。
[0005] 干扰对齐的基本思想是通过设计发射机来压缩接收端干扰所占的空间，从而预留 更多的接收空间来接收期望信号。该些崭新的干扰管理理念为我们开辟了提高网络频谱效 率的新思路；除了通过协作把干扰变为"朋友"，还可W让干扰去"自相残杀"。
[0006] 相对于正交传输，IA可W有效压缩干扰，从而传输更多的期望信号，获得更 高的频谱效率。现有专利文献（CN201110382521 "-种干扰对齐方法、装置及系统"， CN201210057160 "基于干扰对齐的预编码方法，发射机和设备"，CN201310159488 "基于波 束成形的多小区干扰对齐迭代算法"，CN201310213072 "-种异构小区中的干扰对齐方法"） 都在研究蜂窝系统的干扰对齐传输方法，该些方法需要基站已知所有用户的信道信息，否 则就需要发射机与接收机之间的反复迭代。而获取该些信道信息也需要较大的训练或反馈 开销，该些开销严重影响系统性能。
[0007] 本发明鉴于现有干扰对齐传输方案存在的问题，提出一种基于机会拓扑的干扰对 齐传输方案，该方案利用网络中基站与用户的简单连通关系确定机会拓扑，根据机会拓扑 收集部分用户部分链路的信道信息，基于部分信道信息实现干扰对齐。本发明的优势在于： 1.利用机会拓扑有效控制网络中的强干扰个数，有效降低需要对齐干扰的个数降低实现干 扰对齐的复杂度；2.利用机会拓扑有效降低实现干扰对齐需要反馈的信道信息数量，减少 网络中基站之间的信息共享；3.机会拓扑根据基站与用户之间简单的连通信息确定，有效 降低网络在计算机会拓扑时需要的信令和反馈开销。
【发明内容】
[000引本发明提供了一种基于机会拓扑的干扰对齐的传输方法，能够有效降低干扰对齐 传输时的信令和反馈开销。
[0009] 为实现上述目的，本申请采用如下的技术方案：
[0010] -种干扰对齐的传输方法，包括：
[0011] a、中也管理节点根据通过服务终端的基站接收的各终端反馈的自身与各基站的 连通信息，计算适用于干扰对齐的机会拓扑；所述机会拓扑包括；开启服务的基站集合、被 调度的终端集合、W及开启服务的各基站与被调度的各终端间的连通信息；
[0012] b、中也管理节点按照所述机会拓扑，通过开启服务的基站收集被调度终端和与其 连通的开启服务基站间的信道信息；
[0013]C、中也管理节点根据机会拓扑和收集的所述信道信息，按照干扰对齐的方式，计 算每个开启服务基站的发射矩阵和被调度终端的接收矩阵，并发送给相应的基站和被调度 终端，用于数据的发送与接收处理。
[0014] 较佳地，中也管理节点计算的机会拓扑为一个或多个；
[0015]当计算出的机会拓扑为多个时，确定每个机会拓扑对应的工作周期，并在每个机 会拓扑对应的工作周期内，对应该机会拓扑执行所述步骤b和步骤C;其中，计算出的所有 机会拓扑的合集为所有基站的集合、所有服务终端的集合、W及所有基站与所有服务终端 间的连通信息。
[0016] 较佳地，各终端确定自身与各基站的连通关系的方式包括：
[0017] 各基站分时隙发送探测信号，每个终端估计本小区基站和干扰小区基站到该终端 的信道能量信息，并根据信道能量信息确定终端与相应小区基站间的连通性。
[0018]较佳地，所述计算机会拓扑时，保证
'其中，I巧MS|表示与开 启服务的基站i连通的被调度终端的个数，IT表示与开启服务的基站i连通的最大终端 个数，I巧表示与被调度终端ik连通的开启服务的基站个数，表示与被调度终端ik连 通的最大基站个数，i表示开启服务的基站索引，ik表示开启服务的基站i调度的终端的索 引。
[0019] 较佳地，所述￡：?和为预先根据系统配置设置的。
[0020] 较佳地，所述中也管理节点收集被调度终端和与其连通的开启服务基站间的信道 信息包含：
[0021] 中也管理节点根据机会拓扑，向需要开启服务的基站发送基站需要调度的终端， W及与被调度的终端连通的开启服务基站的集合；
[0022] 所述开启服务的基站通知自身需要调度的每个终端，估计与该终端连通的开启服 务基站和自身之间的信道响应，并反馈给调度终端的基站；
[0023] 所述开启服务的基站将收集的终端反馈的信道信息上报给中也管理节点。
[0024] 较佳地，所述中也管理节点计算所述发射矩阵和所述接收矩阵包括：
[0025] 中也管理节点针对每个被调度终端ik，根据调度该终端的基站i的天线个数和基 站i最大连通的终端个数、被调度终端ik的天线个数和终端ik最大连通的基站个数，确定 每个被调度终端ik传输的最大数据流个数€"和实际传输的数据流个数^
[0026] 对应每个被调度终端ik，根据所述机会拓扑和实际传输的数据流个数确定在该终 端ik处的总干扰个数，并确定终端能够处理的干扰个数；根据终端的处理能力将总干扰分 为无需压缩的干扰和需要压缩的干扰；
[0027] 中也管理节点列出由所有开启服务基站的发射矩阵的线性方程构成的干扰对齐 方程，使需要压缩的干扰向量落在无需压缩的干扰向量所张成的空间中；中也管理节点通 过对干扰对齐方程求解获得所有开启服务基站对齐干扰的发射矩阵；
[0028] 中也管理节点根据机会拓扑和基站对齐干扰的发射矩阵列出由所有被调度终端 的接收矩阵的线性方程构成的无干扰传输方程，通过对无干扰传输方程求解获得所有被调 度终端的接收矩阵。
[0029] 由上述技术方案可见，本申请中，中也管理节点根据各终端通过基站反馈的连通 关系来确定计算一个适用于干扰对齐的拓扑，即机会拓扑；中也管理节点根据机会拓扑通 过基站收集被服务终端的部分链路信道信息；中也管理节点根据机会拓扑和部分信道信息 计算基于干扰对齐收发算法；基站和终端根据中也管理节点计算收发矩阵进行数据发送与 接收。通过上述方式，根据终端和基站间的连通关系确定机会拓扑，只需要针对机会拓扑中 包括的基站和终端进行信道信息的反馈，不需要按照全连通方式反馈所有终端和基站间的 信道信息，因此有效压缩 了信令和用于信道信息反馈的开销。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明的干扰对齐传输的总体流程图；
[0031] 图2是实施例一的系统模型（同构网）；
[0032] 图3为实施例一的干扰对齐传输的具体流程图；
[0033] 图4为实施例一的连通示意图；
[0034] 图5为实施例一中阶段1的机会拓扑图；
[00巧]图6为实施例二中阶段2的机会拓扑图；
[003引 图7为实施例二的网络拓扑巧构网）；
[0037] 图8为实施例二的连通示意图和机会拓扑。
【具体实施方式】
[003引为了使本申请的目的、技术手段和优点更加清楚明白，W下结合附图对本申请做 进一步详细说明。
[0039] 本申请的干扰对齐传输方法所适用的网络结构包括；网络中包含一个中也管理节 点，G个小区；第i个小区的基站记为基站i，基站i有Ki待服务的终端，i=l，. ..，G，第i个 小区的第k个终端记为终端ik;基站i与终端ik分别有Mi和个天线，基站i的发射矩阵 记为V。终端的接收矩阵记为U4。
[0040] 图1为本申请提出的基于机会拓扑的干扰对齐传输方法的流程图。如图1所示， 该方法包括：
[0041] 步骤10 ;中也管理节点根据通过服务终端的基站接收的各终端反馈的自身与各 基站的连通信息，计算适用于干扰对齐的机会拓扑。
[0042] 其中，终端确定连通信息的方式可W为：各基站分时隙发送探测信号，并告知终端 一个用于干扰对齐的基站集合；终端检测集合内基站所发的探测信号能量，终端ik估计基 站j的探测信号能量记为与W，终端将馬，，与预先设定的阔值n进行比较，从而判断终端ik与基站j的连通情况：
[0043]
[0044] 其中化.，表示终端ik与基站j的连通情况，化./ =0表示终端ik与基站j不连通， 线J=1表示终端ik与基站j连通；
[0045] 进一步，终端ik估计集合中基站的探测信号能量，得到与集合内所有基站的连通 信息并上报给基站，基站接收每个终端反馈的连通信息并上报给中也管理节点；中也管理 节点汇总所有小区所有终端的连通信息，该些连通信息构成连通信息矩阵D:
[0046]
[0047] 其中连通信息矩阵D是一个
维的矩阵，第j行代表基站j与所有终端的 连通情况，第ik行代表终端ik与所有基站的连通情况。
[0048] 中也管理节点根据连通信息矩阵计算适用于干扰对齐的机会拓扑，其中该拓扑包 含给开启服务的基站和需要被调度的终端，W及该些基站与终端之间的连通关系；该里，机 会拓扑中包含的基站和终端之间的连通关系与前述连通矩阵中相关基站和终端间的连通 关系相同。计算出的机会拓扑可W是一个或者多个，当机会拓扑为一个时，即与连通矩阵相 同；当机会拓扑为多个时，还需要进一步确定每个机会拓扑对应的工作周期(例如对应的时 隙)，并在每个机会拓扑对应的工作周期内，对应该机会拓扑执行后续步骤的处理；其中，计 算出的所有机会拓扑的合集为所有基站的集合、所有服务终端的集合、W及所有基站与所 有服务终端间的连通信息，即连通矩阵对应的基站、终端和连通信息。
[0049] 机会拓扑可W用二分图C二表示，其中表示开启服务的基站集 合，為MS表示所有被调度的终端集合，其中表示基站i调度的终端集合，连 通矩阵W表示开启服务的基站与被调度终端之间的连通关系。例如图4所示的连通示意图。
[0050] 在中也管理节点设计机会拓扑时，优选地，设计准则可W为：
[0051]
[0052] 其中技w表示与基站i连通的终端集合，I巧Ms|表示与基站i连通的终端个数，足^ 表示与基站i连通的最大终端个数，IfS表示与终端ik连通的基站集合，I料表示终端ik 连通的基站个数，与r".表示与终端ik连通的最大基站个数。其中，与和巧可W是根据系 统配置预先设置的。
[0053] 步骤20;中也管理节点按照机会拓扑，通过该机会拓扑中开启服务的基站收集被 调度终端和与其连通的开启服务基站间的信道信息。
[0054] 本步骤的处理是针对每个机会拓扑进行的，其中，对于每个机会拓扑的操作相同， 下面W对应一个机会拓扑的操作为例进行说明。
[00巧]优选地，可W由中也管理通知集合中的基站开启服务，通知基站i调度集合 中的终端，并通知基站i与终端ik连通的基站集合巧基站i将集合gf发送给终端 ik，通知终端准备估计集合巧f"中的所有基站到终端ik的小尺度信道响应(即通常所指的信 道特性);基站发送正交的训练序列，终端ik估计信道响应集合，其中皿W表示基 站j到终端ik的估计的小尺度信道响应；基站i接收所调度终端ik反馈的小尺度信道响应 集合'自H,; / 巧、并上报给中也管理节点。
[005引步骤30;中也管理节点对应每个机会拓扑，根据机会拓扑和收集的信道信息，按 照干扰对齐的方式，计算每个开启服务基站的发射矩阵和被调度终端的接收矩阵，并发送 给相应的基站和被调度终端，用于数据的发送与接收处理。
[0057] 本步骤的处理是针对每个机会拓扑进行的，其中，对于每个机会拓扑的操作相同， 下面W对应一个机会拓扑的操作为例进行说明。
[0058] 优选地，中也管理节点可W根据基站的天线个数、终端的天线个数，每个基站和终 端的最大连通的终端和基站个数，来确定终端ik能够传输的最大数据流个数并结合 每个终端的实际需求确定每个终端实际传输的数据流个数感，并满足^4 然后，根据 机会拓扑可W确定终端ik接收到的等效干扰为9 =内I，心…，屯.;] =讯;.卢或;;巧;.,..。.，其中 乂表示干扰总数；根据终端ik的接收天线个数和期望接收的数据流个 数的差值来确定终端能够处理的干扰个数为*t= -冷，为了保证终端能够处理该些干 扰，因此需要通过设计基站的发射矩阵将所有终端接收到的干扰对齐在终端可处理的空间 范围内，即
[0059]
[0060] 根据终端的处理能力将总干扰分为两部分：一部分为屯，Q2,…，化，包含L个干扰， 该些干扰可W被接收端消除因此不要被压缩，第二部分为剩余的干扰化+1，…，屯，包含 I-L个干扰，需要被压缩，即通过设计发射矩阵使得需要压缩的干扰向量落在无需压缩的干 扰向量所张成的空间中，即列出干扰对齐方程：
[0061]
[0062]其中au表示任意非零实数，通过解干扰对齐方程可W得到基站对齐干扰的发射 矩阵
[006引接下来，中也管理节点列出无干扰传输方程，即：
[0064] UfH,,,Vj'=0，Vi?ii
[0065] 通过将对齐干扰的发射矩阵代入无干扰方程，可W得到完全消除干扰的 接收矩阵恥、},.「.4W为：
[0066]
[0067] 中也管理节点将基站i的发射矩阵和基站i调度终端的接收矩阵 发送给基站i，￥ie*A胃；基站i将终端的接收矩阵瑪，发送给终端ik，W,e為基站i和 终端ik按照中也管理节点计算的干扰对齐收发矩阵Vi和发送和接收数据。
[0068] 上述即为本申请中干扰对齐传输方法的基本流程示意图。下面通过两个具体实施 例说明具体实现。
[0069] 实施例一：
[0070] 本实施例中干扰对齐传输的网络拓扑示意图如图2所示，网络中包含一个中也 管理节点，G=5个小区；第i个小区的基站记为基站i，基站i有Ki= 2待服务的终端， i=l，. . .，5,第i个小区的第k个终端记为终端ik;基站i与终端ik分别有Mi= 5和= 3 个天线，基站i的发射矩阵记为V。终端的接收矩阵记为L'
[0071] 图3为本实施例中的干扰对齐传输方法的流程图。如图3所示，包括：
[0072] 步骤301;各基站分时隙发送探测信号，并告知终端一个用于干扰对齐的基站集 合；终端反馈自身与集合 中各基站间的连通信息。
[0073] 其中，终端检测集合内基站所发探测信号的能量，终端ik估计基站j的探测信号 能量记为马终端将馬与预先设定的阔值n进行比较，从而判断终端ik与基站j的连 通情况。如图2所示，W基站2为例，给终端2i发送的基站集合为{1，2,3,4,5}。终端2i测 量与5个基站的连通情况为％! = 1，A.2 = 1，Oy= !，=卿= 0。
[0074]步骤302;基站接收每个终端反馈的连通信息并上报给中也管理节点。
[00巧]步骤303;中也管理节点汇总所有小区所有终端的连通信息，该些连通信息构成 全网络的连通信息矩阵D:
[00761
[0077] 其中连通示意图如图4所示。
[0078] 步骤304;中也管理节点根据连通信息矩阵计算机会拓扑。
[0079] 本实施例中，中也管理节点将分成两个阶段来服务所有终端，因此设计两个机会 拓扑，并确定对应的工作周期(例如对应的时隙)。
[0080] 其中，中也管理节点设计的机会拓扑的设计准则可W为：
[0081]
[0082] 其中I巧w|表示与基站i连通的终端个数，|6fI表示终端ik连通的基站个数，阶段 1中的机会拓扑满足^^^ ^ " 3，阶段2中的机会拓扑满足*^*^二= 2。
[0083] 根据上述约束，设计得到阶段1的机会拓扑如图5所示，阶段2的机会拓扑如 图6所示。阶段1对应的机会拓扑为G= 其中开启服务的基站集合为 >1肪='!'1,2,3,4,5}，5个基站调度的终端集合分别为：4…A"、=a,}' 4、'1、叫-V， 和令=巧}，所有被调度的终端集合为=化，2!韦，4,，5,}，连通矩阵W为：
[0084]
[0085]阶段2对应的机会拓扑为G=(心Bs，乂Ms，w^其中开启服务的基站集合为 ?4|"=化3,4, 5}，4个基站调度的终端集合分别为：為《^ =似，為*^ =货}，4^=雖巧口 為MS=佑}，所有被调度的终端集合为^?? =化，3:，4;，52}，连通矩阵W为：
[0086]
[0087] 如前所述，对于每个机会拓扑，采用相同的处理，下面的处理W阶段1对应的机会 拓扑为例进行说明。
[0088] 步骤305;中也管理节点通知基站开启服务并调度终端。
[0089] 根据机会拓扑中也管理节点可知，与5个终端Ui，2。32,4。5J连通的基站集合 分别为
中也管 理节点通知集合=化2:3,4,巧中的基站开启服务，通知基站1调度终端liW及与终 端li相连通的基站集合巧"={1，巧，基站2调度终端2iW及与终端2i相连通的基站集合 = {U，]}，基站3调度终端32W及与终端32相连通的基站集合巧f= 口，3.4}，基站4调 度终端4iW及与终端4i相连通的基站集合= ^(3,4,5}，基站5调度终端5iW及与终端5i 相连通的基站集合C=
[0090] 步骤306 ;基站i将集合巧f发送给终端ik，通知终端准备估计集合竭中的所有 基站到终端ik的小尺度信道响应。
[0091] 步骤307 ;基站发送正交的训练序列，终端根据基站发送的通知估计相应的信道 特性。
[0092] 具体地，终端li估计！叶,,1，H||,2} ?终端21估计禪2|,|，Hw，！，终端32估计 闲；1；.2，内、.：?，^.、,4}?终端41估计{扫4|.]，円4|.4，巧41.5}?终端 51估计闲5,，4，村5,-.5}。
[0093] 步骤308;基站接收所调度终端反馈的小尺度信道响应集合并上报给中也管理节 点。
[0094] 步骤309 ;中也管理节点根据基站的天线个数Mi=5、终端的天线个数V, =3,每 个基站和终端的最大连通的终端和基站个数=与^ = 3，来确定终端ik能够传输的最 大数据流个数啤~ = 2，并结合每个终端的实际需求确定每个终端实际传输的数据流个数 為^ 2;并满足4^含瑪赢'
[0095] 步骤310 ;中也管理节点根据机会拓扑可W确定每个终端接收到的等效干扰为：
[0096]
[0097] 其中Vi(1)表示基站i发送的第1个数据流。
[0098] 根据终端的接收天线数和传输数据流个数确定每个终端可处理的干扰维度为 -式,=1，因此需要通过设计基站的发射矩阵将所有终端接收到的等效干扰对齐到一维 空间中，从而列出干扰对齐方程：
[0104] 进一步，上述的干扰对齐方程可W表示为：
[0106]其中a1，1 = 1，2, 3为任意非零实数。
[0107] 进一步，上述方程可W等价为：
[0108]=〇,/? =1,-..,5
[0111] 由于觀《都存在至少一维的零空间，因此干扰对齐方程的解存在。通过解上述方程 可W得到满足干扰对齐条件的基站发射矩阵。
[0112] 步骤311 ;中也管理节点根据终端ik接收到的等效干扰的零空间来设计终端的接 收矩阵斯乂.,.4-来实现无干扰传输。
[0113] 步骤312 ;中也管理节点将基站i的发射矩阵和基站i调度终端的接收矩阵 抑化沪}发送给基站1，所'€4巧-
[0114] 步骤313 ;基站i将终端的接收矩阵U,,发送给终端ik，V4 。
[0115] 步骤314 ;基站i和终端ik按照中也管理节点计算的干扰对齐收发矩阵Vi和 发送和接收数据。
[0116] 至此，本实施例中的方法流程结束。
[0117] 实施例二：
[0118] 本实施例中干扰对齐传输的网络拓扑示意图如图7所示，网络中包含一个中也管 理节点，有3个宏基站，编号为1，2, 3,天线个数为Mi= 3, 2个微基站，编号为4, 5,天线个数 为Mi= 2,每个基站服务1个终端，每个终端有Ni= 2个天线，基站i的发射矩阵记为V。 终端的接收矩阵记为巧,。
[0119] 本实施例中的方法流程示意图与上述实施例一中的图3相同，具体包括：
[0120] 步骤301 ;各基站分时隙发送探测信号，并告知终端一个用于干扰对齐的基站集 合；终端反馈自身与集合中各基站间的连通信息。
[0121] 其中，终端检测集合内基站所发探测信号的能量，终端ik估计基站j的探测信号 能量记为终端将€^与预先设定的阔值n进行比较，从而判断终端ik与基站j的连 通情况。
[0122] 步骤302 ;基站接收每个终端反馈的连通信息并上报给中也管理节点；
[0123] 步骤303 ;中也管理节点汇总所有小区所有终端的连通信息，该些连通信息构成 全网络的连通信息矩阵D:
[0124]
[0125] 步骤304;中也管理节点根据连通信息矩阵计算机会拓扑。
[0126] 本实施例中，中也管理节点在一个阶段来服务所有终端，因此所设计的机会拓扑 与网络的原始拓扑相同，如图8所示。
[0127] 步骤305;中也管理节点通知基站开启服务并调度终端。
[012引根据机会拓扑，中也管理节点通知集合=化2,3,4,巧中的基站开启服务，通知 基站1调度终端1及与其连通的基站集合巧S= .[1.3.5}，基站2调度终端2及与其连通的 基站集合={12,4}，基站3调度终端3及与其连通的基站集合蹲? ={2,3}，基站4调 度终端4及与其连通的基站集合= 口，4,5；| *基站5调度终端5及与其连通的基站集合 0f ={1,4,5}.
[0129] 步骤306;基站i将集合巧f发送给终端ik，通知终端准备估计集合巧中的所有 基站到终端ik的小尺度信道响应。
[0130] 步骤307;基站发送正交的训练序列，终端根据基站发送的通知估计相应的信道 特性。
[0131]具体地，终端1估计化1，1，屯3,屯5}，终端2估计 化，1，电2,屯J，终端3估计 化,2, 3}，终端4估计化2,电4,电s}，终端4估计化。Hs,4,Hs,s}。
[0132] 步骤308;基站接收所调度终端反馈的小尺度信道响应集合并上报给中也管理节 点。
[0133] 步骤309;中也管理节点根据基站的天线个数、终端的天线个数，每个基站和终端 的最大连通的终端和基站个数，来确定终端ik能够传输的最大数据流个数，并结合 每个终端的实际需求确定每个终端实际传输的数据流个数4? =^5并满足^4
[0134] 步骤310 ;中也管理节点根据机会拓扑可W确定每个终端接收到的等效干扰为：
[0135]
[0136] 根据终端的接收天线数和传输数据流个数确定每个终端可处理的干扰维度为 因此需要通过设计基站的发射矩阵将所有终端接收到的等效干扰对齐到一维 空间中，从而列出干扰对齐方程：
[0137]rankUHi，3V3，Hi，5V5])《l[01 3引脚证（化，八，电4乂4])《1 [01 3引 脚证（出4,2乂2，电5乂5])《1
[0140] rank(咕八，屯4乂4])《1
[0141] 进一步，上述的干扰对齐方程可W表示为：
[0142]
[0143]其中a1，1 = 1，2, 3, 4为任意非零实数。
[0144] 进一步，上述方程可W等价为：
[014 引 成爭。=0,11 = !，--.,2
[0146] 其中
[0147] 由于H"都存在至少一维的零空间，因此干扰对齐方程的解存在。通过解上述方程 可W得到满足干扰对齐条件的基站发射矩阵{Vi},,。
[014引步骤311 ;中也管理节点根据终端ik接收到的等效干扰的零空间来设计终端的接 收矩阵巧,来实现无干扰传输。
[0149] 步骤312 ;中也管理节点将基站i的发射矩阵和基站i调度终端的接收矩阵 (Vg'，狀},片;!。'}发送给基站i'V!?隧屋資
[0150] 步骤313 ;基站i将终端的接收矩阵U^.发送给终端ik，V4e令K。
[015。 步骤314 ;基站i和终端ik按照中也管理节点计算的干扰对齐收发矩阵Vi和 发送和接收数据。
[0152] 至此，本实施例中的方法流程结束。
[0153] 通过上述本申请的具体实现可见，本申请中通过终端上报终端与各个基站间的连 通关系，从而确定出网络拓扑中进行干扰对齐的各个基站和各个终端间的实际连通关系， 再依据该连通关系确定机会拓扑，终端仅就机会拓扑中涉及的与自身连通的基站进行信道 特性的估计和上报。该种方式下，通常实际连通关系不会是所有基站和所有终端间的全连 通关系，因此终端据此进行的信道特性通常是与部分基站间的信道特性估计，从而降低了 终端的处理复杂度、信令和反馈的开销W及发射矩阵和接收矩阵计算的复杂度。
[0154] 同时，进一步地，根据实际连通关系确定的机会拓扑还可W是多个，并对应不同的 工作周期，该样，能够进一步降低每个机会拓扑中涉及的基站和终端个数，从而降低终端受 到的干扰总数，进一步降低了终端的处理复杂度、信令和反馈的开销W及发射矩阵和接收 矩阵计算的复杂度。
[0155]W上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用W限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
【主权项】
1. 一种干扰对齐的传输方法，其特征在于，包括： a、 中心管理节点根据通过服务终端的基站接收的各终端反馈的自身与各基站的连通 信息，计算适用于干扰对齐的机会拓扑；所述机会拓扑包括：开启服务的基站集合、被调度 的终端集合、以及开启服务的各基站与被调度的各终端间的连通信息； b、 中心管理节点按照所述机会拓扑，通过开启服务的基站收集被调度终端和与其连通 的开启服务基站间的信道信息； c、 中心管理节点根据机会拓扑和收集的所述信道信息，按照干扰对齐的方式，计算每 个开启服务基站的发射矩阵和被调度终端的接收矩阵，并发送给相应的基站和被调度终 端，用于数据的发送与接收处理。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，中心管理节点计算的机会拓扑为一个或 多个； 当计算出的机会拓扑为多个时，确定每个机会拓扑对应的工作周期，并在每个机会拓 扑对应的工作周期内，对应该机会拓扑执行所述步骤b和步骤c ;其中，计算出的所有机会 拓扑的合集为所有基站的集合、所有服务终端的集合、以及所有基站与所有服务终端间的 连通信息。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，各终端确定自身与各基站的连通关系 的方式包括： 各基站分时隙发送探测信号，每个终端估计本小区基站和干扰小区基站到该终端的信 道能量信息，并根据信道能量信息确定终端与相应小区基站间的连通性。4. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述计算机会拓扑时，保证5其中，i 示与开P服务白勺@站i 白勺被调度终端白勺个数， |4MS| f表示与开启服务的基站i连通的最大终端个数，|€κ|表示与被调度终端ik连通的开启 服务的基站个数，表示与被调度终端ik连通的最大基站个数，i表示开启服务的基站索 弓丨，ik表示开启服务的基站i调度的终端的索引。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述if*和为预先根据系统配置设置 的。6. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述中心管理节点收集被调度终端和 与其连通的开启服务基站间的信道信息包含： 中心管理节点根据机会拓扑，向需要开启服务的基站发送基站需要调度的终端，以及 与被调度的终端连通的开启服务基站的集合； 所述开启服务的基站通知自身需要调度的每个终端，估计与该终端连通的开启服务基 站和自身之间的信道响应，并反馈给调度终端的基站； 所述开启服务的基站将收集的终端反馈的信道信息上报给中心管理节点。7. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述中心管理节点计算所述发射矩阵 和所述接收矩阵包括： 中心管理节点针对每个被调度终端ik，根据调度该终端的基站i的天线个数和基站i 最大连通的终端个数、被调度终端ik的天线个数和终端ik最大连通的基站个数，确定每个 被调度终端ik传输的最大数据流个数和实际传输的数据流个数4; 对应每个被调度终端ik，根据所述机会拓扑和实际传输的数据流个数确定在该终端ik处的总干扰个数，并确定终端能够处理的干扰个数；根据终端的处理能力将总干扰分为无 需压缩的干扰和需要压缩的干扰； 中心管理节点列出由所有开启服务基站的发射矩阵的线性方程构成的干扰对齐方程， 使需要压缩的干扰向量落在无需压缩的干扰向量所张成的空间中；中心管理节点通过对干 扰对齐方程求解获得所有开启服务基站对齐干扰的发射矩阵； 中心管理节点根据机会拓扑和基站对齐干扰的发射矩阵列出由所有被调度终端的接 收矩阵的线性方程构成的无干扰传输方程，通过对无干扰传输方程求解获得所有被调度终 端的接收矩阵。
【专利摘要】本申请公开了一种干扰对齐的传输方法，包括：中心管理节点根据通过服务终端的基站接收的各终端反馈的自身与各基站的连通信息，计算适用于干扰对齐的机会拓扑；中心管理节点按照所述机会拓扑，通过开启服务的基站收集被调度终端和与其连通的开启服务基站间的信道信息；中心管理节点根据机会拓扑和收集的所述信道信息，按照干扰对齐的方式，计算每个开启服务基站的发射矩阵和被调度终端的接收矩阵，并发送给相应的基站和被调度终端，用于数据的发送与接收处理。应用本申请，能够降低信令和反馈的开销。
【IPC分类】H04W72/12, H04W16/14
【公开号】CN104902483
【申请号】CN201410074609
【发明人】刘婷婷, 杨晨阳, 孙鹏飞, 喻斌, 孙程君
【申请人】北京三星通信技术研究有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月3日
【技术领域】
[0001] 本申请涉及移动通信技术，特别涉及一种干扰对齐的传输方法。
【背景技术】
[0002] 在蜂窝通信系统中，为了提高频谱利用率，正在标准化进程中的LTE-A(LongTerm Evolution-Advanced)系统不再对各小区之间进行频率划分和复用，严重的邻小区同频干 扰导致小区边缘用户的吞吐量大大降低。为了解决边缘用户的服务质量问题，LTE-A采用 协作多点传输等技术来管理小区间干扰。为了实现协作传输，集中式协作多点传输要求参 与协作的多个小区之间共享服务用户的数据信息和信道信息。
[0003] 为了共享该些信息，基站之间或基站与中也处理器之间需要有线连接构成一个 "超级基站"。该样的"超级基站"在网络部署和升级等方面都面临着极大的挑战。此外，受 到连接基站或中也处理器骨干网容量的限制，W及用于协作传输的各种信令、训练、反馈开 销的影响，有些用户采用集中式协作多点传输后反而会性能下降。
[0004]鉴于实现集中式协作多点传输所需付出的高昂代价，人们研究基站之间不共享数 据，只共享信道信息或不共享信道信息的干扰管理技术。传统的干扰管理考虑给不同用户 分配正交资源回避干扰时，该样虽然能够完全消除干扰，但是需要通过牺牲传输信号的资 源来回避干扰，并不能有效地利用系统资源。非专利文献（S.Jafaret.al.，"Inte计erence AlignmentandDegreesofFreedomoftheK-UserInterferenceChannel",IEEE Trans.In化rmation化eo巧,2008)首次明确地提出了干扰对齐的基本概念，通过"让干扰 对付干扰"，从而减少处理干扰的代价，达到更高的效率。
[0005] 干扰对齐的基本思想是通过设计发射机来压缩接收端干扰所占的空间，从而预留 更多的接收空间来接收期望信号。该些崭新的干扰管理理念为我们开辟了提高网络频谱效 率的新思路；除了通过协作把干扰变为"朋友"，还可W让干扰去"自相残杀"。
[0006] 相对于正交传输，IA可W有效压缩干扰，从而传输更多的期望信号，获得更 高的频谱效率。现有专利文献（CN201110382521 "-种干扰对齐方法、装置及系统"， CN201210057160 "基于干扰对齐的预编码方法，发射机和设备"，CN201310159488 "基于波 束成形的多小区干扰对齐迭代算法"，CN201310213072 "-种异构小区中的干扰对齐方法"） 都在研究蜂窝系统的干扰对齐传输方法，该些方法需要基站已知所有用户的信道信息，否 则就需要发射机与接收机之间的反复迭代。而获取该些信道信息也需要较大的训练或反馈 开销，该些开销严重影响系统性能。
[0007] 本发明鉴于现有干扰对齐传输方案存在的问题，提出一种基于机会拓扑的干扰对 齐传输方案，该方案利用网络中基站与用户的简单连通关系确定机会拓扑，根据机会拓扑 收集部分用户部分链路的信道信息，基于部分信道信息实现干扰对齐。本发明的优势在于： 1.利用机会拓扑有效控制网络中的强干扰个数，有效降低需要对齐干扰的个数降低实现干 扰对齐的复杂度；2.利用机会拓扑有效降低实现干扰对齐需要反馈的信道信息数量，减少 网络中基站之间的信息共享；3.机会拓扑根据基站与用户之间简单的连通信息确定，有效 降低网络在计算机会拓扑时需要的信令和反馈开销。
【发明内容】
[000引本发明提供了一种基于机会拓扑的干扰对齐的传输方法，能够有效降低干扰对齐 传输时的信令和反馈开销。
[0009] 为实现上述目的，本申请采用如下的技术方案：
[0010] -种干扰对齐的传输方法，包括：
[0011] a、中也管理节点根据通过服务终端的基站接收的各终端反馈的自身与各基站的 连通信息，计算适用于干扰对齐的机会拓扑；所述机会拓扑包括；开启服务的基站集合、被 调度的终端集合、W及开启服务的各基站与被调度的各终端间的连通信息；
[0012] b、中也管理节点按照所述机会拓扑，通过开启服务的基站收集被调度终端和与其 连通的开启服务基站间的信道信息；
[0013]C、中也管理节点根据机会拓扑和收集的所述信道信息，按照干扰对齐的方式，计 算每个开启服务基站的发射矩阵和被调度终端的接收矩阵，并发送给相应的基站和被调度 终端，用于数据的发送与接收处理。
[0014] 较佳地，中也管理节点计算的机会拓扑为一个或多个；
[0015]当计算出的机会拓扑为多个时，确定每个机会拓扑对应的工作周期，并在每个机 会拓扑对应的工作周期内，对应该机会拓扑执行所述步骤b和步骤C;其中，计算出的所有 机会拓扑的合集为所有基站的集合、所有服务终端的集合、W及所有基站与所有服务终端 间的连通信息。
[0016] 较佳地，各终端确定自身与各基站的连通关系的方式包括：
[0017] 各基站分时隙发送探测信号，每个终端估计本小区基站和干扰小区基站到该终端 的信道能量信息，并根据信道能量信息确定终端与相应小区基站间的连通性。
[0018]较佳地，所述计算机会拓扑时，保证
'其中，I巧MS|表示与开 启服务的基站i连通的被调度终端的个数，IT表示与开启服务的基站i连通的最大终端 个数，I巧表示与被调度终端ik连通的开启服务的基站个数，表示与被调度终端ik连 通的最大基站个数，i表示开启服务的基站索引，ik表示开启服务的基站i调度的终端的索 引。
[0019] 较佳地，所述￡：?和为预先根据系统配置设置的。
[0020] 较佳地，所述中也管理节点收集被调度终端和与其连通的开启服务基站间的信道 信息包含：
[0021] 中也管理节点根据机会拓扑，向需要开启服务的基站发送基站需要调度的终端， W及与被调度的终端连通的开启服务基站的集合；
[0022] 所述开启服务的基站通知自身需要调度的每个终端，估计与该终端连通的开启服 务基站和自身之间的信道响应，并反馈给调度终端的基站；
[0023] 所述开启服务的基站将收集的终端反馈的信道信息上报给中也管理节点。
[0024] 较佳地，所述中也管理节点计算所述发射矩阵和所述接收矩阵包括：
[0025] 中也管理节点针对每个被调度终端ik，根据调度该终端的基站i的天线个数和基 站i最大连通的终端个数、被调度终端ik的天线个数和终端ik最大连通的基站个数，确定 每个被调度终端ik传输的最大数据流个数€"和实际传输的数据流个数^
[0026] 对应每个被调度终端ik，根据所述机会拓扑和实际传输的数据流个数确定在该终 端ik处的总干扰个数，并确定终端能够处理的干扰个数；根据终端的处理能力将总干扰分 为无需压缩的干扰和需要压缩的干扰；
[0027] 中也管理节点列出由所有开启服务基站的发射矩阵的线性方程构成的干扰对齐 方程，使需要压缩的干扰向量落在无需压缩的干扰向量所张成的空间中；中也管理节点通 过对干扰对齐方程求解获得所有开启服务基站对齐干扰的发射矩阵；
[0028] 中也管理节点根据机会拓扑和基站对齐干扰的发射矩阵列出由所有被调度终端 的接收矩阵的线性方程构成的无干扰传输方程，通过对无干扰传输方程求解获得所有被调 度终端的接收矩阵。
[0029] 由上述技术方案可见，本申请中，中也管理节点根据各终端通过基站反馈的连通 关系来确定计算一个适用于干扰对齐的拓扑，即机会拓扑；中也管理节点根据机会拓扑通 过基站收集被服务终端的部分链路信道信息；中也管理节点根据机会拓扑和部分信道信息 计算基于干扰对齐收发算法；基站和终端根据中也管理节点计算收发矩阵进行数据发送与 接收。通过上述方式，根据终端和基站间的连通关系确定机会拓扑，只需要针对机会拓扑中 包括的基站和终端进行信道信息的反馈，不需要按照全连通方式反馈所有终端和基站间的 信道信息，因此有效压缩 了信令和用于信道信息反馈的开销。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明的干扰对齐传输的总体流程图；
[0031] 图2是实施例一的系统模型（同构网）；
[0032] 图3为实施例一的干扰对齐传输的具体流程图；
[0033] 图4为实施例一的连通示意图；
[0034] 图5为实施例一中阶段1的机会拓扑图；
[00巧]图6为实施例二中阶段2的机会拓扑图；
[003引 图7为实施例二的网络拓扑巧构网）；
[0037] 图8为实施例二的连通示意图和机会拓扑。
【具体实施方式】
[003引为了使本申请的目的、技术手段和优点更加清楚明白，W下结合附图对本申请做 进一步详细说明。
[0039] 本申请的干扰对齐传输方法所适用的网络结构包括；网络中包含一个中也管理节 点，G个小区；第i个小区的基站记为基站i，基站i有Ki待服务的终端，i=l，. ..，G，第i个 小区的第k个终端记为终端ik;基站i与终端ik分别有Mi和个天线，基站i的发射矩阵 记为V。终端的接收矩阵记为U4。
[0040] 图1为本申请提出的基于机会拓扑的干扰对齐传输方法的流程图。如图1所示， 该方法包括：
[0041] 步骤10 ;中也管理节点根据通过服务终端的基站接收的各终端反馈的自身与各 基站的连通信息，计算适用于干扰对齐的机会拓扑。
[0042] 其中，终端确定连通信息的方式可W为：各基站分时隙发送探测信号，并告知终端 一个用于干扰对齐的基站集合；终端检测集合内基站所发的探测信号能量，终端ik估计基 站j的探测信号能量记为与W，终端将馬，，与预先设定的阔值n进行比较，从而判断终端ik与基站j的连通情况：
[0043]
[0044] 其中化.，表示终端ik与基站j的连通情况，化./ =0表示终端ik与基站j不连通， 线J=1表示终端ik与基站j连通；
[0045] 进一步，终端ik估计集合中基站的探测信号能量，得到与集合内所有基站的连通 信息并上报给基站，基站接收每个终端反馈的连通信息并上报给中也管理节点；中也管理 节点汇总所有小区所有终端的连通信息，该些连通信息构成连通信息矩阵D:
[0046]
[0047] 其中连通信息矩阵D是一个
维的矩阵，第j行代表基站j与所有终端的 连通情况，第ik行代表终端ik与所有基站的连通情况。
[0048] 中也管理节点根据连通信息矩阵计算适用于干扰对齐的机会拓扑，其中该拓扑包 含给开启服务的基站和需要被调度的终端，W及该些基站与终端之间的连通关系；该里，机 会拓扑中包含的基站和终端之间的连通关系与前述连通矩阵中相关基站和终端间的连通 关系相同。计算出的机会拓扑可W是一个或者多个，当机会拓扑为一个时，即与连通矩阵相 同；当机会拓扑为多个时，还需要进一步确定每个机会拓扑对应的工作周期(例如对应的时 隙)，并在每个机会拓扑对应的工作周期内，对应该机会拓扑执行后续步骤的处理；其中，计 算出的所有机会拓扑的合集为所有基站的集合、所有服务终端的集合、W及所有基站与所 有服务终端间的连通信息，即连通矩阵对应的基站、终端和连通信息。
[0049] 机会拓扑可W用二分图C二表示，其中表示开启服务的基站集 合，為MS表示所有被调度的终端集合，其中表示基站i调度的终端集合，连 通矩阵W表示开启服务的基站与被调度终端之间的连通关系。例如图4所示的连通示意图。
[0050] 在中也管理节点设计机会拓扑时，优选地，设计准则可W为：
[0051]
[0052] 其中技w表示与基站i连通的终端集合，I巧Ms|表示与基站i连通的终端个数，足^ 表示与基站i连通的最大终端个数，IfS表示与终端ik连通的基站集合，I料表示终端ik 连通的基站个数，与r".表示与终端ik连通的最大基站个数。其中，与和巧可W是根据系 统配置预先设置的。
[0053] 步骤20;中也管理节点按照机会拓扑，通过该机会拓扑中开启服务的基站收集被 调度终端和与其连通的开启服务基站间的信道信息。
[0054] 本步骤的处理是针对每个机会拓扑进行的，其中，对于每个机会拓扑的操作相同， 下面W对应一个机会拓扑的操作为例进行说明。
[00巧]优选地，可W由中也管理通知集合中的基站开启服务，通知基站i调度集合 中的终端，并通知基站i与终端ik连通的基站集合巧基站i将集合gf发送给终端 ik，通知终端准备估计集合巧f"中的所有基站到终端ik的小尺度信道响应(即通常所指的信 道特性);基站发送正交的训练序列，终端ik估计信道响应集合，其中皿W表示基 站j到终端ik的估计的小尺度信道响应；基站i接收所调度终端ik反馈的小尺度信道响应 集合'自H,; / 巧、并上报给中也管理节点。
[005引步骤30;中也管理节点对应每个机会拓扑，根据机会拓扑和收集的信道信息，按 照干扰对齐的方式，计算每个开启服务基站的发射矩阵和被调度终端的接收矩阵，并发送 给相应的基站和被调度终端，用于数据的发送与接收处理。
[0057] 本步骤的处理是针对每个机会拓扑进行的，其中，对于每个机会拓扑的操作相同， 下面W对应一个机会拓扑的操作为例进行说明。
[0058] 优选地，中也管理节点可W根据基站的天线个数、终端的天线个数，每个基站和终 端的最大连通的终端和基站个数，来确定终端ik能够传输的最大数据流个数并结合 每个终端的实际需求确定每个终端实际传输的数据流个数感，并满足^4 然后，根据 机会拓扑可W确定终端ik接收到的等效干扰为9 =内I，心…，屯.;] =讯;.卢或;;巧;.,..。.，其中 乂表示干扰总数；根据终端ik的接收天线个数和期望接收的数据流个 数的差值来确定终端能够处理的干扰个数为*t= -冷，为了保证终端能够处理该些干 扰，因此需要通过设计基站的发射矩阵将所有终端接收到的干扰对齐在终端可处理的空间 范围内，即
[0059]
[0060] 根据终端的处理能力将总干扰分为两部分：一部分为屯，Q2,…，化，包含L个干扰， 该些干扰可W被接收端消除因此不要被压缩，第二部分为剩余的干扰化+1，…，屯，包含 I-L个干扰，需要被压缩，即通过设计发射矩阵使得需要压缩的干扰向量落在无需压缩的干 扰向量所张成的空间中，即列出干扰对齐方程：
[0061]
[0062]其中au表示任意非零实数，通过解干扰对齐方程可W得到基站对齐干扰的发射 矩阵
[006引接下来，中也管理节点列出无干扰传输方程，即：
[0064] UfH,,,Vj'=0，Vi?ii
[0065] 通过将对齐干扰的发射矩阵代入无干扰方程，可W得到完全消除干扰的 接收矩阵恥、},.「.4W为：
[0066]
[0067] 中也管理节点将基站i的发射矩阵和基站i调度终端的接收矩阵 发送给基站i，￥ie*A胃；基站i将终端的接收矩阵瑪，发送给终端ik，W,e為基站i和 终端ik按照中也管理节点计算的干扰对齐收发矩阵Vi和发送和接收数据。
[0068] 上述即为本申请中干扰对齐传输方法的基本流程示意图。下面通过两个具体实施 例说明具体实现。
[0069] 实施例一：
[0070] 本实施例中干扰对齐传输的网络拓扑示意图如图2所示，网络中包含一个中也 管理节点，G=5个小区；第i个小区的基站记为基站i，基站i有Ki= 2待服务的终端， i=l，. . .，5,第i个小区的第k个终端记为终端ik;基站i与终端ik分别有Mi= 5和= 3 个天线，基站i的发射矩阵记为V。终端的接收矩阵记为L'
[0071] 图3为本实施例中的干扰对齐传输方法的流程图。如图3所示，包括：
[0072] 步骤301;各基站分时隙发送探测信号，并告知终端一个用于干扰对齐的基站集 合；终端反馈自身与集合 中各基站间的连通信息。
[0073] 其中，终端检测集合内基站所发探测信号的能量，终端ik估计基站j的探测信号 能量记为马终端将馬与预先设定的阔值n进行比较，从而判断终端ik与基站j的连 通情况。如图2所示，W基站2为例，给终端2i发送的基站集合为{1，2,3,4,5}。终端2i测 量与5个基站的连通情况为％! = 1，A.2 = 1，Oy= !，=卿= 0。
[0074]步骤302;基站接收每个终端反馈的连通信息并上报给中也管理节点。
[00巧]步骤303;中也管理节点汇总所有小区所有终端的连通信息，该些连通信息构成 全网络的连通信息矩阵D:
[00761
[0077] 其中连通示意图如图4所示。
[0078] 步骤304;中也管理节点根据连通信息矩阵计算机会拓扑。
[0079] 本实施例中，中也管理节点将分成两个阶段来服务所有终端，因此设计两个机会 拓扑，并确定对应的工作周期(例如对应的时隙)。
[0080] 其中，中也管理节点设计的机会拓扑的设计准则可W为：
[0081]
[0082] 其中I巧w|表示与基站i连通的终端个数，|6fI表示终端ik连通的基站个数，阶段 1中的机会拓扑满足^^^ ^ " 3，阶段2中的机会拓扑满足*^*^二= 2。
[0083] 根据上述约束，设计得到阶段1的机会拓扑如图5所示，阶段2的机会拓扑如 图6所示。阶段1对应的机会拓扑为G= 其中开启服务的基站集合为 >1肪='!'1,2,3,4,5}，5个基站调度的终端集合分别为：4…A"、=a,}' 4、'1、叫-V， 和令=巧}，所有被调度的终端集合为=化，2!韦，4,，5,}，连通矩阵W为：
[0084]
[0085]阶段2对应的机会拓扑为G=(心Bs，乂Ms，w^其中开启服务的基站集合为 ?4|"=化3,4, 5}，4个基站调度的终端集合分别为：為《^ =似，為*^ =货}，4^=雖巧口 為MS=佑}，所有被调度的终端集合为^?? =化，3:，4;，52}，连通矩阵W为：
[0086]
[0087] 如前所述，对于每个机会拓扑，采用相同的处理，下面的处理W阶段1对应的机会 拓扑为例进行说明。
[0088] 步骤305;中也管理节点通知基站开启服务并调度终端。
[0089] 根据机会拓扑中也管理节点可知，与5个终端Ui，2。32,4。5J连通的基站集合 分别为
中也管 理节点通知集合=化2:3,4,巧中的基站开启服务，通知基站1调度终端liW及与终 端li相连通的基站集合巧"={1，巧，基站2调度终端2iW及与终端2i相连通的基站集合 = {U，]}，基站3调度终端32W及与终端32相连通的基站集合巧f= 口，3.4}，基站4调 度终端4iW及与终端4i相连通的基站集合= ^(3,4,5}，基站5调度终端5iW及与终端5i 相连通的基站集合C=
[0090] 步骤306 ;基站i将集合巧f发送给终端ik，通知终端准备估计集合竭中的所有 基站到终端ik的小尺度信道响应。
[0091] 步骤307 ;基站发送正交的训练序列，终端根据基站发送的通知估计相应的信道 特性。
[0092] 具体地，终端li估计！叶,,1，H||,2} ?终端21估计禪2|,|，Hw，！，终端32估计 闲；1；.2，内、.：?，^.、,4}?终端41估计{扫4|.]，円4|.4，巧41.5}?终端 51估计闲5,，4，村5,-.5}。
[0093] 步骤308;基站接收所调度终端反馈的小尺度信道响应集合并上报给中也管理节 点。
[0094] 步骤309 ;中也管理节点根据基站的天线个数Mi=5、终端的天线个数V, =3,每 个基站和终端的最大连通的终端和基站个数=与^ = 3，来确定终端ik能够传输的最 大数据流个数啤~ = 2，并结合每个终端的实际需求确定每个终端实际传输的数据流个数 為^ 2;并满足4^含瑪赢'
[0095] 步骤310 ;中也管理节点根据机会拓扑可W确定每个终端接收到的等效干扰为：
[0096]
[0097] 其中Vi(1)表示基站i发送的第1个数据流。
[0098] 根据终端的接收天线数和传输数据流个数确定每个终端可处理的干扰维度为 -式,=1，因此需要通过设计基站的发射矩阵将所有终端接收到的等效干扰对齐到一维 空间中，从而列出干扰对齐方程：
[0104] 进一步，上述的干扰对齐方程可W表示为：
[0106]其中a1，1 = 1，2, 3为任意非零实数。
[0107] 进一步，上述方程可W等价为：
[0108]=〇,/? =1,-..,5
[0111] 由于觀《都存在至少一维的零空间，因此干扰对齐方程的解存在。通过解上述方程 可W得到满足干扰对齐条件的基站发射矩阵。
[0112] 步骤311 ;中也管理节点根据终端ik接收到的等效干扰的零空间来设计终端的接 收矩阵斯乂.,.4-来实现无干扰传输。
[0113] 步骤312 ;中也管理节点将基站i的发射矩阵和基站i调度终端的接收矩阵 抑化沪}发送给基站1，所'€4巧-
[0114] 步骤313 ;基站i将终端的接收矩阵U,,发送给终端ik，V4 。
[0115] 步骤314 ;基站i和终端ik按照中也管理节点计算的干扰对齐收发矩阵Vi和 发送和接收数据。
[0116] 至此，本实施例中的方法流程结束。
[0117] 实施例二：
[0118] 本实施例中干扰对齐传输的网络拓扑示意图如图7所示，网络中包含一个中也管 理节点，有3个宏基站，编号为1，2, 3,天线个数为Mi= 3, 2个微基站，编号为4, 5,天线个数 为Mi= 2,每个基站服务1个终端，每个终端有Ni= 2个天线，基站i的发射矩阵记为V。 终端的接收矩阵记为巧,。
[0119] 本实施例中的方法流程示意图与上述实施例一中的图3相同，具体包括：
[0120] 步骤301 ;各基站分时隙发送探测信号，并告知终端一个用于干扰对齐的基站集 合；终端反馈自身与集合中各基站间的连通信息。
[0121] 其中，终端检测集合内基站所发探测信号的能量，终端ik估计基站j的探测信号 能量记为终端将€^与预先设定的阔值n进行比较，从而判断终端ik与基站j的连 通情况。
[0122] 步骤302 ;基站接收每个终端反馈的连通信息并上报给中也管理节点；
[0123] 步骤303 ;中也管理节点汇总所有小区所有终端的连通信息，该些连通信息构成 全网络的连通信息矩阵D:
[0124]
[0125] 步骤304;中也管理节点根据连通信息矩阵计算机会拓扑。
[0126] 本实施例中，中也管理节点在一个阶段来服务所有终端，因此所设计的机会拓扑 与网络的原始拓扑相同，如图8所示。
[0127] 步骤305;中也管理节点通知基站开启服务并调度终端。
[012引根据机会拓扑，中也管理节点通知集合=化2,3,4,巧中的基站开启服务，通知 基站1调度终端1及与其连通的基站集合巧S= .[1.3.5}，基站2调度终端2及与其连通的 基站集合={12,4}，基站3调度终端3及与其连通的基站集合蹲? ={2,3}，基站4调 度终端4及与其连通的基站集合= 口，4,5；| *基站5调度终端5及与其连通的基站集合 0f ={1,4,5}.
[0129] 步骤306;基站i将集合巧f发送给终端ik，通知终端准备估计集合巧中的所有 基站到终端ik的小尺度信道响应。
[0130] 步骤307;基站发送正交的训练序列，终端根据基站发送的通知估计相应的信道 特性。
[0131]具体地，终端1估计化1，1，屯3,屯5}，终端2估计 化，1，电2,屯J，终端3估计 化,2, 3}，终端4估计化2,电4,电s}，终端4估计化。Hs,4,Hs,s}。
[0132] 步骤308;基站接收所调度终端反馈的小尺度信道响应集合并上报给中也管理节 点。
[0133] 步骤309;中也管理节点根据基站的天线个数、终端的天线个数，每个基站和终端 的最大连通的终端和基站个数，来确定终端ik能够传输的最大数据流个数，并结合 每个终端的实际需求确定每个终端实际传输的数据流个数4? =^5并满足^4
[0134] 步骤310 ;中也管理节点根据机会拓扑可W确定每个终端接收到的等效干扰为：
[0135]
[0136] 根据终端的接收天线数和传输数据流个数确定每个终端可处理的干扰维度为 因此需要通过设计基站的发射矩阵将所有终端接收到的等效干扰对齐到一维 空间中，从而列出干扰对齐方程：
[0137]rankUHi，3V3，Hi，5V5])《l[01 3引脚证（化，八，电4乂4])《1 [01 3引 脚证（出4,2乂2，电5乂5])《1
[0140] rank(咕八，屯4乂4])《1
[0141] 进一步，上述的干扰对齐方程可W表示为：
[0142]
[0143]其中a1，1 = 1，2, 3, 4为任意非零实数。
[0144] 进一步，上述方程可W等价为：
[014 引 成爭。=0,11 = !，--.,2
[0146] 其中
[0147] 由于H"都存在至少一维的零空间，因此干扰对齐方程的解存在。通过解上述方程 可W得到满足干扰对齐条件的基站发射矩阵{Vi},,。
[014引步骤311 ;中也管理节点根据终端ik接收到的等效干扰的零空间来设计终端的接 收矩阵巧,来实现无干扰传输。
[0149] 步骤312 ;中也管理节点将基站i的发射矩阵和基站i调度终端的接收矩阵 (Vg'，狀},片;!。'}发送给基站i'V!?隧屋資
[0150] 步骤313 ;基站i将终端的接收矩阵U^.发送给终端ik，V4e令K。
[015。 步骤314 ;基站i和终端ik按照中也管理节点计算的干扰对齐收发矩阵Vi和 发送和接收数据。
[0152] 至此，本实施例中的方法流程结束。
[0153] 通过上述本申请的具体实现可见，本申请中通过终端上报终端与各个基站间的连 通关系，从而确定出网络拓扑中进行干扰对齐的各个基站和各个终端间的实际连通关系， 再依据该连通关系确定机会拓扑，终端仅就机会拓扑中涉及的与自身连通的基站进行信道 特性的估计和上报。该种方式下，通常实际连通关系不会是所有基站和所有终端间的全连 通关系，因此终端据此进行的信道特性通常是与部分基站间的信道特性估计，从而降低了 终端的处理复杂度、信令和反馈的开销W及发射矩阵和接收矩阵计算的复杂度。
[0154] 同时，进一步地，根据实际连通关系确定的机会拓扑还可W是多个，并对应不同的 工作周期，该样，能够进一步降低每个机会拓扑中涉及的基站和终端个数，从而降低终端受 到的干扰总数，进一步降低了终端的处理复杂度、信令和反馈的开销W及发射矩阵和接收 矩阵计算的复杂度。
[0155]W上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用W限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
【主权项】
1. 一种干扰对齐的传输方法，其特征在于，包括： a、 中心管理节点根据通过服务终端的基站接收的各终端反馈的自身与各基站的连通 信息，计算适用于干扰对齐的机会拓扑；所述机会拓扑包括：开启服务的基站集合、被调度 的终端集合、以及开启服务的各基站与被调度的各终端间的连通信息； b、 中心管理节点按照所述机会拓扑，通过开启服务的基站收集被调度终端和与其连通 的开启服务基站间的信道信息； c、 中心管理节点根据机会拓扑和收集的所述信道信息，按照干扰对齐的方式，计算每 个开启服务基站的发射矩阵和被调度终端的接收矩阵，并发送给相应的基站和被调度终 端，用于数据的发送与接收处理。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，中心管理节点计算的机会拓扑为一个或 多个； 当计算出的机会拓扑为多个时，确定每个机会拓扑对应的工作周期，并在每个机会拓 扑对应的工作周期内，对应该机会拓扑执行所述步骤b和步骤c ;其中，计算出的所有机会 拓扑的合集为所有基站的集合、所有服务终端的集合、以及所有基站与所有服务终端间的 连通信息。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，各终端确定自身与各基站的连通关系 的方式包括： 各基站分时隙发送探测信号，每个终端估计本小区基站和干扰小区基站到该终端的信 道能量信息，并根据信道能量信息确定终端与相应小区基站间的连通性。4. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述计算机会拓扑时，保证5其中，i 示与开P服务白勺@站i 白勺被调度终端白勺个数， |4MS| f表示与开启服务的基站i连通的最大终端个数，|€κ|表示与被调度终端ik连通的开启 服务的基站个数，表示与被调度终端ik连通的最大基站个数，i表示开启服务的基站索 弓丨，ik表示开启服务的基站i调度的终端的索引。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述if*和为预先根据系统配置设置 的。6. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述中心管理节点收集被调度终端和 与其连通的开启服务基站间的信道信息包含： 中心管理节点根据机会拓扑，向需要开启服务的基站发送基站需要调度的终端，以及 与被调度的终端连通的开启服务基站的集合； 所述开启服务的基站通知自身需要调度的每个终端，估计与该终端连通的开启服务基 站和自身之间的信道响应，并反馈给调度终端的基站； 所述开启服务的基站将收集的终端反馈的信道信息上报给中心管理节点。7. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述中心管理节点计算所述发射矩阵 和所述接收矩阵包括： 中心管理节点针对每个被调度终端ik，根据调度该终端的基站i的天线个数和基站i 最大连通的终端个数、被调度终端ik的天线个数和终端ik最大连通的基站个数，确定每个 被调度终端ik传输的最大数据流个数和实际传输的数据流个数4; 对应每个被调度终端ik，根据所述机会拓扑和实际传输的数据流个数确定在该终端ik处的总干扰个数，并确定终端能够处理的干扰个数；根据终端的处理能力将总干扰分为无 需压缩的干扰和需要压缩的干扰； 中心管理节点列出由所有开启服务基站的发射矩阵的线性方程构成的干扰对齐方程， 使需要压缩的干扰向量落在无需压缩的干扰向量所张成的空间中；中心管理节点通过对干 扰对齐方程求解获得所有开启服务基站对齐干扰的发射矩阵； 中心管理节点根据机会拓扑和基站对齐干扰的发射矩阵列出由所有被调度终端的接 收矩阵的线性方程构成的无干扰传输方程，通过对无干扰传输方程求解获得所有被调度终 端的接收矩阵。
【专利摘要】本申请公开了一种干扰对齐的传输方法，包括：中心管理节点根据通过服务终端的基站接收的各终端反馈的自身与各基站的连通信息，计算适用于干扰对齐的机会拓扑；中心管理节点按照所述机会拓扑，通过开启服务的基站收集被调度终端和与其连通的开启服务基站间的信道信息；中心管理节点根据机会拓扑和收集的所述信道信息，按照干扰对齐的方式，计算每个开启服务基站的发射矩阵和被调度终端的接收矩阵，并发送给相应的基站和被调度终端，用于数据的发送与接收处理。应用本申请，能够降低信令和反馈的开销。
【IPC分类】H04W72/12, H04W16/14
【公开号】CN104902483
【申请号】CN201410074609
【发明人】刘婷婷, 杨晨阳, 孙鹏飞, 喻斌, 孙程君
【申请人】北京三星通信技术研究有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月3日
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