一种适用于全双工蜂窝网络的协作发射波束成型方法和通信系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108718205A(43)申请公布日2018.10.30(21)申请号201810757316.3(22)申请日2018.07.11(71)申请人北京大学地址100871北京市海淀区颐和园路5号北京大学(72)发明人焦秉立邹明马猛李斗(74)专利代理机构北京君尚知识产权代理事务所(普通合伙)11200代理人司立彬(51)Int.Cl.H04B7/026(2017.01)H04B7/0413(2017.01)H04B7/06(2006.01)H04B7/08(2006.01)H04W24/04(2009.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种适用于全双工蜂窝网络的协作发射波束成型方法和通信系统(57)摘要本发明公开一种适用于全双工蜂窝网络的协作发射波束成型方法和通信系统。本方法为：基站获取与各通信用户之间的下行链路的信道状态信息，以及基站发射天线到其他小区基站接收天线之间的干扰链路的信道状态信息；基站通过反馈信道获得各通信用户的噪声级别；基站通过基站间通信链路得到其他小区基站的噪声级别；基站计算预定的SLNR效用函数取得最大值时的发射波束成型矩阵；其中，所述SLNR效用函数是基于以上所述的信道状态信息、噪声级别建立；基站利用所述发射波束成型矩阵对要发射的数据流进行发射波束成型。本发明能够大大提升FD蜂窝网络的频谱效率。CN108718205ACN108718205A权利要求书1/2页1.一种适用于全双工蜂窝网络的协作发射波束成型方法，其步骤包括：基站获取与各通信用户之间的下行链路的信道状态信息，以及基站发射天线到其他小区基站接收天线之间的干扰链路的信道状态信息；基站通过反馈信道获得各通信用户的噪声级别；基站通过基站间通信链路得到其他小区基站的噪声级别；基站计算预定的SLNR效用函数取得最大值时的发射波束成型矩阵；其中，所述SLNR效用函数是基于以上所述的信道状态信息、噪声级别建立；基站利用所述发射波束成型矩阵对要发射的数据流进行发射波束成型。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SLNR效用函数为其中，Kd为蜂窝网络中下行用户数量，Kb为蜂窝网络中基站个数，jk为用户k的服务基站的索引，为从基站jk到用户k的信道状态信息，为从基站jk到基站j的干扰信道状态信息；γk为用户k的噪声级别，λj为基站j的噪声级别，Mk为用户k的接收天线数量，Wk为针对用户k的发射波束成型矩阵，(·)H表示矩阵的共轭转置，Tr(·)函数用于计算矩阵的迹。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，利用得到SLNR效用函数取得最大值时的发射波束成型矩阵。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，利用得到SLNR效用函数取得最大值时的发射波束成型矩阵；其中，代表计算矩阵Qk的特征值分解后，最大的Sk个特征值所对应的特征向量所构成的矩阵，Sk为发送给用户k的数据流的数目，I为单位矩阵。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站通过反馈信道获得各通信用户的噪声级别包括：热噪声、其他上行用户发射信号所造成的干扰、来自非协作小区基站的干扰。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，如果通信用户为FD用户，则所述基站通过反馈信道获得各通信用户的噪声级别还包括FD用户的残余自干扰。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站通过基站间通信链路得到其他小区基站的噪声级别包括热噪声和残余自干扰。8.一种适用于全双工蜂窝网络的通信系统，其特征在于，包括若干基站，所述基站获取与各通信用户之间的下行链路的信道状态信息、基站发射天线到其他小区基站接收天线之间的干扰链路的信道状态信息、基站通过反馈信道获得各通信用户的噪声级别、基站通过基站间通信链路得到其他小区基站的噪声级别；所述基站计算预定的SLNR效用函数取得最大值时的发射波束成型矩阵，然后利用所述发射波束成型矩阵对要发射的数据流进行发射2CN108718205A权利要求书2/2页波束成型；其中，所述SLNR效用函数是基于以上所述的信道状态信息、噪声级别建立。9.如权利要求8所述的通信系统，其特征在于，所述SLNR效用函数为其中，Kd为蜂窝网络中下行用户数量，Kb为蜂窝网络中基站个数，jk为用户k的服务基站的索引，Hjkk为从基站jk到用户k的信道状态信息，Vjkj为从基站jk到基站j的干扰信道状态信息；γk为用户k的噪声级别，λj为基站j的噪声级别，Mk为用户k的接收天线数量，Wk为针对用户k的发射波束成型矩阵，(·)H表示矩阵的共轭转置，Tr(·)函数用于计算矩阵的迹。10.如权利要求9所述的通信系统，其特征在于，利用得到SLNR效用函数取得最大值时的发射波束成型矩阵；其中，代表计算矩阵Qk的特征值分解后，最大的Sk个