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(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CN108183740A(43)申请公布日2018.06.19(21)申请号201711432755.9(22)申请日2017.12.26(71)申请人北京邮电大学地址100876北京市海淀区西土城路10号(72)发明人郭彩丽高小芳陈硕(51)Int.Cl.H04B7/06(2006.01)H04B7/08(2006.01)H04B7/10(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图3页(54)发明名称一种基于极化信息处理的认知异构蜂窝网络跨层干扰对齐方法(57)摘要本发明公开了一种基于极化信息处理的认知异构蜂窝网络跨层干扰对齐方法,其中利用极化信息处理和干扰对齐原理对认知异构蜂窝网络中两种跨层干扰进行了处理,实现了在不影响宏蜂窝内正常传输和保持最大的系统下行容量的同时,大幅度降低了小蜂窝内信号传输的差错率,提升了小蜂窝对抗多径衰落信道和跨层干扰的传输可靠性。本发明优化小蜂窝用户接收极化状态,实现了对齐宏蜂窝对小蜂窝用户的跨层干扰到目标信号的零空间的目的;优化小蜂窝基站发送极化状态,对齐了宏蜂窝用户受到来自小蜂窝的跨层干扰到目标信号零空间,确保宏蜂窝用户的正常传输,同时远远降低了小蜂窝网络的信号传输误差。CN108183740ACN108183740A权利要求书1/3页1.一种基于极化信息处理的认知异构蜂窝网络跨层干扰对齐方法,其特征在于,该方法的实现步骤包括:S1,分别建立宏蜂窝用户和小蜂窝用户接收到的含有极化状态信息的干扰信号表达式;S2,根据干扰对齐原理,建立跨层干扰对齐需要满足的极化条件表达式;S3,根据小蜂窝用户跨层干扰对齐的极化条件,确定最优接收极化状态;S4,根据小蜂窝用户接收信号与目标接收信号的误差最小为原则,建立优化模型,确定小蜂窝用户的最优发送极化状态,方法结束。2.按照权利要求1所述方法,其特征在于,步骤S2中建立跨层干扰对齐需要满足的极化条件表达式过程包括:首先表征认知异构蜂窝网络中两类跨层干扰,一类是宏蜂窝网络对小蜂窝网络造成的跨层干扰表示为其中,Ipi为宏蜂窝基站对小蜂窝用户产生的跨层干扰,为小蜂窝用户接收极化状态的共轭转置,HPi为宏蜂窝基站到小蜂窝用户的干扰信道,为宏蜂窝基站的发送极化状态,sp为宏蜂窝基站未加发送极化状态的发送信号,M为小蜂窝网络的用户数目;另一类是小蜂窝网络对宏蜂窝网络造成的跨层干扰表示为其中,Iip为小蜂窝基站发送给第i小蜂窝用户的信号造成的对宏蜂窝用户跨层干扰,为宏蜂窝用户接收极化状态的共轭转置,Hip为小蜂窝基站到宏蜂窝用户的干扰信道,为小蜂窝基站发送给第i个小蜂窝用户的信号的发送极化状态,si为小蜂窝基站发送给第i个小蜂窝用户的未加发送极化状态的发送信号;根据干扰对齐原理,得到对齐两类跨层干扰需要满足的极化条件表征结束。3.按照权利要求1所述方法,其特征在于,步骤S3中确定最优接收极化状态为:H其中,为第i个小蜂窝用户的接收极化状态,null为零空间,HPi为宏蜂窝基站到第i个小蜂窝用户的干扰信道的共轭转置,为宏蜂窝基站的发送极化状态的共轭转置。4.按照权利要求1所述方法,其特征在于,步骤S4中确定小蜂窝用户的最优发送极化状态过程包括:首先表征小蜂窝对宏蜂窝总的跨层干扰功率需要低于宏蜂窝用户所能承受的最大干扰门限Gmax2CN108183740A权利要求书2/3页其中,E{·}为取期望值,为F-范数的平方,为宏蜂窝用户的接收极化状态的共轭转置,Hip为小蜂窝基站到宏蜂窝用户的干扰信道,为小蜂窝基站发送给第i个小蜂窝用户的信号的发送极化状态;其次,根据均方误差定义,表征第i个小蜂窝用户接收信号ri和目标信号si的均方误差MSEi为2其中,E{||si||F}=1;最后,以小蜂窝基站的发送极化状态为优化变量,以最小化所有小蜂窝用户的均方误差为优化目标,以小蜂窝对宏蜂窝总的跨层干扰功率需要低于宏蜂窝用户所能承受的最大干扰门限Gmax、对齐小蜂窝网络对宏蜂窝用户的跨层干扰需要满足的极化条件和极化状态满足的功率条件为约束条件建立优化模型,求解优化模型确定小蜂窝的发送极化状态。5.按照权利要求4所述方法,其特征在于,建立优化模型为:subjecttoC1:C2:C3:其中,为小蜂窝基站发送给第i个小蜂窝用户信号的发送极化状态,MSE为所有小蜂窝用户的均方误差,MSEi为第i个小蜂窝用户的均方误差,C1为小蜂窝对宏蜂窝总的跨层干扰功率需要低于宏蜂窝用户所能承受的最大干扰门限Gmax的约束条件,C2为对齐小蜂窝网络对宏蜂窝用户的跨层干扰需要满足的极化条件的约束条件,ε为对齐误差,C3是极化状态满足的模约束条件。6.按照权利要求4所述方法,其特征在于,求解优化模型过程包括:首先利用格朗日乘子法求得其中,为发送极