一种MIMO全双工蜂窝系统的下行预编码方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号CN105007248B(45)授权公告日2018.05.18(21)申请号201510526719.3H04B7/0413(2017.01)(22)申请日2015.08.25(56)对比文件(65)同一申请的已公布的文献号CN102420679A,2012.04.18,申请公布号CN105007248ACN103299572A,2013.09.11,CN101951678A,2011.01.19,(43)申请公布日2015.10.28CN104144020A,2014.11.12,(73)专利权人成都东讯电子技术有限公司审查员侯艳兰地址610041四川省成都市高新区（西区）西芯大道4号(72)发明人黄川王俊唐友喜(74)专利代理机构成都金英专利代理事务所(普通合伙)51218代理人袁英(51)Int.Cl.H04L25/03(2006.01)H04L25/02(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种MIMO全双工蜂窝系统的下行预编码方法(57)摘要本发明公开了一种MIMO全双工蜂窝系统的下行预编码方法，包括以下步骤：S1.提取MIMO自干扰信道中功率最强的信号传输方向并据此构造强相关自干扰信道矩阵；S2.给定上行信道速率的下限，计算最优的下行预编码矩阵，使得下行信道速率最大。本发明提供了一种复杂度较低的MIMO全双工蜂窝系统的下行预编码方法，利用MIMO全双工基站中自干扰信道间的相关性，在给定上行信道速率下限时，得到了最大化下行信道速率的预编码方案；相对于传统预编码技术，在强相关自干扰信道场景下，本方案能够在给定上行信道速率下限时获得最大的下行信道传输速率。CN105007248BCN105007248B权利要求书1/2页1.一种MIMO全双工蜂窝系统的下行预编码方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1.对MIMO全双工基站的剩余自干扰信道矩阵进行奇异值分解，利用其最大的奇异值及其对应的奇异向量，构造强相关剩余自干扰信道矩阵；S2.给定上行信道速率的下限，计算最优的下行预编码矩阵，使得下行信道传输速率最大；所述的步骤S2包括以下子步骤：S21.以最强干扰传输方向vs、下行信道传输共轭方向为基准,定义一个新矩阵并对其进行奇异值分解，得到：A＝UΣVH，为下行信道传输向量，下行信道中包括一个单天线的半双工用户，式中，Σ＝diag(σ1,σ2)为A的奇异值构成的矩阵，为A的左奇异向量构成的矩阵，为A的右奇异向量构成的矩阵；即分解得到的矩阵U为向量vs、拓展出的二维空间；S22.将vs、投影到矩阵U中，得到vs、在二维空间U上投影后的坐标:S23.计算上行可达速率的最大值αmax与最小值αmin：式中，为上行信道传输向量，上行信道中包括一个单天线的半双工用户；N0代表下行用户接收白噪声的单边带功率谱密度，pu代表上行信号发射功率；us代表左奇异向量；S24.给定上行速率的下限α，α的选取满足αmin≤α≤αmax，求解如下凸优化问题，得到下行信道最大可达速率β，以及其对应的矩阵变量B，矩阵B为求解预编码协方差矩阵的一个中间矩阵变量：Tr(B)≤pd,B≥0；式中，pd代表下行信号发射总功率；凸优化问题的求解通过凸优化求解工具实现；S25.从矩阵B中恢复出给定上下速率下限时全双工基站发射机的预编码协方差矩阵Qd：HQd＝UBU；根据预编码协方差矩阵Qd的定义：通过Cholesky分解法计算出其对应的预编码矩阵Wd。2CN105007248B权利要求书2/2页2.根据权利要求1所述的一种MIMO全双工蜂窝系统的下行预编码方法，其特征在于：所述的步骤S1包括以下子步骤：S11.对全双工基站的MIMO剩余自干扰信道进行奇异值分解:HHs＝UsΛVs式中，Λ为由Hs的奇异值构成的矩阵，Us为Hs的左奇异向量构成的矩阵，Vs为Hs的右奇异向量构成的矩阵；S12.提取奇异值矩阵Λ中最大的元素λ及其对应的左奇异向量us、右奇异向量vs，得到秩为1的剩余自干扰信道矩阵：3.根据权利要求1所述的一种MIMO全双工蜂窝系统的下行预编码方法，其特征在于：所述凸优化求解工具可以是任意现有的求解凸优化问题的工具，包括Matlab的CVX工具箱。3CN105007248B说明书1/5页一种MIMO全双工蜂窝系统的下行预编码方法技术领域[0001]本发明涉及一种MIMO全双工蜂窝系统的下行预编码方法。背景技术[0002]全双工无线通信技术，顾名思义，在同样的时频资源块内同时发送和接收数据；由于其与传统的时分双工、频分双工技术相比，理论上可以提高一倍的频谱利用率，全双工无线通信技术成为了第五代移动通信技术研究的热点；但是，在全双工的无线设备中，其接收机会接收到大功率的来