【摘要】：針對多天線蜂窩網(wǎng)絡(luò)下行干擾信道,利用級聯(lián)預(yù)編碼思想和以干擾對齊為用戶調(diào)度準(zhǔn)則的隨機波束賦形方法,提出了一種機會式干擾對齊算法。在基站與被選中用戶的下行鏈路中,雙層預(yù)編碼的設(shè)計可以同時處理小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間干擾。與普通的隨機波束賦形算法相比,方法使得系統(tǒng)具有更大和容量且有更高的能量效率,仿真驗證了算法的優(yōu)越性。
【圖文】：

戶的天線數(shù)為L，第k個基站到第i個小區(qū)的第j個用戶的信道矩陣H［i，］jk∈CL×M為平坦衰落信道，信道矩陣H［i，］jk中的元素相互獨立并且服從均值為0，方差為1的復(fù)高斯分布。如圖1所示，每個基站從本小區(qū)內(nèi)選擇S(S≤N)個用戶作為服務(wù)用戶，此時被選中的用戶數(shù)j=1，…，S，假設(shè)基站采用干擾對齊算法選定的預(yù)編碼向S個用戶傳輸d個數(shù)據(jù)流，則i小區(qū)內(nèi)j用戶的接收信號可以寫做:y［i，］j=H［i，］jiv［i，］jx［i，j}］desiredsignal+∑Nn=1，n≠jH［i，n］iv［i，n］x［i，n］intra-cellinterference+∑Kk=1，k≠iH［i，］jkvkxkinter-cellinterference+z［i，］j(1)其中:z［i，］j∈CL×1是附加噪聲，其元素服從獨立同分布均值為0，方差為σ2的復(fù)高斯分布;在接收端每個小區(qū)內(nèi)的用戶通過左乘解碼矩陣u［i，］j，得到的接收信號為y［i，］j=uH［i，］jH［i，］jiv［i，］jx［i，］j+uH［i，］jH［i，］ji∑Ss=1，s≠jv［i，s］x［i，s］+uH［i，］j∑Kk=1，k≠iH［i，］jkvkxk+uH［i，，］jz［i，］j(2)在設(shè)計好內(nèi)層預(yù)編碼矩陣v［i，］j和接收濾波矩陣u［i，］j后，小區(qū)i中第j個用戶的第m個數(shù)據(jù)流上的信干噪比SINＲ［i，］jm可以表示為SINＲ［i，］jm=|um［i，］jHH［i，］jiV［i，］jm|2σ2‖u［i，］jm‖2+I［i，］jm(3)其中:u［i，］jm為接收濾波矩陣u［i，］j的第m列，V［i，］jm為預(yù)編碼矩陣的第m列。I［i，］jm=∑da=1，a≠m|um?

?奇異值對應(yīng)的右奇異向量作為接收端波束賦形向量。此時反饋的調(diào)度系數(shù)為最小奇異值的二范數(shù)，即η［i，］j=σ［i，］jL2。3仿真驗證將本文中的算法與基于最大信干噪比(Max-SINＲ)的隨機波束賦形算法進行仿真比較。基于Max-SINＲ算法在廣播一組隨機正交波束后，每個用戶分別反饋其在各個波束上的信干噪比，基站為每一個波束選擇可以實現(xiàn)最大信干噪比的用戶，并將該波束作為該被選中用戶的波束賦形向量，基于Max-SINＲ的隨機波束賦形在設(shè)計接收端波束向量和用戶選擇機制都是最大化目標(biāo)信號的信干噪比的。圖3是在K=3，M=3，L=3，N=50的蜂窩下行干擾信道中，系統(tǒng)和容量隨信噪比的變化曲線，可以發(fā)現(xiàn)在這個干擾受限的例子中，基于級聯(lián)預(yù)編碼的機會干擾對齊比Max-SINＲ算法的系統(tǒng)和容量大，因為它完全消除了小區(qū)中用戶間干擾，同時有效抑制了小區(qū)間的干擾。而基于Max-SINＲ算法在選擇用戶時僅考慮到能在該波束上實現(xiàn)最大信干噪比而沒有考慮到多波束干擾。特別的是，當(dāng)信噪比較低時，級聯(lián)預(yù)編碼算法得到的和容量是小于Max-SINＲ算法的，這是因為在信噪比較低時本文的算法還沒有及時選擇出最合適的用戶。圖4是同上的場景下兩種算法的平均能量效率對比圖，與文獻［15］相似，平均能量效率被定義為單位帶寬內(nèi)單位能量傳輸?shù)男畔⒈忍財?shù)，即log2(1+SINＲk)/P(k)，其單位為bit/(Hz·J)，其中P(k)是用戶k的發(fā)送功率。本文算法中接收端得到的期望信號功率與干擾信號功率均是小于max-SINＲ算法的，但是平均能量效率在信噪比超過特定范圍后是大于max-SINＲ的隨機波束賦形算法。圖5是在K=3，M=4，L=2，信噪比為25dB時蜂窩下行干擾信道中，隨著每個小區(qū)內(nèi)用戶數(shù)增加，本文的算法與max-SINＲ算法的系統(tǒng)和容量隨信噪比的變化圖，可
【作者單位】： 重慶郵電大學(xué)移動通信技術(shù)重點實驗室;
【基金】：長江學(xué)者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃資助項目(IRT1299) 重慶市科委項目(CSTC2012jj A40044,CSTC2013yykf A40010);重慶市科委重點實驗室專項經(jīng)費資助項目 重慶郵電大學(xué)自然科學(xué)基金資助項目(A2011-51)
【分類號】：TN911.4

【參考文獻】

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本文編號：2517720