一種基于全局投影距離的干擾對齊預編碼方法技術

本發明專利技術涉及一種基于全局投影距離的干擾對齊預編碼方法，包括如下步驟：步驟1：根據多小區干擾對齊條件初始化預編碼矩陣{V1…Vk}；步驟2：計算全局子空間距離βl(Vl)；步驟3：計算全局子空間距離對預編碼矩陣的梯度；步驟3：計算梯度下降方向Z；步驟4：計算下降沿步長；步驟5：若步長不在閾值范圍內，則返回步驟2進行迭代；若步長在閾值范圍內或達到最大迭代限制，則迭代結束，得到梯度和矩陣；步驟6：對梯度和矩陣進行正交三角分解，得到預編碼矩陣。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及無線通信
，尤其涉及一種基于全局投影距離的干擾對齊預編 碼方法。
技術介紹
隨著現在蜂窩網絡小區的半徑越來越小與用戶數量的急劇增加，在復用頻率因子 為1進行組網的多小區系統中，干擾問題無疑成為了影響通信質量的重要因素之一。現有 通信系統普遍采用多輸入多輸出ΜΙΜΟ (Multiple-Input Multiple-Output)系統，但是多天 線系統的廣泛使用產生了同頻干擾，對用戶的通信質量產生了重大影響。干擾對齊技術正 是為了應對多天線系統所產生的干擾被提出來的。干擾對齊技術通過在接收端將干擾重疊 消除，能顯著提升多天線無線系統的容量。公開號為CN103607232A的專利《基于干擾對齊 方法的預編碼優化選擇方法》中，該方法從干擾重疊的角度來處理多用戶干擾，其研究結果 表明系統容量可隨用戶數量而增加線性增加，從而顯著提高了信道總容量。《Information Theory，IEEE Transactions on》期刊 57 卷 06 期，由 Gomadam，K Cadambe，V R Jafar， S A 撰寫的《A Distributed Numerical Approach to Interference Alignment and Applications to Wireless Interference Networks))一文中，提出了最小干擾泄露干擾對 齊方法與最大信干噪比干擾對齊方法。這兩種方法利用信道的互易性，通過收發端的迭代， 得到預編碼矩陣和接收矩陣，實現分布式干擾對齊。以上方法都是對收發兩端的預編碼矩 陣和接收矩陣進行聯合迭代優化，因此方法的計算量過大。
技術實現思路
本專利技術的專利技術目的在于提供，能夠 有效實現干擾對齊，并有效減少計算量，提高網絡總速率。 實現本專利技術目的的技術方案： -種基于全局投影距離的干擾對齊預編碼方法，其特征在于： 步驟1 :根據多小區干擾對齊條件初始化預編碼矩陣{V"Vk}; 步驟2 :計算全局子空間距離β i (V); 步驟3 :計算全局子空間距離對預編碼矩陣的梯度 步驟3 :計算梯度下降方向Z ; 步驟4 :計算下降沿步長； 步驟5 :若步長不在閾值范圍內，則返回步驟2進行迭代；若步長在閾值范圍內或 達到最大迭代限制，則迭代結束，得到梯度和矩陣； 步驟6 :對梯度和矩陣進行正交三角分解，得到預編碼矩陣。 步驟2中，全局子空間距離通過如下方法獲得， 其中d為基站對用戶的數據流數量，K為最大基站數，Pkl表示投影算子，tr( ·)表 示求矩陣跡運算，隊表示配置的接收天線根數。 步驟3中，全局子空間距離對預編碼矩陣的梯度通過如下方法獲得， 其中V；是取預編碼矩陣％的共輒矩陣，$為求導運算符號。 步驟5中，如果ε Z)彡ε tr(ZHZ)，則增大下降步長，ε為 調節步長的系數，ε變為兩倍原值，Ζ為梯度下降方向，返回步驟2進行迭代；如果 β i Μ) - β : Μ+ ε Ζ) < 0. 5 ε tr (ΖΗΖ)，則減小下降步長，ε變為〇. 5倍原值，返回步驟2進 行迭代。 本專利技術具有的有益效果： 本專利技術提出了，重新定義全局子空 間距離，除考慮干擾子空間之間的距離之外，增加期望信號矩陣與干擾信號補空間之間的 距離，更加全面地利用了網絡中已知的信道信息，降低了干擾信號的影響，提升了網絡總速 率。本專利技術方法不僅降低了泄露于干擾子空間外的干擾能量，而且減小了泄露于信號子空 間外的信號能量而不受信道互易條件的限制，只需在發端對預編碼矩陣進行迭代優化，降 低了傳統迭代方法的收發端聯合優化的復雜度，有效減少了計算量。【附圖說明】 圖1為本專利技術的方法流程框圖； 圖2為本專利技術的干擾信道模型示意圖； 圖3為本專利技術實施例中用戶ΜΜ0干擾信道的網絡總速率圖。【具體實施方式】 如圖1所示，本專利技術基于全局投影距離的干擾對齊預編碼方法包括如下步驟： 步驟1 :基站配置仏根發射天線，配置Nj妾收根天線的Κ個用戶在干擾信道模型 下yk為接收信號： 其中Ui，j，ke {1，···，Κ})為NrXMt維的矩陣，表示第j個發射機和第i個接 收機之間的信道增益矩陣，發射信號流用&表示，《,是加性高斯白噪聲向量，均值為0,方差 為pj。vk是每一列都線性獨立的預編碼矩陣，并且發射預編碼滿足VfV)=Itf，其中Vf表 示\的轉置，Id表示維度為d的單位矩陣，其中d為發射的數據流個數。初始化預編碼矩 陣{Vi，···，％}。 步驟2 :計算全局子空間距離β i (D 其中|·|￡,表示二范數的平方，投影算子計算方法為 其中為投影算子Pkl的正交補，（·）1表示對括號里面的矩陣求逆。經過化簡， 得到最終的全局子空間距離為： 其中d基站對用戶的數據流數量，K為最大基站數，tr〇表示求矩陣跡運算。 步驟3 :計算全局子空間距離的對預編碼矩陣的梯度： 其中#為求導運算符號，經過化簡，得到 其中V；是取預編碼矩陣L的共輒矩陣。 步驟4 :計算梯度下降方向Z，計算方法為__ 其中Im為單位 矩陣。 步驟5 :計算合適的下降沿步長：如果β : (VD - β : (Vi+2 ε Z)彡ε tr (ZHZ)，則 增大下降步長，ε為調節步長的系數，ε變為兩倍原值，返回步驟2進行迭代；如果 β i (ν) - β : ε Ζ) < 0. 5 ε tr (ΖΗΖ)，則減小下降步長，ε變為〇. 5倍原值，返回步驟2進 行迭代。若步長在閾值范圍內或迭代次數達到最大迭代限制，則迭代結束，得到梯度和矩 陣； 步驟6 :對V ε Ζ進行正交三角分解，得到V' ^V'諏分解后Q矩陣的前d列， 得到最終的預編碼矩陣。 下面結合實施例進一步說明本專利技術的有益效果。 設定如圖2所示的網絡配置，用戶數為三個，基站數同為三個，基站發端與用戶終 端天線配置為凡=M t= 6,基站和用戶之間通信的數據流數為d = 2。假設所有基站的發 射功率相等，采用平均功率分配方案。圖3為采用本方法的仿真結果與最小干擾泄漏方法， 聯合信號方法的網絡總速率對比圖。可以看出相比其他兩種方法，本方法在網絡總速率方 面表現是最優的。【主權項】1. ，其特征在于： 步驟1 :根據多小區干擾對齊條件初始化預編碼矩陣IVi-ViJ; 步驟2:計算全局子空間距離0 1(Vi); 步驟3 :計算全局子空間距離對預編碼矩陣的梯度步驟3 :計算梯度下降方向Z; 步驟4:計算下降沿步長； 步驟5 :若步長不在闊值范圍內，則返回步驟2進行迭代；若步長在闊值范圍內或達到 最大迭代限制，則迭代結束，得到梯度和矩陣； 步驟6 :對梯度和矩陣進行正交S角分解，得到預編碼矩陣。2. 根據權利要求1中所述的基于全局投影距離的干擾對齊預編碼方法，其特征在于： 步驟2中，全局子空間距離Pi(Vi)通過如下方法獲得，其中d為基站對用戶的數據流數量，K為最大基站數，Pki表示投影算子，tr(?)表示求 矩陣跡運算，Nf表示配置的接收天線根數。3. 根據權利要求2所述的基于全局投影距離的干擾對齊預編碼方法，其特征在于：步 驟3中，全局子空間距離對預編碼矩陣的梯度通過如下方法獲得，其中V；*是取預編碼矩陣Vi的共輛矩陣，為求導運算符號本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于全局投影距離的干擾對齊預編碼方法，其特征在于：步驟1：根據多小區干擾對齊條件初始化預編碼矩陣{V1…Vk}；步驟2：計算全局子空間距離βl(Vl)；步驟3：計算全局子空間距離對預編碼矩陣的梯度步驟3：計算梯度下降方向Z；步驟4：計算下降沿步長；步驟5：若步長不在閾值范圍內，則返回步驟2進行迭代；若步長在閾值范圍內或達到最大迭代限制，則迭代結束，得到梯度和矩陣；步驟6：對梯度和矩陣進行正交三角分解，得到預編碼矩陣。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：葉方，姚俊超，李一兵，王秋瀅，黃誠，刁雪瑩，夏禹，王玲，
申請(專利權)人：哈爾濱工程大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23