1.一种多小区大规模MIMO系统中的干扰消除和天线优化方法,其特征在于,包括以下步骤:
101、用户首先通过上行链路将自己的地理几何信息发送给基站,基站转发给远端的基带处理器,基带处理器据此求得信道协方差矩阵,然后基站发送导频序列给用户,用户通过导频序列检测信道状态信息,根据信道协方差矩阵及干扰对齐算法设计联合接收滤波器矩阵JRF,并构造联合等效接收滤波器矩阵;步骤101中根据信道协方差矩阵及干扰对齐算法设计联合接收滤波器矩阵,并构造联合等效接收滤波器矩阵具体为:[g,i]
为每个用户组设计联合接收滤波器矩阵U ,定义联合等效接收滤波器矩阵为:其中,表示等效符号,U[g,j]为小区j中第g个用户
组的联合接收滤波器矩阵, 为小区j中第g个用户组的联合等效接收滤波器矩阵,W[g,j],l为基站l到小区j中第g个用户组的小尺度衰落矩阵,Λ[g,j],l为信道协方差矩阵非零特征值组成的对角阵,为保证联合接收滤波器矩阵U[g,j]有解,W[g,j],l为方阵,满足条件K表示每小区用户数,Nr表示用户端天线数,表示主特征值数;
102、根据所求联合接收滤波器矩阵,通过迫零算法求得用于消除小区间干扰和分组间干扰的联合一阶预编码矩阵;
103、根据所求JRF与步骤102所求联合一阶预编码矩阵,通过最小均方误差算法求得用于消除用户间干扰的二阶预编码矩阵;
104、基站端进行天线选择,给出天线选择的两个准则;第一个准则为:基站天线数Ns与主特征值数 之间需要满足一定的关系,但Ns×Ns维信道协方差矩阵R[g,i],i′的主特征值个数未必恰好是 在基站部署Nt根天线的基础上选择Ns根天线,使其满足如下关系,即天线选择的第一个准则为:其中,ξ为误差控制参数, 表示主特征值对应特征向量组成的特征模矩阵,表示信道协方差矩阵非零特征值组成的对角阵,Z表示误差矩阵,其元素大小为10-2~10-1数量级;
从Nt根天线中选择其中的Ns根共有 种可能,并且满足不等式(1)的天线子集可能有多个,因此,以最大化信道容量为准则,从满足不等式(1)的天线选择方案中选择最优的一个;
所述步骤104的天线选择的两个准则第二个准则为:
选择合适的天线子集,使信道协方差的最大特征值与最小特征值之差最小,即天线选择的第二个准则为:op i i
式中,Γ 表示最优的天线子集,λmax与λmax表示第i个天线子集信道协方差矩阵的最大特征值和最小特征值;
105、根据步骤104基站端所给出的天线选择准则,求出优选天线选择配置。
2.根据权利要求1所述的多小区大规模MIMO系统中的干扰消除和天线优化方法,其特征在于,步骤101中采用干扰对齐算法使基站l对用户组[g,j]和用户组[g′,j]的干扰对齐在一个子空间,即:span表示括号内矩阵的列向量生成的生成子空间,(F[g,j],l)表示主特征值对应特征向量组成的特征模矩阵;
式(3)可以变换为:
IGIj
其中, 表示维度为Ns的单位阵, 表示维度为 的零矩阵,h 表示基站l对小区j内用户组的干扰经对齐后形成的子空间,为保证矩阵有解,需满足条件即
3.根据权利要求2所述的多小区大规模MIMO系统中的干扰消除和天线优化方法,其特征在于,所述步骤102的联合一阶预编码矩阵具体为:小区j内第g个用户组的一阶预编码矩阵为:为了使括号内矩阵具有零空间,需要满足条件Ns-2Kd≥b。
4.根据权利要求1所述的多小区大规模MIMO系统中的干扰消除和天线优化方法,其特征在于,天线的选择算法步骤为:1)基站部署Nt根天线,天线集合表示为下标表示天线的编号,要选择的天线数目为Ns,主特征值数目为 控制参数为ξ,误差矩阵为Z;
2)固定前Ns-1根天线分别为 第Ns根天线从第 根天线开始遍历到第根天线,共需遍历Nt-Ns+1次;
3)固定前Ns-2根天线分别为 第Ns-1根天线固定为 第Ns根天线从第 根天线开始遍历到第 根天线,共需遍历Nt-Ns-1次,以此类推,确定所有可能的天线选择方案;
4)定义矩阵变量 系统每遍历完一个天线选择
子集后进行判断,若E≤ξZ,则将矩阵变量E和对应天线子集保存,用于步骤5)中进一步的选择,以此类推,确定满足不等式(1),即 的天线选
1 2 n
择方案的集合为Γ={Γ ,Γ ,...Γ},n为经过步骤3)、步骤4)之后选取的天线子集数目;
5) 针 对步骤3) 、步骤 4) 中选 择的所有天 线子集 ,根据式 (2) ,即选出最优的天线子集Γop。