CN108173583B - 基于大规模mimo单目标干扰导向方法、移动通信***及应用 - Google Patents

基于大规模mimo单目标干扰导向方法、移动通信***及应用 Download PDF

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CN108173583B CN201711289433.3A CN201711289433A CN108173583B CN 108173583 B CN108173583 B CN 108173583B CN 201711289433 A CN201711289433 A CN 201711289433A CN 108173583 B CN108173583 B CN 108173583B
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Abstract

本发明属于移动通信技术领域，公开了一种基于大规模MIMO单目标干扰导向方法、移动通信***及应用，通信发射机之间共享信道状态和数据信息；目标通信对和干扰通信对分别设计预编码向量与接收滤波向量；目标通信发射机针对每一路干扰信号分别设计干扰导向信号，与期望信号一同向目标通信接收机发送，将所有的干扰信号调整到与期望信号正交的同一个方向上，实现单目标干扰导向；通信接收机恢复期望数据。本发明通过将所有的干扰信号导向到同一方向上，在实现干扰导向的同时，节省干扰管理的自由度开销，使通信接收机对期望信号的接收得到改善，提高***的频谱效率。

Description

基于大规模MIMO单目标干扰导向方法、移动通信***及应用
技术领域
本发明属于移动通信技术领域，尤其涉及一种基于大规模MIMO单目标干扰导向方法、移动通信***及应用。
背景技术
随着移动通信技术的迅猛发展，对通信***的容量要求越来越高。由于在高频微波频段有着极为丰富的频谱资源，现代通信***正在向高频微波特别是毫米波频段发展。因为毫米波频段上相对较高的电波传播损耗，毫米波无线传输技术的研究初期大多侧重于短距离通信场景，相关的技术无法直接应用于大范围覆盖的移动通信场景。考虑到毫米波频段上波长相对较短，大规模天线阵列能够被同时装配到基站与用户侧。进而，通过大规模天线阵列所提供的高波束赋形增益能够补偿毫米波频段上相对较高的传播损耗。因此，探索毫米波大规模MIMO(Multipleinputmultipleoutput,多输入多输出)无线传输技术在大覆盖移动通信场景中的应用，正在成为研究者们关注的重要研究方向。大规模MIMO环境中，工作在同一个信道中的链路数目过多导致共道干扰(Co-channel Interference,CCI)增加，限制了网络能力的进一步提升，因此干扰管理技术的重要性日益凸显。在用户间干扰的强度和有用信号的强度接近的情况下，传统的干扰抑制思路是将不同用户的信号正交化处理，如时分复用(TimeDivision Multiplexing,TDM)、频分复用(FrequencyDivisionMultiplexing,FDM)等，采用该思路，用户通信与干扰存在于相互独立的资源上，但该类方法对资源的分配固定，导致利用率低。MIMO中的干扰管理方式有：迫零接收(Zero-forcing,ZF)、干扰中和(InterferenceNeutralization,IN)、干扰对齐(InterferenceAlignment,IA)等，可使干扰信号在受到干扰的接收机处得到抑制或消除。迫零接收需要将期望信号投影到与干扰正交的方向上，在抑制干扰的同时会造成期望信号功率的损失，并且需要消耗接收机处的自由度。干扰对齐可以降低干扰的维度，但需要干扰通信发射机处的信号处理，对干扰通信对的通信质量造成影响，而且将干扰对齐到空间中的一个方向也存在自由度的开销。干扰信道中的对齐中和与自由度研究，通过将IA与IN相结合，在由两级两用户干扰信道级联形成的多跳干扰网络中设计干扰对齐中和方案，实现多路数据的并发传输，但是设计方案利用了IA所以存在不可避免的自由度的消耗，同时IN也使该方案存在一定程度的功率开销。毫米波无线通信***的干扰对齐的方案是在空间域中利用毫米波***本身拥有的大量天线阵元的优势结合IA对干扰进行消除，该方法将大量干扰对齐到空间中的特定方向上，和占用空间阵元以获得复用增益有所矛盾，故具有严格的自由度限制条件，且会降低天线阵的方向性增益。
综上所述，现有技术存在的问题是：多干扰的管理以及进行干扰管理时自由度开销过大导致用户频谱效率降低。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于大规模MIMO单目标干扰导向方法、移动通信***及应用。
本发明是这样实现的，一种基于大规模MIMO单目标干扰导向方法，所述基于大规模MIMO单目标干扰导向方法通信发射机之间共享信道状态和数据信息；目标通信对和干扰通信对分别设计预编码向量与接收滤波向量；目标通信发射机针对每一路干扰信号分别设计干扰导向信号，与期望信号一同向目标通信接收机发送，将所有的干扰信号调整到与期望信号正交的同一个方向上，实现单目标干扰导向；通信接收机恢复期望数据。
进一步，所述基于大规模MIMO单目标干扰导向方法包括以下步骤：
步骤一，各发射机之间实现信道状态信息和数据信息共享；
步骤二，目标通信对和干扰通信对根据各自的信道矩阵设计通信预编码向量与接收滤波向量；
步骤三，基站PBS分别计算各个干扰导向信号的预编码向量
Figure BDA0001499106330000031
将所有的干扰信号调整到与期望信号正交的同一方向上；
步骤四，基站PBS构造干扰导向信号st,STIS；
步骤五，基站PBS向其用户PUE发送所有的干扰导向信号。
进一步，所述步骤一具体包括：
(1)用户PUE估计基站PBS和基站MBS与用户PUE之间的信道状态信息，得到PBS和MBS与PUE之间的信道矩阵H0和H10，用户MUE估计干基站MBS和基站PBS与用户MUE之间的信道状态信息，得到MBS和PBS与MUE之间的信道矩阵H1和H01，两个用户将估计得到的信道状态信息反馈给各自的基站；
(2)基站PBS向自己的用户PUE发送数据
Figure BDA0001499106330000032
基站MBS向自己的用户MUE发送数据向量
Figure BDA0001499106330000033
所述步骤二具体包括：
(1)基站PBS根据基站PBS与用户PUE之间的信道矩阵H0设计其通信预编码向量
Figure BDA0001499106330000034
用基于SVD的信号处理，对信道矩阵H0做奇异值分解，得到H0＝U0∑0(V0)H，其中
Figure BDA0001499106330000035
Figure BDA0001499106330000036
令
Figure BDA0001499106330000037
(2)基站MBS根据基站MBS与用户MUE之间的信道矩阵H1设计其通信预编码向量
Figure BDA0001499106330000038
用基于SVD的信号处理，对信道矩阵H1做奇异值分解，得到H1＝U1∑1(V1)H，其中
Figure BDA0001499106330000039
Figure BDA0001499106330000041
令
Figure BDA0001499106330000042
(3)用户PUE根据基站PBS与用户PUE之间的信道矩阵H0设计其接收滤波向量
Figure BDA0001499106330000043
用基于SVD的信号处理，对信道矩阵H0做奇异值分解，得到H0＝U0∑0(V0)H，其中
Figure BDA0001499106330000044
Figure BDA0001499106330000045
令
Figure BDA0001499106330000046
(4)用户MUE根据基站MBS与用户MUE之间的信道矩阵H1设计其接收滤波向量
Figure BDA0001499106330000047
用基于SVD的信号处理，对信道矩阵H1做奇异值分解，得到H1＝U1∑1(V1)H，其中
Figure BDA0001499106330000048
Figure BDA0001499106330000049
令
Figure BDA00014991063300000410
进一步，所述步骤三具体包括：
(1)目标通信发射机PBS计算期望信号的方向
Figure BDA00014991063300000411
(2)目标通信发射机PBS选取一路干扰信号i(k*)作为初始干扰，将初始干扰
Figure BDA00014991063300000413
分解为两个分量，一个为与期望信号同相的分量
Figure BDA00014991063300000412
另一个为与期望信号正交的分量
Figure BDA0001499106330000051
即
Figure BDA0001499106330000052
(3)目标通信发射机PBS计算初始干扰在期望信号方向上的投影分量
Figure BDA00014991063300000518
并让
Figure BDA00014991063300000519
的导向信号
Figure BDA0001499106330000053
满足
Figure BDA0001499106330000054
其中
Figure BDA0001499106330000055
为关于ds投影矩阵；
(4)目标通信发射机PBS根据
Figure BDA0001499106330000056
计算初始干扰的导向信号的预编码向量
Figure BDA0001499106330000057
使导向信号与初始干扰在期望信号方向上的投影分量等大反向；
(5)目标通信发射机PBS计算初始干扰信号导向后的方向
Figure BDA0001499106330000058
(6)目标通信发射机PBS计算剩余的K-1路干扰在方向
Figure BDA0001499106330000059
上的投影分量
Figure BDA00014991063300000510
将剩余的干扰导向到初始干扰导向后的方向
Figure BDA00014991063300000511
上，即满足条件
Figure BDA00014991063300000512
和
Figure BDA00014991063300000513
其中k∈{1,2,...,K}\{k*}，
Figure BDA00014991063300000514
为关于
Figure BDA00014991063300000515
投影矩阵；
(7)目标通信发射机PBS通过等式
Figure BDA00014991063300000516
和
Figure BDA00014991063300000517
计算得到
Figure BDA0001499106330000061
计算出剩余K-1路干扰信号的导向信号的预编码向量分别为
Figure BDA0001499106330000062
所述步骤四具体包括：基站PBS根据每路干扰导向信号的预编码向量
Figure BDA0001499106330000063
计算出各自的发射功率
Figure BDA0001499106330000064
其中
Figure BDA00014991063300000610
从而构造出导向信号
Figure BDA0001499106330000065
其中
Figure BDA0001499106330000066
表示第k路导向信号的发射功率经过路径损耗后的功率，L10为基站MBS到用户PUE的路径损耗，L0为基站PBS到用户PUE的路径损耗。
进一步，所述步骤三具体包括：所述步骤五具体包括：基站PBS将所有的干扰导向信号
Figure BDA0001499106330000067
与期望信号一同发送给用户PUE，基站PBS利用导向信号对用户PUE受到的干扰分别进行导向，用户PUE再通过滤波向量
Figure BDA0001499106330000068
对其数据
Figure BDA0001499106330000069
进行恢复。
本发明的另一目的在于提供一种利用所述基于大规模MIMO单目标干扰导向方法的移动通信***。
本发明的另一目的在于提供一种利用所述基于大规模MIMO单目标干扰导向方法在至少一对目标通信对和至少一对干扰通信对传输多路数据中的应用。
本发明的另一目的在于提供一种利用所述基于大规模MIMO单目标干扰导向方法的在基于信道矩阵奇异值分解的预编码向量中的应用。
本发明的另一目的在于提供一种利用所述基于大规模MIMO单目标干扰导向方法的在接收滤波向量设计的应用。
本发明的另一目的在于提供一种利用所述基于大规模MIMO单目标干扰导向方法的在预编码向量和接收滤波向量设计算法的应用。
本发明的优点及积极效果为：通信发射机之间共享信道状态和数据信息；目标通信对和干扰通信对分别设计预编码向量与接收滤波向量；目标通信发射机针对每一路干扰信号分别设计干扰导向信号，与期望信号一同向目标通信接收机发送，将所有的干扰信号调整到与期望信号正交的同一个方向上，实现单目标干扰导向；通信接收机恢复期望数据。本发明通过将所有的干扰信号导向到同一方向上，在实现干扰导向的同时，节省了干扰管理的自由度开销，使通信接收机对期望信号的接收得到改善，提高***的频谱效率。
与现有技术相比，对于给定的接收端自由度，采用本发明可以在自由度开销为1的情况下处理多路干扰信号，从而节省自由度开销。本发明由受干扰的接收机对应的发射机进行干扰导向信号的构造与发送，受干扰接收机需要估计其与干扰通信发射机之间的信道状态，没有增加其它的信号处理工作，便于实现。
本发明不仅适用于只存在一对目标通信对和一对干扰通信对传输多路数据的情况，还适用于干扰通信对大于等于两对，目标通信对为一对但其传输多路数据或者目标通信对大于等于两对时的通信场景。本发明不仅适用于基于信道矩阵奇异值分解的预编码向量和接收滤波向量设计，还适用于其它预编码向量和接收滤波向量的设计算法。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于大规模MIMO单目标干扰导向方流程图。
图2是本发明实施例提供的***模型示意图。
图3是本发明实施例提供的在
Figure BDA0001499106330000081
一路期望信号和两路干扰信号的参数设置下，微微用户的频谱效率与信噪比的关系曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的基于大规模MIMO单目标干扰导向方法包括以下步骤：
S101：通信发射机之间共享信道状态和数据信息；
S102：目标通信对和干扰通信对分别设计预编码向量与接收滤波向量；
S103：目标通信发射机针对每一路干扰信号分别设计干扰导向信号，与期望信号一同向目标通信接收机发送，将所有的干扰信号调整到与期望信号正交的同一个方向上，实现单目标干扰导向；
S104：通信接收机恢复期望数据。
下面结合附图对本发明的应用原理作进一步的描述。
如图2所示，本发明使用的模型是由单个macro和单个pico蜂窝组成的混合蜂窝网络的下行传输，其中pico的覆盖区域和macro的覆盖区域重叠。如图所示，宏基站和微微基站用MBS和PBS表示，分别代表干扰通信发射机和目标通信发射机，配置
Figure BDA0001499106330000082
和
Figure BDA0001499106330000083
根发射天线。宏用户设备和微微用户设备用MUE和PUE表示，分别代表干扰通信发射机所对应的接收机和目标通信发射机所对应的接收机，配置
Figure BDA0001499106330000084
和
Figure BDA0001499106330000085
根接收天线。因为移动设备受成本和硬件的严重限制，所以假设基站的天线数大于等于移动用户的天线数，即
Figure BDA0001499106330000086
且i＝0,1。***中微微蜂窝的覆盖半径为d＝300m，宏蜂窝的覆盖半径为D＝3000m。其中，MBS和PBS分别向MUE和PBS发送数据向量
Figure BDA0001499106330000091
和
Figure BDA0001499106330000092
为了更清楚的描述，我们假设PBS向PUE发送一路数据
Figure BDA0001499106330000093
图中所示的干扰拓扑具有不对称的特点，即只有MBS对PUE产生干扰，PBS不对MUE产生干扰。
本发明实施例提供的基于大规模MIMO的单目标干扰导向方法具体步骤如下：
步骤1，各发射机之间实现信道状态信息和数据信息共享，实现步骤为：
步骤1a，基站PBS与基站MBS分别估计各自的信道状态信息并反馈给各自的发射机：
用户PUE估计基站PBS和基站MBS与用户PUE之间的信道状态信息，得到PBS和MBS与PUE之间的信道矩阵H0和H10，用户MUE估计干基站MBS和基站PBS与用户MUE之间的信道状态信息，得到MBS和PBS与MUE之间的信道矩阵H1和H01，两个用户将估计得到的信道状态信息反馈给各自的基站；
步骤1b，基站PBS向自己的用户PUE发送数据
Figure BDA0001499106330000094
基站MBS向自己的用户MUE发送数据向量
Figure BDA0001499106330000095
步骤2，目标通信对和干扰通信对根据各自的信道矩阵设计通信预编码向量与接收滤波向量，实现步骤为：
步骤2a，基站PBS根据基站PBS与用户PUE之间的信道矩阵H0设计其通信预编码向量
Figure BDA0001499106330000096
用基于SVD的信号处理，对信道矩阵H0做奇异值分解，得到H0＝U0∑0(V0)H，其中
Figure BDA0001499106330000097
Figure BDA0001499106330000101
令
Figure BDA0001499106330000102
步骤2b，基站MBS根据基站MBS与用户MUE之间的信道矩阵H1设计其通信预编码向量
Figure BDA0001499106330000103
用基于SVD的信号处理，对信道矩阵H1做
奇异值分解，得到H1＝U1∑1(V1)H，其中
Figure BDA0001499106330000104
Figure BDA0001499106330000105
令
Figure BDA0001499106330000106
步骤2c，用户PUE根据基站PBS与用户PUE之间的信道矩阵H0设计其接收滤波向量
Figure BDA0001499106330000107
用基于SVD的信号处理，对信道矩阵H0做奇异值分解，得到H0＝U0∑0(V0)H，其中
Figure BDA0001499106330000108
Figure BDA0001499106330000109
令
Figure BDA00014991063300001010
步骤2d，用户MUE根据基站MBS与用户MUE之间的信道矩阵H1设计其接收滤波向量
Figure BDA00014991063300001011
用基于SVD的信号处理，对信道矩阵H1做奇异值分解，得到H1＝U1∑1(V1)H，其中
Figure BDA00014991063300001012
Figure BDA00014991063300001013
令
Figure BDA00014991063300001014
步骤3，基站PBS分别计算各个干扰导向信号的预编码向量
Figure BDA00014991063300001015
将所有的干扰信号调整到与期望信号正交的同一方向上，实现步骤为：
步骤3a，目标通信发射机PBS计算期望信号的方向
Figure BDA0001499106330000111
步骤3b，目标通信发射机PBS选取一路干扰信号
Figure BDA00014991063300001114
作为初始干扰，将初始干扰
Figure BDA00014991063300001115
分解为两个分量，一个为与期望信号同相的分量
Figure BDA0001499106330000112
另一个为与期望信号正交的分量
Figure BDA0001499106330000113
即
Figure BDA0001499106330000114
步骤3c，目标通信发射机PBS计算初始干扰在期望信号方向上的投影分量
Figure BDA0001499106330000115
并让
Figure BDA00014991063300001116
的导向信号
Figure BDA0001499106330000116
满足
Figure BDA0001499106330000117
其中
Figure BDA0001499106330000118
为关于ds投影矩阵；
步骤3d，目标通信发射机PBS根据
Figure BDA0001499106330000119
计算初始干扰的导向信号的预编码向量
Figure BDA00014991063300001110
使该导向信号与初始干扰在期望信号方向上的投影分量等大反向；
步骤3e，目标通信发射机PBS计算初始干扰信号导向后的方向
Figure BDA00014991063300001111
步骤3f，目标通信发射机PBS计算剩余的K-1路干扰在方向
Figure BDA00014991063300001112
上的投影分量
Figure BDA00014991063300001113
将剩余的干扰导向到初始干扰导向后的方向
Figure BDA0001499106330000121
上，即满足条件
Figure BDA0001499106330000122
和
Figure BDA0001499106330000123
其中k∈{1,2,...,K}\{k*}，
Figure BDA0001499106330000124
为关于
Figure BDA0001499106330000125
投影矩阵；
步骤3g，目标通信发射机PBS通过等式
Figure BDA0001499106330000126
和
Figure BDA0001499106330000127
计算得到
Figure BDA0001499106330000128
从而计算出剩余K-1路干扰信号的导向信号的预编码向量分别为
Figure BDA0001499106330000129
步骤4，基站PBS机构造干扰导向信号st,STIS，实现步骤为：
基站PBS根据每路干扰导向信号的预编码向量计算出各自的发射功率
Figure BDA00014991063300001210
其中
Figure BDA00014991063300001214
从而构造出导向信号
Figure BDA00014991063300001211
其中
Figure BDA00014991063300001212
表示第k路导向信号的发射功率经过路径损耗后的功率，L10为基站MBS到用户PUE的路径损耗，L0为基站PBS到用户PUE的路径损耗。
步骤5，基站PBS向其用户PUE发送所有的干扰导向信号，实现步骤为：
基站PBS将所有的干扰导向信号
Figure BDA00014991063300001213
与期望信号一同发送给用户PUE，基站PBS利用导向信号对用户PUE受到的干扰分别进行导向，用户PUE再通过滤波向量
Figure BDA0001499106330000131
对其数据
Figure BDA0001499106330000132
进行恢复，在节省自由度开销的情况下，在用户PUE处有效地抑制了多个干扰。
下面结合仿真实验对本发明的应用效果作详细的描述。
一、仿真条件：
表1中列出了混合蜂窝网络的仿真环境参数设置。为了更清楚的表述，假设从宏基站到移动终端的路径损耗模型为L10＝128.1+37.6log10[η10/103]dB，从微微基站到微微移动终端的路径损耗模型为L0＝38+30log10[η0]dB，其中η10代表干扰通信发射机与目标通信接收机之间的距离，η0代表目标通信发射机和目标通信接收机之间的距离。定义信噪比Φ＝10lg(γ)dB，其中
Figure BDA0001499106330000133
Figure BDA0001499106330000134
表示微微基站发送的期望信号发射功率经过路径损耗后到达微微用户的功率。定义
Figure BDA0001499106330000135
表示宏基站发送的干扰信号发射功率经过路径损耗后到达微微用户的功率。在实际中，微微基站的部署位置与宏基站不会很近，且微微小区采用开放的接入模式，用户会根据从多个接入点接收到的信号的强弱选择信号质量最优的接入点，在仿真中设置ξ∈[0.1,100]。
表1混合蜂窝网络仿真环境参数设置
Figure BDA0001499106330000136
Figure BDA0001499106330000141
二、仿真内容：
设置仿真参数ξ＝0.5，
Figure BDA0001499106330000142
微微基站向微微用户进行一路期望数据传输，微微用户受到来自宏基站的两路干扰信号。在上述仿真条件下用本发明方法确定微微用户的频谱效率(Spectrum Efficiency，SE)与信噪比Φ的关系曲线，结果如图3所示。
采用单目标干扰导向方式下，微微用户的频谱效率SE的表达式为：
Figure BDA0001499106330000143
Figure BDA0001499106330000144
表示微微基站发射的导向信号经路径损耗后的功率，
Figure BDA0001499106330000145
表示加性高斯白噪声功率。
图3中的曲线为采用STIS处理多干扰时微微用户PUE的频谱效率随信噪比Φ变化的关系曲线。经过本发明对用于干扰导向的自由度开销的考虑，可以大大降低接收端的自由度开销，同时可以改善微微用户的频谱效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于大规模MIMO单目标干扰导向方法，其特征在于，所述基于大规模MIMO单目标干扰导向方法的各通信发射机之间共享信道状态和数据信息；目标通信对和干扰通信对分别设计预编码向量与接收滤波向量；目标通信发射机针对每一路干扰信号分别设计干扰导向信号，与期望信号一同向目标通信接收机发送，将所有的干扰信号调整到与期望信号正交的同一个方向上，实现单目标干扰导向；通信接收机恢复期望数据；
所述基于大规模MIMO单目标干扰导向方法包括以下步骤：
步骤一，各发射机之间实现信道状态信息和数据信息共享；
步骤二，目标通信对和干扰通信对根据各自的信道矩阵设计通信预编码向量与接收滤波向量；
步骤三，基站PBS受到K路干扰的影响，PBS分别计算第k路干扰的干扰导向信号的预编码向量
Figure FDA0002937567620000011
将所有的干扰信号调整到与期望信号正交的同一方向上；
步骤四，基站PBS构造干扰导向信号st,STIS；
步骤五，基站PBS向其用户PUE发送所有的干扰导向信号；
所述步骤一具体包括：
(1)用户PUE估计基站PBS和基站MBS与用户PUE之间的信道状态信息，得到PBS和MBS与PUE之间的信道矩阵H0和H10，用户MUE估计干基站MBS和基站PBS与用户MUE之间的信道状态信息，得到MBS和PBS与MUE之间的信道矩阵H1和H01，两个用户将估计得到的信道状态信息反馈给各自的基站；
(2)基站PBS向自己的用户PUE发送数据
Figure FDA0002937567620000012
基站MBS向自己的用户MUE发送数据向量
Figure FDA0002937567620000013
所述步骤二具体包括：
(1)基站PBS根据基站PBS与用户PUE之间的信道矩阵H0设计其通信预编码向量
Figure FDA0002937567620000021
用基于SVD的信号处理，对信道矩阵H0做奇异值分解，得到H0＝U0∑0(V0)H，其中
Figure FDA0002937567620000022
∑0的主对角线元素按照降序排列，
Figure FDA0002937567620000023
令
Figure FDA0002937567620000024
(2)基站MBS根据基站MBS与用户MUE之间的信道矩阵H1设计其通信预编码向量
Figure FDA0002937567620000025
用基于SVD的信号处理，对信道矩阵H1做奇异值分解，得到H1＝U1∑1(V1)H，其中
Figure FDA00029375676200000213
Figure FDA0002937567620000026
∑1的对角线元素按照降序排列，
Figure FDA0002937567620000027
令
Figure FDA0002937567620000028
(3)用户PUE根据基站PBS与用户PUE之间的信道矩阵H0设计其接收滤波向量
Figure FDA0002937567620000029
用基于SVD的信号处理，对信道矩阵H0做奇异值分解，得到H0＝U0∑0(V0)H，其中
Figure FDA00029375676200000210
Figure FDA00029375676200000211
令
Figure FDA00029375676200000212
(4)用户MUE根据基站MBS与用户MUE之间的信道矩阵H1设计其接收滤波向量f1 (k)(k＝1,2,3,...,K)，用基于SVD的信号处理，对信道矩阵H1做奇异值分解，得到H1＝U1∑1(V1)H，其中
Figure FDA0002937567620000031
Figure FDA0002937567620000032
令
Figure FDA0002937567620000033
所述步骤三具体包括：
(1)目标通信发射机PBS计算期望信号的方向
Figure FDA0002937567620000034
(2)目标通信发射机PBS选取一路干扰信号
Figure FDA0002937567620000035
作为初始干扰，将初始干扰
Figure FDA0002937567620000036
分解为两个分量，一个为与期望信号同向的分量
Figure FDA0002937567620000037
另一个为与期望信号正交的分量
Figure FDA0002937567620000038
即
Figure FDA0002937567620000039
(3)目标通信发射机PBS计算初始干扰在期望信号方向上的投影分量
Figure FDA00029375676200000310
并让
Figure FDA00029375676200000311
的导向信号
Figure FDA00029375676200000312
满足
Figure FDA00029375676200000313
其中
Figure FDA00029375676200000314
表示基站MBS的发射功率经过路径损耗后的功率，
Figure FDA00029375676200000315
为关于ds投影矩阵；
(4)目标通信发射机PBS根据
Figure FDA00029375676200000316
计算初始干扰的导向信号的预编码向量
Figure FDA00029375676200000317
使导向信号与初始干扰在期望信号方向上的投影分量等大反向；
(5)目标通信发射机PBS计算初始干扰信号导向后的方向
Figure FDA0002937567620000041
(6)目标通信发射机PBS计算剩余的K-1路干扰在方向
Figure FDA0002937567620000042
上的投影分量
Figure FDA0002937567620000043
将剩余的干扰导向到初始干扰导向后的方向
Figure FDA0002937567620000044
上，即满足条件
Figure FDA0002937567620000045
和
Figure FDA0002937567620000046
其中k∈{1,2,...,K}\{k*}，
Figure FDA0002937567620000047
为关于
Figure FDA0002937567620000048
投影矩阵；
(7)目标通信发射机PBS通过等式
Figure FDA0002937567620000049
和
Figure FDA00029375676200000410
计算得到
Figure FDA00029375676200000411
计算出剩余K-1路干扰信号的导向信号的预编码向量分别为
Figure FDA00029375676200000412
所述步骤四具体包括：基站PBS根据每路干扰导向信号的预编码向量
Figure FDA00029375676200000413
计算出各自的发射功率
Figure FDA0002937567620000051
其中
Figure FDA0002937567620000052
从而构造出导向信号
Figure FDA0002937567620000053
其中
Figure FDA0002937567620000054
表示第k路导向信号的发射功率经过路径损耗后的功率，L10为基站MBS到用户PUE的路径损耗，L0为基站PBS到用户PUE的路径损耗；
所述步骤三具体包括：所述步骤五具体包括：基站PBS将所有的干扰导向信号
Figure FDA0002937567620000055
与期望信号一同发送给用户PUE，基站PBS利用导向信号对用户PUE受到的干扰分别进行导向，用户PUE再通过滤波向量
Figure FDA0002937567620000056
对其数据
Figure FDA0002937567620000057
进行恢复。
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