專(zhuān)利名稱(chēng)：一種多小區(qū)協(xié)作通信中鏈路聯(lián)合波束成形的方法和基站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多小區(qū)協(xié)作通信中鏈路聯(lián)合波束成形的方法和基站。
背景技術(shù)：
隨著通信技術(shù)的發(fā)展，蜂窩網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，然而，傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的多小區(qū)多用戶(hù)系統(tǒng)是一個(gè)受干擾限制的系統(tǒng)，特別是邊緣用戶(hù)，由于距中心基站較遠(yuǎn)而離干擾小區(qū)較近，所以所受的干擾更為明顯，導(dǎo)致其鏈路可靠性不強(qiáng)，為了解決該問(wèn)題，僅僅只依靠采取抗干擾技術(shù)是不夠的，因此，現(xiàn)有技術(shù)提出了多小區(qū)協(xié)作處理技術(shù)。多小區(qū)協(xié)作處理技術(shù)可以通過(guò)小區(qū)間基站的協(xié)作來(lái)達(dá)到分布式多輸入多輸出 (ΜΙΜΟ, Multiple-Input Multiple-Out-put)的目的并通過(guò)將原本是相鄰小區(qū)的干擾轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏眯畔ⅲ瑥睦碚撋贤黄屏藛吸c(diǎn)非協(xié)作系統(tǒng)的干擾受限容量，實(shí)現(xiàn)了鏈路可靠性和碼率的增加。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，需要通過(guò)多基站對(duì)信道狀態(tài)信息(CSI,Channel State Information) 和數(shù)據(jù)信息的完全共享，來(lái)實(shí)現(xiàn)多基站之間的協(xié)作傳輸，例如，現(xiàn)有技術(shù)提出在基站間完全共享CSI和數(shù)據(jù)信息的情況下，通過(guò)對(duì)最小化最小均方差(LMMSE)的估計(jì)來(lái)進(jìn)行下行鏈路波束成形向量和下行鏈路功率分配向量的計(jì)算，等等。在對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的研究和實(shí)踐過(guò)程中，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)所提出的多小區(qū)協(xié)作處理方案中，由于基站間需要進(jìn)行大量的CSI信息和數(shù)據(jù)信息的交換，尤其是數(shù)據(jù)信息，所以對(duì)信道造成了較大開(kāi)銷(xiāo)，將會(huì)顯著降低頻譜效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種多小區(qū)協(xié)作通信中鏈路聯(lián)合波束成形的方法和基站，可以降低基站之間信息交換的開(kāi)銷(xiāo)，以提高頻譜效率。一種多小區(qū)協(xié)作通信中鏈路聯(lián)合波束成形的方法，包括獲取基站協(xié)作簇中其他基站的虛擬上行鏈路功率分配向量；對(duì)所述虛擬上行鏈路功率分配向量進(jìn)行迭代計(jì)算，得到優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量和優(yōu)化的虛擬上行鏈路波束成形向量，以及優(yōu)化的最大化最小信干噪比(SINR， Signal to Interference plus Noise Ratio)；根據(jù)優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量和優(yōu)化的虛擬上行鏈路波束成形向量，以及優(yōu)化的最大化最小信干噪比確定下行鏈路功率分配向量和下行鏈路波束成形向量。一種基站，包括獲取單元，用于獲取基站協(xié)作簇中其他基站的虛擬上行鏈路功率分配向量；迭代單元，用于對(duì)獲取單元獲取到的虛擬上行鏈路功率分配向量進(jìn)行迭代計(jì)算， 獲取優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量和優(yōu)化的虛擬上行鏈路波束成形向量，以及優(yōu)化的最大化最小SINR ；換算單元，用于根據(jù)迭代單元得到的優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量和優(yōu)化的虛擬上行鏈路波束成形向量，以及優(yōu)化的最大化最小SINR確定下行鏈路功率分配向量和下行鏈路波束成形向量。本發(fā)明實(shí)施例采用在各個(gè)基站之間傳遞虛擬上行鏈路功率分配向量，然后通過(guò)迭代計(jì)算，以及利用上行鏈路和下行鏈路的對(duì)偶性，最終得到下行鏈路功率分配向量和下行鏈路波束成形向量。由于基站主要是通過(guò)迭代計(jì)算來(lái)得到下行鏈路功率分配向量和下行鏈路波束成形向量的，而各個(gè)基站進(jìn)行迭代計(jì)算時(shí)所需的多數(shù)信道信息又可以通過(guò)信道估計(jì)得到，所以它們之間不需要完全共享CSI和數(shù)據(jù)信息，而僅僅需要傳遞少量有關(guān)虛擬上行鏈路功率分配向量的參數(shù)即可，所以，采用該方案可以降低基站之間信息交換的開(kāi)銷(xiāo)，可以在基站間有限信息共享的前提下實(shí)現(xiàn)多小區(qū)協(xié)同優(yōu)化，從而提高頻譜效率。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的多小區(qū)協(xié)作通信中鏈路聯(lián)合波束成形的方法的流程圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的多小區(qū)協(xié)作通信中鏈路聯(lián)合波束成形的方法的流程圖；圖3a是本發(fā)明實(shí)施例提供的基站的結(jié)構(gòu)示意圖；圖北是本發(fā)明實(shí)施例提供的基站的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖3c是本發(fā)明實(shí)施例提供的基站的又一結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是K = 2時(shí)的分布式多小區(qū)系統(tǒng)的最差小區(qū)平均速率仿真圖；圖5是K = 3時(shí)的分布式多小區(qū)系統(tǒng)的最差小區(qū)平均速率仿真圖；圖6為所得速率與最優(yōu)性能比例隨外層迭代次數(shù)變化的仿真圖；圖7為功率參數(shù)量化后分布式多小區(qū)系統(tǒng)中最差小區(qū)的平均速率隨發(fā)射功率變化的仿真圖；圖8為功率參數(shù)量化后分布式多小區(qū)系統(tǒng)中最差小區(qū)的平均速率隨發(fā)射功率變化的仿真圖；圖9本發(fā)明實(shí)施例所提供迭代算法所需基站間信息交互比特?cái)?shù)隨發(fā)射天線數(shù)的變化的仿真圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例所提供迭代算法所需基站間信息交互比特?cái)?shù)隨發(fā)射功率的變化的仿真圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，本發(fā)明實(shí)施例提供一種多小區(qū)協(xié)作通信中鏈路聯(lián)合波束成形的方法和基站。以下分別進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
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實(shí)施例一、本實(shí)施例將從基站的角度進(jìn)行描述。一種多小區(qū)協(xié)作通信中鏈路聯(lián)合波束成形的方法，包括獲取基站協(xié)作簇中其他基站的虛擬上行鏈路功率分配向量；對(duì)虛擬上行鏈路功率分配向量進(jìn)行迭代計(jì)算，獲得優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量和優(yōu)化的虛擬上行鏈路波束成形向量，以及優(yōu)化的最大化最小SINR ；根據(jù)優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量和優(yōu)化的虛擬上行鏈路波束成形向量， 以及優(yōu)化的最大化最小SINR確定下行鏈路功率分配向量和下行鏈路波束成形向量。參見(jiàn)圖1，具體流程可以如下101、獲取基站協(xié)作簇中其他基站的虛擬上行鏈路功率分配向量；具體可以直接獲取基站協(xié)作簇中其他基站的虛擬上行鏈路功率分配向量，也可以只接收基站協(xié)作簇中其他基站發(fā)送的功率量化值或功率差分值，然后根據(jù)該功率量化值或功率差分值修改前一次虛擬上行鏈路功率分配向量，以得到當(dāng)前的虛擬上行鏈路功率分配向量。其中，虛擬上行鏈路指是在給定的最大化最小SINR的基礎(chǔ)上，所建立的一個(gè)虛擬的上行鏈路，其性能及屬性等同于實(shí)際的上行鏈路；虛擬上行鏈功率分配向量指的是該虛擬上行鏈路的功率分配向量，該虛擬上行鏈功率分配向量的性能及屬性等同于實(shí)際的上行鏈路功率分配向量；虛擬上行鏈波束成形向量指的是該虛擬上行鏈路的波束成形向量，該虛擬上行鏈波束成形向量的性能及屬性等同于實(shí)際的上行鏈路波束成形向量。需說(shuō)明的是，這里的最大化最小SINR指的是最大化多個(gè)用戶(hù)中最差性能用戶(hù)的 SINR，其中，最小SINR指的就是最差用戶(hù)的SINR。另外，本發(fā)明實(shí)施例中所謂的最優(yōu)就是在這個(gè)最大化的最小SINR準(zhǔn)則下的最優(yōu)。本方案中的最大、最小、最優(yōu)等理解為在實(shí)施中具體系統(tǒng)條件和計(jì)算資源下盡可能的接近理論的最值，或者理解為以獲得最值為原則進(jìn)行計(jì)算，所以實(shí)際結(jié)果與理論最值有偏差是允許的，也在本方案實(shí)施中可采取的。102、對(duì)步驟101中獲取到的虛擬上行鏈路功率分配向量進(jìn)行迭代計(jì)算，獲得迭代計(jì)算后的虛擬上行鏈路功率分配向量、迭代計(jì)算后的虛擬上行鏈路波束成形向量以及迭代計(jì)算后的最大化最小SINR。在本發(fā)明實(shí)施例中，將迭代計(jì)算后的虛擬上行鏈路功率分配向量稱(chēng)為優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量；將迭代計(jì)算后的虛擬上行鏈路波束成形向量稱(chēng)為優(yōu)化的虛擬上行鏈路波束成形向量；將迭代計(jì)算后的最大化最小SINR稱(chēng)為優(yōu)化的最大化最小SINR。例如，具體可以如下Al、搜索最優(yōu)的最大化最小SINR并進(jìn)行外層迭代，該最大化最小SINR的迭代初始值為當(dāng)前的最大化最小SINR上界(以下簡(jiǎn)稱(chēng)SINR上界)的一半。A2、根據(jù)當(dāng)前外層迭代的最大化最小SINR對(duì)步驟101中獲取到的虛擬上行鏈路功率分配向量進(jìn)行內(nèi)層迭代，得到當(dāng)前外層迭代的虛擬上行鏈路波束成形向量。例如，其中， 內(nèi)層迭代具體可以如下A2-1、根據(jù)虛擬上行鏈路功率分配向量計(jì)算出對(duì)應(yīng)的波束成形向量，其中，虛擬上行鏈路功率分配向量的迭代初始值為上一次內(nèi)層迭代中指示為可行的虛擬上行鏈路功率分配向量中最大的一個(gè)向量，或者，若不存在上一次內(nèi)層迭代中指示為可行的虛擬上行鏈路功率分配向量，則該虛擬上行鏈路功率分配向量的迭代初始值為零向量；
A2-2、根據(jù)計(jì)算出的波束成形向量和當(dāng)前外層迭代的最大化最小SINR更新虛擬上行鏈路功率分配向量；A2-3、若更新后的虛擬上行鏈路功率分配向量大于基站簇的總功率約束，則表示當(dāng)前外層迭代的最大化最小SINR是不可以達(dá)到的(簡(jiǎn)稱(chēng)為不可達(dá))，于是將當(dāng)前的波束成形向量作為當(dāng)前外層迭代的虛擬上行鏈路波束成形向量，并返回內(nèi)層迭代不可行的指示；A2-4、若更新后的虛擬上行鏈路功率分配向量與更新前的虛擬上行鏈路功率分配向量的差小于等于預(yù)置閾值，則表示當(dāng)前外層迭代的最大化最小SINR是可以達(dá)到的(簡(jiǎn)稱(chēng)為可達(dá))，于是將當(dāng)前的波束成形向量作為當(dāng)前外層迭代的虛擬上行鏈路波束成形向量，并返回表示內(nèi)層迭代可行的指示。需說(shuō)明的是，上述SINR上界和SINR下界的初始化值可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需求進(jìn)行預(yù)置，并在外層迭代的過(guò)程進(jìn)行更新。A3、若內(nèi)層迭代可行，比如，若步驟A2-4中返回表示內(nèi)層迭代可行的指示，則根據(jù) SINR上界和上一次最大化最小SINR更新當(dāng)前外層迭代的最大化最小SINR，并更新SINR上界和SINR下界(即最大化最小SINR下界，為了描述方便，以下均簡(jiǎn)稱(chēng)SINR下界)，然后執(zhí)行步驟B3 ；其中，根據(jù)SINR上界和上一次最大化最小SINR更新當(dāng)前外層迭代的最大化最小 SINR具體可以采用對(duì)分法，即更新當(dāng)前外層迭代的最大化最小SINR為當(dāng)前的SINR上界和上一次最大化最小SINR的和的一半，A4、若內(nèi)層迭代不可行，比如，若步驟A2-3中返回表示內(nèi)層迭代不可行的指示，則根據(jù)SINR下界和上一次最大化最小SINR更新當(dāng)前外層迭代的最大化最小SINR，并更新 SINR上界和SINR下界，然后執(zhí)行步驟A5 ；其中，根據(jù)SINR下界和上一次最大化最小SINR更新當(dāng)前外層迭代的最大化最小 SINR具體可以采用對(duì)分法，即更新當(dāng)前外層迭代的最大化最小SINR為當(dāng)前的SINR下界和上一次最大化最小SINR的和的一半。A5、判斷SINR上界和SINR下界的差是否小于預(yù)置閾值，若小于預(yù)置閾值，則執(zhí)行步驟A6 ；若大于等于預(yù)置閾值，則返回執(zhí)行步驟A2，即返回執(zhí)行根據(jù)當(dāng)前外層迭代的最大化最小SINR對(duì)該虛擬上行鏈路功率分配向量進(jìn)行內(nèi)層迭代的步驟。A6、將當(dāng)前外層迭代的虛擬上行鏈路波束成形向量作為優(yōu)化的虛擬上行鏈路波束成形向量，將當(dāng)前的虛擬上行鏈路功率分配向量作為優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量， 將當(dāng)前外層迭代的最大化最小SINR作為優(yōu)化的最大化最小SINR。需說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例所說(shuō)的外層迭代是指用二分法/對(duì)分法迭代搜索可達(dá)的最小SINR值，對(duì)于外層迭代計(jì)算得到的每個(gè)SINR值，都需要再迭代計(jì)算它對(duì)應(yīng)的虛擬上行鏈路功率分配向量和虛擬上行鏈路波束成形向量，該再迭代計(jì)算過(guò)程在本發(fā)明實(shí)施例中稱(chēng)為內(nèi)層迭代。其中，迭代搜索可達(dá)的最小SINR值的上限和下限分別稱(chēng)為SINR上界和 SINR下界，即SINR上界和SINR下界是不斷更新的SINR的搜索范圍。103、根據(jù)優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量和優(yōu)化的虛擬上行鏈路波束成形向量，以及優(yōu)化的最大化最小SINR確定下行鏈路功率分配向量和下行鏈路波束成形向量。由于上行鏈路和下行鏈路具有對(duì)偶性，而在此，虛擬上行鏈路又相當(dāng)于上行鏈路， 所以虛擬上行鏈路與下行鏈路同樣具有對(duì)偶性，由此，利用虛擬上行鏈路與下行鏈路的對(duì)偶性，根據(jù)優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量和優(yōu)化的虛擬上行鏈路波束成形向量，以及優(yōu)化的最大化最小SINR很容易就可以得到下行鏈路功率分配向量和下行鏈路波束成形向量。可選的，為了進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)，使得基站協(xié)作簇內(nèi)的各個(gè)小區(qū)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需求獲得不同的速率，還可以通過(guò)加權(quán)來(lái)對(duì)虛擬上行鏈路功率分配向量和虛擬上行鏈路波束成形向量進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)下行鏈路功率分配向量和下行鏈路波束成形向量進(jìn)行調(diào)整的目的，即該功率分配和波束成形方法還可以包括根據(jù)小區(qū)用戶(hù)的服務(wù)質(zhì)量(QoS，Quality of Service)的優(yōu)先級(jí)差異對(duì)優(yōu)化的最大化最小SINR進(jìn)行加權(quán)貝丨J，步驟103具體可以為根據(jù)優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量和優(yōu)化的虛擬上行鏈路波束成形向量，以及加權(quán)后的優(yōu)化的最大化最小SINR確定下行鏈路功率分配向量和下行鏈路波束成形向量。由上可知，本實(shí)施例采用在各個(gè)基站之間傳遞虛擬上行鏈路功率分配向量，然后通過(guò)迭代計(jì)算，以及利用上行鏈路和下行鏈路的對(duì)偶性，最終得到下行鏈路功率分配向量和下行鏈路波束成形向量。由于基站主要是通過(guò)迭代計(jì)算來(lái)得到下行鏈路功率分配向量和下行鏈路波束成形向量的，而各個(gè)基站進(jìn)行迭代計(jì)算時(shí)所需的多數(shù)信道信息又可以通過(guò)信道估計(jì)得到，所以它們之間不需要完全共享CSI和數(shù)據(jù)信息即可，而僅僅需要傳遞少量有關(guān)虛擬上行鏈路功率分配向量的參數(shù)，所以采用該方案可以降低基站之間信息交換的開(kāi)銷(xiāo)，可以在基站間有限信息共享的前提下實(shí)現(xiàn)多小區(qū)協(xié)同優(yōu)化，從而提高頻譜效率。實(shí)施例二、根據(jù)實(shí)施例一所描述的方法，下面將舉例作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。場(chǎng)景多小區(qū)通信系統(tǒng)的一個(gè)基站協(xié)作簇內(nèi)包含K個(gè)基站，并擁有N個(gè)用戶(hù)，其中， 基站配備M根天線，用戶(hù)端配備單根天線?；緟f(xié)作簇內(nèi)采用全頻率復(fù)用技術(shù)，基站協(xié)作簇內(nèi)所有基站同時(shí)參與服務(wù)用戶(hù)的協(xié)作波束成形和功率控制，并且，各基站之間同步。參見(jiàn)圖2，具體流程可以如下201、各個(gè)基站獲取基站協(xié)作簇中其他基站的虛擬上行鏈路功率分配向量；例如，基站k要向基站協(xié)作簇中所有基站廣播它的虛擬上行鏈路功率分配向量 q[:]。其中，上標(biāo)m表示次數(shù)，S卩^“1表示第m次內(nèi)部迭代的上行鏈路功率分配向量(內(nèi)部迭代稍后將會(huì)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明)，m為正整數(shù)。在實(shí)際系統(tǒng)中，我們可以先量化需要交換的參數(shù)信息，然后進(jìn)行廣播。因?yàn)楦碌奶摂M上行鏈路功率分配向量是單調(diào)非遞減的，即？丨V*，W ；所以我們可以在給定精度下，采用差分量化器量化功率參數(shù)以降低廣播所需比特?cái)?shù)。也就是說(shuō)，基站k除了可以直接向基站協(xié)作簇中所有基站廣播它的虛擬上行鏈路功率分配向量之外，也可以向基站協(xié)作簇中所有基站廣播一個(gè)關(guān)于功率分配向量的功率量化值或功率差分值，然后根據(jù)該功率量化值或功率差分值修改前一次虛擬上行鏈路功率分配向量 ^]，以得到當(dāng)前的上行鏈路功率分配向量#]。也就是說(shuō)，基站協(xié)作簇中的每個(gè)基站都可以接收到基站協(xié)作簇中其他(K-I) 個(gè)基站所發(fā)送的虛擬上行鏈路功率分配向量，以及獲知每個(gè)基站自身的上行鏈路功率分配向量，所以，基站協(xié)作簇中的每個(gè)基站都可以獲知上行鏈路功率分配向量 ^= ……}。202、各個(gè)基站搜索最優(yōu)的最大化最小SINRco ω，并進(jìn)行外層迭代；該ω (n)表示總功率約束下，第η次外層迭代的暫定最大化最小SINR，其中， ^ ,并且，該最大化最小SINRω ω的初始值為當(dāng)前的SINR上界的一半；比如，若SINR
上界為亡，SINR下界為C，則出(。)=c/2。其中，虛擬上行鏈路的最大化最小SINR可以表示為max min SINRukL (W,ρ) s.t. ||p||< P ；下行鏈路的最大化最小SINR可以表示為ma^x min SINR^l (W,ρ) s.t.丨純 < P ；其中，I I · I I1表示輸入向量的一維范數(shù)，P為基站簇的總功率約束。因?yàn)榛鹃g不共享數(shù)據(jù)信息，所以W應(yīng)為塊對(duì)角陣或W = diag^pK，fK)，其中，diag^K，fK)表示以 “fl，......fK”為對(duì)角元素的塊對(duì)角矩陣，式中fK為基站k的波束成形向量。由于虛擬上行鏈路和下行鏈路的對(duì)偶性，所以可以推出，虛擬上行鏈路的最大化最小SINR與下行鏈路的最大化最小SINR相等，所以，為了描述方便，在本發(fā)明實(shí)施例中，將虛擬上行鏈路的最大化最小SINR與下行鏈路的最大化最小SINR均統(tǒng)一稱(chēng)為最大化最小 SINR，并將給定的最大化最小SINR的值作為最大化最小SINR。203、各個(gè)基站根據(jù)當(dāng)前外層迭代的最大化最小SINRco ω對(duì)虛擬上行鏈路功率分配向量q[m]進(jìn)行內(nèi)層迭代，得到當(dāng)前外層迭代的虛擬上行鏈路波束成形向量；若內(nèi)層迭代可行，則執(zhí)行步驟204，若內(nèi)層迭代不可行，則執(zhí)行步驟205 ；其中，內(nèi)層迭代具體可以如下各個(gè)基站根據(jù)虛擬上行鏈路功率分配向量q[m]計(jì)算出對(duì)應(yīng)的波束成形向量 f[H = { f[H , fl-l ,……if] }，其中:
ftm] = gl—d.Aw e 2，K，Kj ■需說(shuō)明的是，m的初始值為0，虛擬上行鏈路功率分配向量的迭代初始值q[°]為上一次內(nèi)層迭代中指示為可行的虛擬上行鏈路功率分配向量中最大的一個(gè)向量，或者，若不存在“上一次內(nèi)層迭代中指示為可行的虛擬上行鏈路功率分配向量”，則該虛擬上行鏈路功率分配向量的迭代初始值q[°]為零向量；比如，將上一次內(nèi)層迭代中指示為可行的虛擬上行鏈路功率分配向量作為一個(gè)集合G(Iri)，則q[°]選擇集合G(Iri)中最大的一個(gè)向量，或者，若集合Gfc- 為空，則qM選擇零向量。在各個(gè)基站計(jì)算出對(duì)應(yīng)的波束成形向量f[m]后，各個(gè)基站根據(jù)該波束成形向量f[m] 和最大化最小SINRco (n)迭代更新虛擬上行鏈路功率分配向量，得到第(m+l)次內(nèi)部迭代的虛擬上行鏈路功率分配向量q[m+i]，該一+i] = {q[r] ,qir],……ilr])，其中
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權(quán)利要求
1.一種多小區(qū)協(xié)作通信中鏈路聯(lián)合波束成形的方法，其特征在于，包括 獲取基站協(xié)作簇中其他基站的虛擬上行鏈路功率分配向量；對(duì)所述虛擬上行鏈路功率分配向量進(jìn)行迭代計(jì)算，獲得優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量和優(yōu)化的虛擬上行鏈路波束成形向量，以及優(yōu)化的最大化的最小信干噪比；根據(jù)所述優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量和所述優(yōu)化的虛擬上行鏈路波束成形向量，以及優(yōu)化的最大化最小信干噪比確定下行鏈路功率分配向量和下行鏈路波束成形向量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取基站協(xié)作簇中其他基站的虛擬上行鏈路功率分配向量包括接收所述基站協(xié)作簇中其他基站發(fā)送的功率量化值或功率差分值； 根據(jù)所述功率量化值或功率差分值修改前一次虛擬上行鏈路功率分配向量，以得到當(dāng)前的虛擬上行鏈路功率分配向量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)小區(qū)用戶(hù)的服務(wù)質(zhì)量QoS的優(yōu)先級(jí)差異對(duì)優(yōu)化的最大化的最小信干噪比進(jìn)行加權(quán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述虛擬上行鏈路功率分配向量進(jìn)行迭代計(jì)算包括搜索最大化最小信干噪比并進(jìn)行外層迭代計(jì)算，該最大化最小信干噪比的迭代初始值為當(dāng)前的信干噪比上界的一半；根據(jù)當(dāng)前外層迭代的最大化最小信干噪比對(duì)所述虛擬上行鏈路功率分配向量進(jìn)行內(nèi)層迭代，得到當(dāng)前外層迭代的虛擬上行鏈路波束成形向量；若內(nèi)層迭代可行，則根據(jù)當(dāng)前的信干噪比上界和上一次信干噪比更新當(dāng)前外層迭代的最大化最小信干噪比，并更新信干噪比上界和信干噪比下界；若內(nèi)層迭代不可行，則根據(jù)當(dāng)前的信干噪比下界和上一次信干噪比更新當(dāng)前外層迭代的最大化最小信干噪比，并更新信干噪比上界和信干噪比下界； 判斷信干噪比上界和信干噪比下界的差是否小于預(yù)置閾值；若小于預(yù)置閾值，則將當(dāng)前外層迭代的虛擬上行鏈路波束成形向量作為優(yōu)化的虛擬上行鏈路波束成形向量，將當(dāng)前的虛擬上行鏈路功率分配向量作為優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量，將當(dāng)前外層迭代的最大化最小信干噪比作為優(yōu)化的最大化最小信干噪比；若大于等于預(yù)置閾值，則返回執(zhí)行所述根據(jù)當(dāng)前外層迭代的最大化最小信干噪比對(duì)所述虛擬上行鏈路功率分配向量進(jìn)行內(nèi)層迭代的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)當(dāng)前外層迭代的信干噪比對(duì)所述虛擬上行鏈路功率分配向量進(jìn)行內(nèi)層迭代，得到當(dāng)前外層迭代的虛擬上行鏈路波束成形向量包括根據(jù)所述虛擬上行鏈路功率分配向量計(jì)算出對(duì)應(yīng)的波束成形向量，其中，所述虛擬上行鏈路功率分配向量的迭代初始值為獲取到的上一次內(nèi)層迭代中指示為可行的虛擬上行鏈路功率分配向量中最大的一個(gè)向量，或，若不存在上一次內(nèi)層迭代中指示為可行的虛擬上行鏈路功率分配向量，則該虛擬上行鏈路功率分配向量的迭代初始值為零向量；根據(jù)計(jì)算出的波束成形向量和當(dāng)前外層迭代的信干噪比迭代更新虛擬上行鏈路功率分配向量；若更新后的虛擬上行鏈路功率分配向量大于基站簇的總功率約束，則將當(dāng)前的波束成形向量作為當(dāng)前外層迭代的虛擬上行鏈路波束成形向量，并返回內(nèi)層迭代不可行的指示；若更新后的虛擬上行鏈路功率分配向量與更新前的虛擬上行鏈路功率分配向量的差小于等于預(yù)置閾值，則將當(dāng)前的波束成形向量作為當(dāng)前外層迭代的虛擬上行鏈路波束成形向量，并返回表示內(nèi)層迭代可行的指示。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量和優(yōu)化的虛擬上行鏈路波束成形向量，以及優(yōu)化的最大化最小信干噪比確定下行鏈路功率分配向量和下行鏈路波束成形向量具體為利用虛擬上行鏈路與下行鏈路的對(duì)偶性，根據(jù)所述優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量和優(yōu)化的虛擬上行鏈路波束成形向量，以及優(yōu)化的最大化最小信干噪比確定下行鏈路功率分配向量和下行鏈路波束成形向量。
7.一種基站，其特征在于，包括獲取單元，用于獲取基站協(xié)作簇中其他基站的虛擬上行鏈路功率分配向量；迭代單元，用于對(duì)獲取單元獲取到的虛擬上行鏈路功率分配向量進(jìn)行迭代計(jì)算，獲得優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量和優(yōu)化的虛擬上行鏈路波束成形向量，以及優(yōu)化的最大化最小信干噪比；換算單元，用于根據(jù)迭代單元得到的優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量和優(yōu)化的虛擬上行鏈路波束成形向量，以及優(yōu)化的最大化最小信干噪比確定下行鏈路功率分配向量和下行鏈路波束成形向量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基站，其特征在于，所述獲取單元包括接收子單元，用于接收基站協(xié)作簇中其他基站發(fā)送的功率量化值或功率差分值；功率更新子單元，用于根據(jù)接收子單元接收到的功率量化值或功率差分值修改前一次虛擬上行鏈路功率分配向量，以得到當(dāng)前的虛擬上行鏈路功率分配向量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基站，其特征在于，還包括加權(quán)單元；加權(quán)單元，用于根據(jù)小區(qū)用戶(hù)的服務(wù)質(zhì)量QoS的優(yōu)先級(jí)差異對(duì)優(yōu)化的最大化最小信干噪比進(jìn)行加權(quán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的基站，其特征在于，所述迭代單元包括搜索子單元，用于搜索最優(yōu)的最大化最小信干噪比并進(jìn)行外層迭代，該最大化最小信干噪比的迭代初始值為當(dāng)前的信干噪比上界的一半；計(jì)算子單元，用于根據(jù)搜索子單元得到的最大化最小信干噪比對(duì)獲取單元獲取到的虛擬上行鏈路功率分配向量進(jìn)行內(nèi)層迭代，得到當(dāng)前外層迭代的虛擬上行鏈路波束成形向量；更新子單元，用于在內(nèi)層迭代可行時(shí)，根據(jù)當(dāng)前的信干噪比上界和上一次信干噪比更新當(dāng)前外層迭代的信干噪比，并更新最大化最小信干噪比上界和信干噪比下界；在內(nèi)層迭代不可行時(shí)，根據(jù)當(dāng)前的信干噪比下界和上一次信干噪比更新當(dāng)前外層迭代的信干噪比， 并更新信干噪比上界和信干噪比下界；判斷子單元，用于判斷更新子單元更新后的信干噪比上界和信干噪比下界的差是否小于預(yù)置閾值；若小于預(yù)置閾值，則將當(dāng)前外層迭代的虛擬上行鏈路波束成形向量作為優(yōu)化后的虛擬上行鏈路波束成形向量，將當(dāng)前的虛擬上行鏈路功率分配向量作為優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量，將當(dāng)前外層迭代的最大化最小信干噪比作為優(yōu)化的最大化最小信干噪比；若大于等于預(yù)置閾值，則觸發(fā)計(jì)算子單元執(zhí)行所述根據(jù)當(dāng)前外層迭代的最大化最小信干噪比對(duì)所述虛擬上行鏈路功率分配向量進(jìn)行內(nèi)層迭代的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基站，其特征在于，所述計(jì)算子單元包括 運(yùn)算子級(jí)單元，用于根據(jù)獲取單元獲取到的虛擬上行鏈路功率分配向量計(jì)算出對(duì)應(yīng)的波束成形向量，其中，所述虛擬上行鏈路功率分配向量的迭代初始值為獲取到的上一次內(nèi)層迭代中指示為可行的虛擬上行鏈路功率分配向量中最大的一個(gè)向量，或，若不存在上一次內(nèi)層迭代中指示為可行的虛擬上行鏈路功率分配向量，則該虛擬上行鏈路功率分配向量的迭代初始值為零向量；更新子級(jí)單元，用于根據(jù)運(yùn)算子級(jí)單元得到的波束成形向量和當(dāng)前外層迭代的信干噪比迭代更新虛擬上行鏈路功率分配向量；處理子級(jí)單元，用于在更新子級(jí)單元更新后的虛擬上行鏈路功率分配向量大于基站簇的總功率約束時(shí)，將當(dāng)前的波束成形向量作為當(dāng)前外層迭代的虛擬上行鏈路波束成形向量，并返回內(nèi)層迭代不可行的指示；在更新子級(jí)單元更新后的上行鏈路功率分配向量與更新前的虛擬上行鏈路功率分配向量的差小于等于預(yù)置閾值時(shí)，將當(dāng)前的波束成形向量作為當(dāng)前外層迭代的虛擬上行鏈路波束成形向量，并返回表示內(nèi)層迭代可行的指示。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種多小區(qū)協(xié)作通信中鏈路聯(lián)合波束成形的方法和基站。本發(fā)明實(shí)施例采用在各個(gè)基站之間傳遞虛擬上行鏈路功率分配向量，對(duì)虛擬上行鏈路功率分配向量進(jìn)行迭代計(jì)算，得到優(yōu)化的虛擬上行鏈路功率分配向量和優(yōu)化的虛擬上行鏈路波束成形向量，以及優(yōu)化的最大化最小SINR，然后利用上行鏈路和下行鏈路的對(duì)偶性得到下行鏈路功率分配向量和下行鏈路波束成形向量。由于各個(gè)基站之間不需要完全共享CSI和數(shù)據(jù)信息，而僅僅需要傳遞少量有關(guān)虛擬上行鏈路功率分配向量的參數(shù)，所以可以降低基站之間信息交換的開(kāi)銷(xiāo)，可以在基站間有限信息共享的前提下實(shí)現(xiàn)多小區(qū)協(xié)同優(yōu)化，從而可以提高頻譜效率。
文檔編號(hào)H04W52/14GK102457951SQ20101052681
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者杜穎鋼, 楊綠溪, 黃永明 申請(qǐng)人:東南大學(xué), 華為技術(shù)有限公司