本發明屬于蜂窩通信技術領域，公開了一種基于空域與功率自適應的干擾導向方法及蜂窩通信系統，包括：通信發射機之間協作并共享信道狀態和數據信息；通信對分別設計預編碼向量與濾波向量；計算系統的頻譜效率；遍歷得到使系統頻譜效率最大的導向因子組合；根據最佳導向因子組合確定導向信號的預編碼以及發射功率；通信發射機構造導向信號，與期望信號一同向其目標通信接收機發送，實現干擾導向；通信接收機恢復期望數據。本發明通過自適應地調整導向信號的空間特征和發射功率，在實現干擾導向的同時，對導向信號的功率進行收集，從而最小化導向信號的副作用，使通信接收機對期望信號的接收得到改善，提高系統的頻譜效率。

技術領域

本發明屬于蜂窩通信技術領域，尤其涉及一種基于空域與功率自適應的干擾導向方法及蜂窩通信系統。

背景技術

隨著無線通信技術的快速發展，對于數據傳輸的需求不斷提高，有限的區域內將存在大量的用戶和數據連接。一方面努力尋求高效的資源利用方式，另一方面也意識到干擾已成為制約網絡性能提升的重要因素。因此，干擾管理技術的重要性日益凸顯。現有的干擾管理方式有：迫零接收(Zero-forcing,ZF)、干擾對齊(Interference Alignment,IA)、干擾中和(Interference Neutralization,IN)等，可使干擾信號在受干擾通信接收機處得到抑制或消除。但是迫零接收會導致期望信號功率的損失，并且在使用時，需要消耗通信接收機的自由度。干擾對齊可以降低干擾的維度，仍存在自由度的開銷。干擾中和通過發送中和信號消除干擾，需消耗通信發射機的發射功率，并且，在多數干擾中和中，僅考慮對干擾進行完全中和，未考慮其功率開銷。動態干擾中和(Dynamic Interference Neutralization,DIN)通過智能地確定干擾被中和的比例，對用于產生干擾中和信號的發射功率和傳輸期望信號的發射功率進行了平衡，但是以上基于干擾中和的干擾管理方法均應用于非對稱的干擾拓撲，無法拓展至對稱干擾拓撲。Gou T,Jafar S A,and Wang C,et al.Alignedinterference neutralization and the degrees of freedom ofthe interferencechannel[J].IEEE Transactions on Information Theory,2012,58(7):4381-4395(干擾信道中的對齊干擾中和與自由度研究)，通過將IA與IN相結合，在由兩級兩用戶干擾信道級聯形成的多跳干擾網絡中設計干擾對齊中和方案，實現多路數據的并發傳輸。Wu D,YangC,and Liu T,et al.Feasibility conditions for interference neutralization inrelay-aided interference channel[J].IEEE Transactions on Signal Processing,2014,62(6):1408-1423(中繼輔助信道中采用干擾中和的可行性條件)，用戶接收到來自基站直接發送的信號和中繼轉發的信號，通過使用IN，干擾能夠被完全消除。Wang Q,Dong Y,and Zhao J,et al.Instantaneous Relaying:Feasibility Conditions forInterference Neutralization[J].IEEE Communications Letters,2015,19(8):1370-1373(瞬時中繼：干擾中和的可行性條件)，對采用瞬時中繼(無轉發時延)的通信系統中IN的可行性進行研究，給出采用IN可解碼的期望信號數與中繼和收發端天線數的關系。Z.Li,Kang G.Shin and Lu Zhen.When and how to neutralize interference？[C].IEEEINFOCOM,2017.(何時以及如何中和干擾？)，通過動態的確定干擾信號被中和的比例，實現發射功率的合理利用。根據以上敘述，對干擾進行管理需要付出一定的代價，并且對于IN要求通信系統是多跳或有中繼的，比較復雜；DIN，它們需要產生射頻信號用于干擾中和，而該信號會對其作用范圍內的其它用戶通信產生影響，即存在副作用。因此，有效的干擾管理方法應當對干擾管理的收益與其副作用進行綜合考慮與優化設計。