專利名稱：基于多用戶mimo協(xié)同中繼系統(tǒng)的干擾抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及信號(hào)空間對齊方法，特別涉及一種針對多用戶MIMO協(xié)同中繼系統(tǒng)的干擾抑制方法，可用于無線通信。
背景技術(shù)：
在實(shí)際生活中，經(jīng)常需要用到實(shí)時(shí)可靠的雙向通信，比如用戶之間的實(shí)時(shí)文件交互，視頻通話和專用監(jiān)控系統(tǒng)等。雙向通信要求通信兩端都能同時(shí)發(fā)送和接收信號(hào)，由于地理位置間隔或直傳信道質(zhì)量惡劣，期望實(shí)現(xiàn)雙向通信的用戶無法自行組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)可靠通信，這時(shí)候可以利用中繼協(xié)助來完成雙向通信。中繼一般分為兩種模式，即譯碼轉(zhuǎn)發(fā)型DF和放大轉(zhuǎn)發(fā)型AF。譯碼轉(zhuǎn)發(fā)型中繼是先對接收到的信號(hào)進(jìn)行譯碼，若接收正確，則將接收到的信 號(hào)重新編碼后傳輸；放大轉(zhuǎn)發(fā)型中繼是對接收到的信號(hào)直接放大后轉(zhuǎn)發(fā)。與譯碼轉(zhuǎn)發(fā)型中繼相比，放大轉(zhuǎn)發(fā)型中繼具有較低的信號(hào)處理時(shí)延和復(fù)雜度，更適用于實(shí)時(shí)雙向通信。協(xié)同中繼技術(shù)將接收到的多路信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合處理來完成多個(gè)節(jié)點(diǎn)的同時(shí)通信，可以擴(kuò)展覆蓋范圍，提高無線傳輸?shù)念l譜效率。此外，結(jié)合多輸入多輸出技術(shù)MMO能夠有效降低系統(tǒng)誤碼率，擴(kuò)大系統(tǒng)容量區(qū)域，改善系統(tǒng)性能。由于無線通信的廣播特性，多用戶在相同頻段同時(shí)發(fā)射的信號(hào)必然產(chǎn)生共信道干擾，MIMO的引入也増加了抗干擾算法的難度和復(fù)雜度。多用戶共信道干擾的最新成果是信號(hào)空間對齊算法，其核心思想是設(shè)計(jì)波束成形矢量，將接收節(jié)點(diǎn)不期望的干擾信號(hào)對齊到同一個(gè)信號(hào)子空間，而通過干擾抑制矩陣把期望信號(hào)構(gòu)造到對應(yīng)的正交子空間，實(shí)現(xiàn)干擾抑制。北京郵電大學(xué)申請的專利“一種基于放大轉(zhuǎn)發(fā)的多流雙向中繼傳輸方法”(專利申請?zhí)?01110200566. 5，公布號(hào)CN102355291A)。該專利申請主要提出了一種基于放大轉(zhuǎn)發(fā)的多輸入多輸出雙向中繼傳輸方法，該方法的步驟是中繼通過兩個(gè)用戶的信道矩陣進(jìn)行天線選擇；然后根據(jù)選擇的天線子集進(jìn)行雙向中繼傳輸，完成信號(hào)交互。該專利申請存在的不足是在相同的時(shí)頻資源下，中繼只能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)用戶間的信息交換，不能實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶對的雙向信息傳輸，降低了網(wǎng)絡(luò)傳輸速率和系統(tǒng)容量。北京郵電大學(xué)申請的專利“一種網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方法”(專利申請?zhí)?01010533192. 4，公布號(hào)CN101997647A)。該專利申請主要是提出了一種網(wǎng)絡(luò)編碼的協(xié)同中繼傳輸方法，其步驟是中繼根據(jù)獲取到的多個(gè)用戶對信號(hào)分別進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼，然后將不同用戶對的網(wǎng)絡(luò)編碼后的信號(hào)進(jìn)行疊加后廣播發(fā)送。該專利申請存在的不足是該方法只適用于用戶配置單天線的場景，對于用戶配置多天線的場景則不適用，從而不能獲得潛在的分集増益，系統(tǒng)抗信道衰落能力較弱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于多用戶MMO協(xié)同中繼系統(tǒng)的干擾抑制方法，以提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速率和資源利用率，獲得了多天線的分集増益，增強(qiáng)系統(tǒng)抗信道衰落能力，降低誤碼率。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的基本思路是，在第一時(shí)隙，即多址接入時(shí)隙用戶采用信號(hào)空間對齊方法確定波束成形矢量，并用波束形成矢量將待發(fā)送信號(hào)加權(quán)后發(fā)送；中繼根據(jù)等效信道矩陣獲取預(yù)編碼矩陣，對接收到的多用戶信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼處理，放大后在第二時(shí)隙，即廣播發(fā)送時(shí)隙發(fā)送出去；用戶接收信號(hào)并采用譯碼矢量抑制用戶對間的干擾信號(hào)，再進(jìn)行最大似然檢測得到所需的信號(hào)。其實(shí)現(xiàn)步驟包括如下(I)各個(gè)用戶確定需要進(jìn)行通信的配對組合，根據(jù)配對組合，采用信號(hào)空間對齊方法，確定出各自的波束成形矢量，并得到用戶到中繼的等效信道矢量；(2)每個(gè)用戶對各自的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)制信號(hào)，并在多址接入時(shí)隙采用上述確定的波束成形矢量將調(diào)制信號(hào)加權(quán)后發(fā)送出去；(3)中繼利用上述各個(gè)用戶到中繼的等效信道矢量，構(gòu)造出預(yù)編碼矩陣P :3a)將除第i個(gè)用戶對以外的K-I個(gè)用戶對的等效信道矢量并排組成NX (K-I)維矩陣Ui=Oit'' uk’i_1]，uk’i+1]，. . .，Ut'10)，其中N是中繼天線數(shù)，K是用戶對的個(gè)數(shù)；3b)計(jì)算對應(yīng)第i個(gè)用戶對的正交投影矩陣巧=A尸，其中I為單位矩陣，力Ui的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；3c)根據(jù)上述投影矩陣構(gòu)造中繼預(yù)編碼矩陣—，其中，
權(quán)利要求
1.一種基于多用戶MIMO協(xié)同中繼系統(tǒng)的干擾抑制方法，包括步驟如下 (1)各個(gè)用戶確定需要進(jìn)行通信的配對組合，根據(jù)配對組合，采用信號(hào)空間對齊方法，確定出各自的波束成形矢量，并得到用戶到中繼的等效信道矢量； (2)每個(gè)用戶對各自的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)制信號(hào)，并在多址接入時(shí)隙采用上述確定的波束成形矢量將調(diào)制信號(hào)加權(quán)后發(fā)送出去； (3)中繼利用上述各個(gè)用戶到中繼的等效信道矢量，構(gòu)造出預(yù)編碼矩陣P:3a)將除第i個(gè)用戶對以外的K-I個(gè)用戶對的等效信道矢量并排組成NX (K-I)維矩陣. . .，u[r'i+1], uk’K])，其中N是中繼天線數(shù)，K是用戶對的個(gè)數(shù)； 3b)計(jì)算對應(yīng)第i個(gè)用戶對的正交投影矩陣
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于多用戶MIMO協(xié)同中繼系統(tǒng)的干擾抑制方法，其中步驟(I)所述的采用信號(hào)空間對齊方法，確定出各自的波束成形矢量，利用如下信號(hào)空間對齊條件確定
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于多用戶MIMO協(xié)同中繼系統(tǒng)的干擾抑制方法，其中所述步驟(I)中的用戶到中繼的等效信道矢量，由以下公式獲取 u[r,i] = H[r’i]v[i] = H[r’i+K]v[i+K] 其中，uk’i]表示第i個(gè)用戶對中兩個(gè)用戶分別到中繼的等效信道矢量。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于多用戶MIMO協(xié)同中繼系統(tǒng)的干擾抑制方法，其中所述步驟(I)中信號(hào)空間對齊方法的實(shí)現(xiàn)條件是，中繼天線數(shù)小于每個(gè)用戶對中兩個(gè)進(jìn)行信號(hào)空間對齊的用戶的天線總數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于多用戶MIMO協(xié)同中繼系統(tǒng)的干擾抑制方法，其中所述步驟(2)中的調(diào)制方法采用ニ進(jìn)制相位調(diào)制方法。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于多用戶MIMO協(xié)同中繼系統(tǒng)的干擾抑制方法，其中所述步驟(3)中的預(yù)編碼矩陣P實(shí)現(xiàn)的條件是，中繼天線數(shù)大于等于用戶對的個(gè)數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于多用戶MIMO協(xié)同中繼系統(tǒng)的干擾抑制方法，其中所述步驟5b)中的最大似然法按如下公式進(jìn)行
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于多用戶MIMO協(xié)同中繼系統(tǒng)的干擾抑制方法，其中所述步驟5c)中的解調(diào)采用與調(diào)制相對應(yīng)的解調(diào)方式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于多用戶MIMO協(xié)同中繼系統(tǒng)的干擾抑制方法，主要解決共信道多用戶中繼系統(tǒng)中用戶配置多天線的問題。其實(shí)現(xiàn)步驟為用戶采用信號(hào)空間對齊方法確定波束成形矢量，然后在多址接入時(shí)隙將波束成形矢量加權(quán)后的信號(hào)發(fā)送出去；中繼根據(jù)正交投影原理構(gòu)造預(yù)編碼矩陣，將接收到的信號(hào)預(yù)編碼后放大發(fā)送；用戶接收信號(hào)并采用譯碼矢量抑制用戶對間的干擾信號(hào)，再進(jìn)行最大似然檢測得到所需的信號(hào)。本發(fā)明提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸速率和資源利用率，獲得了多天線的分集增益，增強(qiáng)了系統(tǒng)抗信道衰落能力，并降低了誤碼率，可用于無線自組織網(wǎng)絡(luò)和基站集中管理控制下的用戶—中繼—用戶直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的傳輸模式中。
文檔編號(hào)H04L1/06GK102694628SQ20121013907
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者李暉, 楊柳, 王勇, 艾云 申請人:西安電子科技大學(xué)