Y信道中的干擾消除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及通信領(lǐng)域，尤其是Y信道中干擾消除方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 中繼技術(shù)可W擴(kuò)展小區(qū)覆蓋范圍，消除或減少通信盲點(diǎn)，是當(dāng)前無線通信技術(shù)的 研究熱點(diǎn)之一。人們對中繼信道的模型從不同的角度進(jìn)行了擴(kuò)展，提出了多用戶雙向中繼 信道和多用戶多向中繼信道等模型，Y信道就是其中的一種。
[0003] Y信道模型包含多個(gè)用戶和1個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)。用戶之間沒有直接的鏈路，每個(gè)用戶 通過中繼節(jié)點(diǎn)向其他用戶發(fā)送信息。假定所有的節(jié)點(diǎn)都采用半雙工模式，并且都已知信道 狀態(tài)信息。Y信道的傳輸模式分為S種，分別是TDMA模式、MU-MIMO模式和兩時(shí)隙傳輸模 式。兩時(shí)隙傳輸模式中，第一時(shí)隙稱為多址（MultipleAccess,M)階段，第二時(shí)隙稱為廣 播炬roadcast，BC)階段。在M階段，多個(gè)用戶向中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號。在BC階段，中繼節(jié) 點(diǎn)對接收到的信號譯碼并且對譯碼得到的信號進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼，然后轉(zhuǎn)發(fā)給所有用戶。
[0004] 文章"PerformanceOptimizationofMIMOYchannels:InterferenceAlignment andSignalDetection"給出了一種Y信道中信號的傳輸方法及譯碼方法。在該方法中，用 戶對其發(fā)送信號進(jìn)行信號空間對齊預(yù)編碼，中繼節(jié)點(diǎn)在譯碼前對接收信號進(jìn)行波束賦形處 理，需要多次迭代才能得到最優(yōu)的波束賦形向量，計(jì)算波束賦形向量的復(fù)雜度較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對已有方案運(yùn)算復(fù)雜度較高的問題，本發(fā)明提出了一種Y信道中的干擾消除方 法，適用于S個(gè)用戶和一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的Y信道，且用戶和中繼節(jié)點(diǎn)都配置4根天線，該方法 能降低運(yùn)算復(fù)雜度。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)思路是；在M階段，每個(gè)用戶對其調(diào)制信號進(jìn)行Alamouti編 碼W及干擾對齊預(yù)編碼，然后將預(yù)編碼后的碼字進(jìn)行組合并且發(fā)送出去，中繼節(jié)點(diǎn)利用 Alamouti碼字對應(yīng)的等效信道矩陣的正交特性進(jìn)行譯碼；在BC階段，中繼節(jié)點(diǎn)將M階段 譯碼得到的信號進(jìn)行Alamouti編碼W及預(yù)編碼，然后將預(yù)編碼后的碼字進(jìn)行組合并且發(fā) 送出去，S個(gè)用戶利用Alamouti碼字對應(yīng)的等效信道矩陣的正交特性分別譯碼中繼節(jié)點(diǎn) 發(fā)送的信號，進(jìn)而得到自身的期望接收信號。
[0007] 本發(fā)明的具體步驟如下：
[000引A，用戶1對其調(diào)制信號進(jìn)行空時(shí)編碼，得到兩個(gè)空時(shí)碼字，用戶2對其調(diào)制信號進(jìn) 行空時(shí)編碼，得到兩個(gè)空時(shí)碼字，用戶3對其調(diào)制信號進(jìn)行空時(shí)編碼，得到兩個(gè)空時(shí)碼字， 然后=個(gè)用戶分別對碼字進(jìn)行預(yù)編碼，最后將預(yù)編碼后的碼字發(fā)送出去；
[0009] B，中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)用戶i到中繼節(jié)點(diǎn)的信道矩陣電譯碼每對碼字的元素，i= 1,2,3 ；
[0010] C，中繼節(jié)點(diǎn)對步驟B譯碼得到的符號進(jìn)行Alamotui編碼并且對其中的兩個(gè)碼字 進(jìn)行預(yù)編碼，然后將預(yù)編碼后的碼字組合并且發(fā)送出去；
[0011] D，用戶1譯碼得到用戶2期望發(fā)送給用戶1的信號w及用戶3期望發(fā)送給用戶1 的信號；
[0012]E，用戶2譯碼得到用戶1期望發(fā)送給用戶2的信號W及用戶3期望發(fā)送給用戶2 的信號；
[0013]F，用戶3譯碼得到用戶1期望發(fā)送給用戶3的信號W及用戶2期望發(fā)送給用戶3 的信號。
[0014] 進(jìn)一步，所述步驟A具體包括：
[0015]A1，用戶1對其調(diào)制信號sksi進(jìn)行Alamouti編碼，k= 1，2,得到用戶1期望發(fā) 送給用戶2的2X2的碼字S,i，
（?r表示共輛，用戶1對其調(diào)制信 號skji進(jìn)行Alamouti編碼，k= 1，2,得到用戶1期望發(fā)送給用戶3的2X2的碼字S31，
I('r表示共輛；
[0016]A2,用戶2對其調(diào)制信號sk。進(jìn)行Alamouti編碼，k= 1，2,得到用戶2期望發(fā) 送給用戶1的2X2的碼字Si2，
I表示共輛，用戶2對其調(diào)制信 號skjs進(jìn)行Alamouti編碼，k= 1，2,得到用戶2期望發(fā)送給用戶3的2X2的碼字832，
，（?r表示共輛；
[0017]A3,用戶3對其調(diào)制信號sk。進(jìn)行Alamouti編碼，k= 1，2,得到用戶3期望發(fā) 送給用戶1的2X2的碼字Si3，
（?r表示共輛，用戶3對其調(diào)制信 號sk23進(jìn)行Alamouti編碼，k= 1，2,得到用戶3期望發(fā)送給用戶2的2X2的碼字823，
，（?r表示共輛；
[001引 A4，S個(gè)用戶根據(jù)用戶i到中繼節(jié)點(diǎn)的信道矩陣電計(jì)算得到2X2的預(yù)編碼矩陣 Vl2、V21、Vl3、V23、V31、V32，i= 1，2,3，也的階數(shù)為 4X4,預(yù)編碼矩陣滿足HiV21=H3Vi2、H2V31 =H5V1占H4V32=HeV23，其中，Hi是HK1的前兩列組成的矩陣，H2是HK1的后兩列組成的矩陣，H3 是咕2的前兩列組成的矩陣，H4是的后兩列組成的矩陣，Hg是的前兩列組成的矩陣， He是的后兩列組成的矩陣；
[0019]A5,用戶1分別用V21和V31對S21和S31進(jìn)行預(yù)編碼，得到V21S21和V3&1;用戶2分 另IJ用V。和V32對S12和S32進(jìn)行預(yù)編碼，得到V12S。和V32S32;用戶3分別用V。和V23對S。和 S23進(jìn)行預(yù)編碼，得到V13S13和V23S23;
[0020] A6，在相同的時(shí)間內(nèi)，S個(gè)用戶分別發(fā)送
到中繼節(jié) 點(diǎn)。
[0021] 進(jìn)一步，所述步驟B具體包括：
[00。] B1，中繼節(jié)點(diǎn)用Ri表示步驟A6中的接收信號，R河W表示為Ri=H3(S2i+Si2)+Hs( S3i+Si3)+HeV23(S32+S23)+NKl，Nm是步驟A6中中繼節(jié)點(diǎn)接收到的噪聲矩陣，Ri和Nm的階數(shù)均 為 4X2 ;
[002引 B2，S2i+Si2、S3i+S。和S32+S23都具有Alamouti碼字的結(jié)構(gòu)，中繼節(jié)點(diǎn)利用Alamouti 碼字對應(yīng)的等效信道矩陣的正交特性譯碼S21+S12的元素、S31+S13的元素和S32+S23的元素， 用ai和a2表示譯碼S21+S。的元素得到的符號，用b1和b2表示譯碼S31+S。的元素得到的符 號，用Cl和C康示譯碼S32+S23的元素得到的符號。
[0024] 進(jìn)一步，所述步驟C具體包括；
[0025] C1，中繼節(jié)點(diǎn)對ai和曰2進(jìn)行Alamouti編碼，得到碼字
中繼節(jié)點(diǎn)對 bi和bg進(jìn)行Alamouti編碼，得到碼字
，中繼節(jié)點(diǎn)對Ci和c2進(jìn)行Alamouti編 碼，得到碼字
[0026] C2,中繼節(jié)點(diǎn)對A和B進(jìn)行預(yù)編碼，得到UiA和峭，其中，Ui和U2是用戶和中繼節(jié) 點(diǎn)都已知的預(yù)編碼矩陣，兩者的取值只要滿足Ui聲U2即可；
[0027] C3,中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送
[002引進(jìn)一步，所述步驟D具體包括：
[0029]D1，用戶1用Yi表示步驟C3中的接收信號，Y1的階數(shù)為4X2,其表達(dá)形式為Y1= 化B+H2ikC+Nie，Hue是H1E的前兩列組成的矩陣，H21K是H1K的后兩列組成的矩陣，H1K 是中繼節(jié)點(diǎn)到用戶1的信道矩陣，Hic的階數(shù)為4X4,N1C是階數(shù)為4X2的噪聲；
[0030] D2,用戶1根據(jù)Yi的表達(dá)式W及Alamouti碼字對應(yīng)的等效信道矩陣的正交特性， 譯碼A中的兩個(gè)元素，即譯碼A的第一列的元素，用a/和32'表示譯碼得到的符號；
[0031] D3,用戶1根據(jù)Yi的表達(dá)式W及Alamouti碼字對應(yīng)的等效信道矩陣的正交特性， 譯碼B中的兩個(gè)元素，即譯碼B的第一列的元素，用V和b2'表示譯碼得到的符號；
[0032] D4,用戶1用a/減sisi并且用32'減s22i，得到用戶2期望發(fā)送給用戶1的信號， 分別是a/ -slsi和 32' -s22i;
[0033] D5,用戶1用bi'減SI31并且用b2'減s23i，得到用戶3期望發(fā)送給用戶1的信號， 分別是b/ -gigi和ba'
[0034] 進(jìn)一步，所述步驟E具體包括：
[003引 E1，用戶2用Y2表示步驟C3中的接收信號，Y2的階數(shù)為4X2,其表達(dá)形式為Y2= H121AA+H?；疊+H22KC+N2K，Hi2k是H的前兩列組成的矩陣，H22K是H的后兩列組成的矩陣，H是中繼節(jié)點(diǎn)到用戶2的信道矩陣，H2C的階數(shù)為4X4,N2K是階數(shù)為4X2的噪聲；
[0036] E2,用戶2根據(jù)Y2的表達(dá)式W及Alamouti碼字對應(yīng)的等效信道矩陣的正交特性， 譯碼A中的兩個(gè)元素，即譯碼A的第一列的元素，用ai"和32"表示譯碼得到的符號；[0037] E3,用戶2根據(jù)Y2的表達(dá)式W及Alamouti碼字對應(yīng)的等效信道矩陣的正交特性， 譯碼C中的兩個(gè)元素，即譯碼C的第一列的元素，用Cl"和C2"表示譯碼得到的符號；
[003引 E4,用戶2用a/減s\2并且用32"減得到用戶1期望發(fā)送給用戶2的信號， 分別是a/' -s\2和 32" -s2i2;
[0039]E5,用戶2用Cl"減SI32并且用C2"減s232,得到用戶3期望發(fā)送給用戶2的信號， 分別是Cl" -SI32和C2" -s232。
[0040] 進(jìn)一步，所述步驟F具體包括；
[0041] F1，用戶3用Ys表示步驟C3中的接收信號，Y3的階數(shù)為4X2,其表達(dá)形式為Y3 = Hi3kUiA+Hi3kU2B+H23kC+N3k，Hi3k是H3K的前兩列組成的矩陣，H23K是H3K的后兩列組成的矩陣，H3K 是中繼節(jié)點(diǎn)到用戶3的信道矩陣，Hsc的階數(shù)為4X4,N3K是階數(shù)為4X2的噪聲；
[0042]F2,用戶3根據(jù)Ys的表達(dá)式W及Alamouti碼字對應(yīng)的等效信道矩陣的正交特性， 譯碼B中的兩個(gè)元素，即譯碼B的第一列的元素，用4和4表示譯碼得到的符號；
[0043]F3,用戶3根據(jù)Ys的表達(dá)式W及Alamouti碼字對應(yīng)的等效信道矩陣的正交特性， 譯碼C中的兩個(gè)元素，即譯碼C的第一列的元素，用q和4表示譯碼得到的符號；
[0044] F4,用戶3用&減si。并且用4減s2。，得到用戶1期望發(fā)送給用戶3的信號，分別 是 和；
[0045]F5,用戶3用馬減si23并且用句減s223,得到用戶2期望發(fā)送給用戶3的信號，分別 乃￡Cj_ 5。和 <?2 _ 占。。
[0046] 與現(xiàn)有方案相比，本發(fā)明的S個(gè)用戶采用Alamouti編碼，中繼節(jié)點(diǎn)利用Alamouti 碼字對應(yīng)的等效信道矩陣的正交特性譯碼每對碼字的元素，不需要對接收信號進(jìn)行波束賦 形，從而其減低了運(yùn)