基于mimo-y信道信號變換子空間的多向中繼傳輸方法
【專利摘要】發(fā)明涉及一種基于MIMO?Y信道信號變換子空間的多向中繼傳輸方法。在MAC階段，在用戶端設(shè)置預(yù)編碼矩陣，利用預(yù)編碼矩陣將需要發(fā)送信息處理后再進(jìn)行發(fā)送；在中繼端對接收到的信號進(jìn)行處理，使信息對能夠?qū)R到同一空間；在BC階段，中繼端將處理后得到的和信號發(fā)送，每個用戶接收到信號后，利用原有的預(yù)編碼矩陣對接收信號進(jìn)行處理，使其能夠得到與其通信用戶的信息。通過設(shè)置預(yù)編碼矩陣和在中繼端對接收到的信號進(jìn)行處理，變干擾信號為可利用信號，從而有效利用系統(tǒng)天線，提高系統(tǒng)傳輸效率，提高自由度。
【專利說明】
基于ΜIMO-Y信道信號變換子空間的多向中繼傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于Μηω-γ信道信號變換子空間的 多向中繼傳輸方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 多輸入多輸出（Multiple-Input Multiple Output，簡稱ΜΙΜΟ)和中繼技術(shù)作為第 三代移動通信技術(shù)(3G)及第四代移動通信技術(shù)(4G)的重要技術(shù)手段得到了廣泛的重視，能 夠有效擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。通過用戶和中繼安裝多天線，發(fā)揮ΜΙΜΟ分 集，空間復(fù)用等優(yōu)點(diǎn)，是提高系統(tǒng)傳輸性能，改善通信系統(tǒng)的重要手段。
[0003] 傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)中，兩個疊加的無線電磁波信號被視為干擾信號，而PNC技術(shù)通過 采用恰當(dāng)?shù)恼{(diào)制解調(diào)技術(shù)，將這種疊加信號映射為伽羅華域(Galois Field，GF(2))的用戶 數(shù)據(jù)比特流之間的運(yùn)算，使原來的"干擾"成為用戶間信息傳輸?shù)囊徊糠?，從而提高無線通 信網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。
[0004] 在現(xiàn)有技術(shù)中，文獻(xiàn)Cadambe V R，Jafar S A. "Interference alignment and degrees of freedom of the K-user interference channel，''Information Theory, IEEE Transactions on，54(8): 3425-3441，2008. ( "K用戶干擾信道的干擾對齊和系統(tǒng)自由 度" IEEE信息論期刊，第54卷，第8期，頁碼:3245-3441，2008)中，針對多用戶干擾信道提出 了干擾對齊(Interface Alignment，簡稱IA)算法，通過預(yù)編碼技術(shù)使干擾在接收端重疊在 一起，減少干擾用戶信號所占用維度，使期望用戶信號能利用的自由度達(dá)到最大。2009年， 以干擾對齊和多對用戶雙向中繼系統(tǒng)為基礎(chǔ)，Lee N，Lim J-B.A"A novel signaling for communication on ΜΙΜΟ Y channel: Signal space alignment for network coding," [C]IEEE International Symposium on Information Theory,Seoul,2009:2892-2896. ("ΜΙΜ0-Υ信道下一種新型信號處理技術(shù):信號空間對齊網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)" IEEE國際信息論會 議，首爾，頁碼：2892-2896,2009)提出了利用信號空間對齊(SSA)算法，在ΜΜ0-Υ信道中通 過預(yù)編碼矢量的設(shè)計(jì)使得需要交換信息用戶的信號在中繼對齊到同一信號空間，從而實(shí)現(xiàn) 物理層網(wǎng)絡(luò)編碼。2014年，Liu K，Tao M,Xiang Z. "Generalized Signal Alignment For ΜΙΜ0 Two-Way X Relay Channels2014 IEEE International Conference on Communications(ICC) ,p 4436-4441,2014( "ΜΜ0-Χ雙向信道下的廣義信號空間對齊技術(shù)" IEEE國際交流會議，頁碼:4436-4441,2014)提出了廣義信號對齊(GSA)算法，在雙向X信道 下，通過用戶預(yù)編碼矢量和中繼接收矢量的設(shè)計(jì)使得需要交換信息用戶的信號在中繼對齊 到相同的變換域空間。
[0005] 綜上，現(xiàn)有技術(shù)仍然存在以下不足：
[0006] (l)SSA只適用于N<2M的情況；
[0007] (2)GSA僅僅討論了在MBTO-X信道下4用戶的情況，不具有普遍性；
[0008] (3)每次傳遞的信號僅為單路信號，算法的適用性較差；
[0009] (4)系統(tǒng)自由度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)缺陷和不足，本發(fā)明提出一種基于MMO-Y信道 信號變換子空間的多向中繼傳輸方法。
[0011]具體地，本發(fā)明一個實(shí)施例提出的一種基于ΜΜ0-Υ信道信號變換子空間的多向中 繼傳輸方法，包括：
[0012] 在MAC階段，用戶根據(jù)預(yù)編碼矢量對預(yù)發(fā)送的信息進(jìn)行第一數(shù)據(jù)處理后形成第一 信號發(fā)送至中繼;所述第一數(shù)據(jù)處理公式為：
，其中，Xl為第i個用戶發(fā)送的所 述第一信號，V#為所述預(yù)編碼矢量，s#為預(yù)發(fā)送的信息，i辛j ;
[0013] 在BC階段，所述用戶在對應(yīng)的信道矩陣下接收所述中繼發(fā)送的混合信號形成第二 信號，所述第二信號為JFHyXr+m，其中， 71為所述中繼向第i個用戶發(fā)送的所述第二信 號，H1>r為所述中繼到第i個用戶的信道矩陣，m為NX 1維噪聲向量;所述混合信號是所述中 繼利用第三數(shù)據(jù)處理公式形成的，所述第三數(shù)據(jù)處理公式為：X,其中，xr為所述混 合信號，Q為預(yù)編碼矩陣;~為每兩個用戶對之間相互發(fā)送的信號和構(gòu)成的矢量；
[0014] 在BC階段，所述用戶通過所述預(yù)編碼矢量對接收到的所述第二信號利用第四數(shù)據(jù) 處理公式最終得到其他用戶發(fā)送的信號；所述第四數(shù)據(jù)處理公式為：+11,:，其 中，免為含有用信號的和信號矢量，為所述第二信號，山為所述用戶預(yù)編碼矢量組成的預(yù) 編碼矢量矩陣，仏的組成形式如下：
[0015] U,. =[yK，A <u，vf+u,A 為NX 1維噪聲向量，Q為預(yù)編碼矩陣A為每 兩個用戶對之間相互發(fā)送的信號和構(gòu)成的矢量。
[0016] 在發(fā)明的一個實(shí)施例中，多個所述用戶均發(fā)送1路信號，所述預(yù)編碼矩陣Q = P，其 中P為第一預(yù)編碼矩陣。第一預(yù)編碼矩陣P由如下原則求得：
.表示矩陣P的第 lij行，
'*第lij行在除信道矩陣Hr, i以及Hr, j之外的戶斤有信道矩陣組成 的合矩陣的零空間內(nèi)。矩陣P的行數(shù)為k(k-l)/2。
[0017] 在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，多個所述用戶均發(fā)送d(d>l)路信號，所述預(yù)編碼矩陣 Q=AP，其中P為第一預(yù)編碼矩陣，A為預(yù)編碼修正矩陣。其中，第一預(yù)編碼矩陣P由如下原則 求得：
[0018]
?:其中Pt是矩陣P的 第t行，Pt在除信道矩陣Hr,i以及Hu之外其他信道矩陣組成的合矩陣的零空間內(nèi)，t是關(guān)于 i，j，d的函數(shù)，其表達(dá)式為：
[0019] t=((lij-l)d+l,(lij-l)d+2,KK(lij-l)d+d),
矢量矩陣由如下原則求出：

[0021] 即矩陣A應(yīng)由如下公式求得:Αζ?Ηνν-1!!-1?-1。其中表示1在列向量的第 (lij-l)d+l行，由此求得了矩陣Ρ和矩陣Α，且矩陣Ρ是
階矩陣，矩陣A是
[0022] 在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述第一信號為所述用戶向其他用戶發(fā)送的信號，所 述第二信號為所述用戶接收的來自其他用戶的信號。
[0023]在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述用戶天線數(shù)目滿足Μ多K-1，其中，Μ為所述用戶的 天線個數(shù)，Κ為在Μ頂0-Υ信道下傳輸信號的用戶個數(shù)。
[0024]本發(fā)明另一個實(shí)施例提出的一種基于ΜΙΜ0-Υ信道信號變換子空間的多向中繼傳 輸方法，包括：
[0025] 在MAC階段，中繼接收多個用戶發(fā)送的第一信號，所述第一信號是所述用戶通過對 應(yīng)的預(yù)編碼矢量進(jìn)行第一數(shù)據(jù)處理后形成的;所述第一數(shù)據(jù)處理公式為：
中，Xl為第i個用戶發(fā)送的所述第一信號，V#為所述預(yù)編碼矢量，s#為預(yù)發(fā)送的信息，i辛j ;
[0026] 在MAC階段，所述中繼利用第二數(shù)據(jù)處理公式形成和信號；所述第二數(shù)據(jù)處理公 式為：
，其中為所述和信號，Hr,i為第i個用戶到所述中繼的信道矩陣， Xl 為第i個用戶發(fā)送的所述第一信號，nr為NX 1維噪聲向量；
[0027]在BC階段，所述中繼利用第三數(shù)據(jù)處理公式形成混合信號并廣播給所述用戶，所 述第三數(shù)據(jù)處理公式為:\ ，其中，xr為所述混合信號，Q為預(yù)編碼矩陣；％為每兩個 用戶對之間相互發(fā)送的信號和構(gòu)成的矢量。
[0028] 在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，多個所述用戶均發(fā)送1路信號，所述預(yù)編碼矩陣Q = P， 其中P為第一預(yù)編碼矩陣。第一預(yù)編碼矩陣P由如下原則求得：
表示矩陣P的第
第Μ于在除信道矩陣Hr,i以及Hy之外的所有信道矩陣組成 的合矩陣的零空間內(nèi)。矩陣P的行數(shù)為k(k_l)/2。
[0029] 在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，多個所述用戶均發(fā)送d(d>l)路信號，所述預(yù)編碼矩陣Q =AP，其中P為第一預(yù)編碼矩陣，A為預(yù)編碼修正矩陣。其中，第一預(yù)編碼矩陣P由如下原則求 得：
[0030]
其中Pt是矩陣P的 第t行，Pt在除信道矩陣Hr,i以及Hu之外其他信道矩陣組成的合矩陣的零空間內(nèi)，t是關(guān)于 i，j，d的函數(shù)，其表達(dá)式為：
[0033] 即矩陣A應(yīng)由如下公式求得:其中表示1在列向量的第(lij-l)d + l行，由此求得了矩陣P和矩陣A，且矩陣P是
階矩陣，矩陣A是
[0034] 在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述中繼的天線數(shù)目滿足N>(K_2)M，其中，N為所述中 繼的天線個數(shù)，K為在Μ頂0-Y信道下傳輸信號的用戶個數(shù)，Μ為所述用戶的天線個數(shù)。
[0035]本實(shí)施例，在MAC階段，在用戶端設(shè)置預(yù)編碼矩陣，利用預(yù)編碼矩陣將需要發(fā)送信 息處理后再進(jìn)行發(fā)送;在中繼端對接收到的信號進(jìn)行處理，使信息對能夠?qū)R到同一空間； 在BC階段，中繼端將處理后得到的和信號發(fā)送，每個用戶接收到信號后，利用原有的預(yù)編碼 矩陣對接收信號進(jìn)行處理，使其能夠得到與其通信用戶的信息。通過設(shè)置預(yù)編碼矩陣和在 中繼端對接收到的信號進(jìn)行處理，變干擾信號為可利用信號，從而有效利用系統(tǒng)天線，提高 系統(tǒng)傳輸效率，提高自由度。
[0036]通過以下參考附圖的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其它方面和特征變得明顯。但是應(yīng)當(dāng)知 道，該附圖僅僅為解釋的目的設(shè)計(jì)，而不是作為本發(fā)明的范圍的限定，這是因?yàn)槠鋺?yīng)當(dāng)參考 附加的權(quán)利要求。還應(yīng)當(dāng)知道，除非另外指出，不必要依比例繪制附圖，它們僅僅力圖概念 地說明此處描述的結(jié)構(gòu)和流程。
【附圖說明】
[0037] 下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0038] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一種MBTO-Y中繼系統(tǒng)在MAC階段的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種MBTO-Y中繼系統(tǒng)在BC階段的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的用戶端的ΜΜ0-Υ信道的信息傳輸方法。
[0041 ]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的用戶端的MBTO-Y信道的信息傳輸方法。
【具體實(shí)施方式】
[0042]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0043] 實(shí)施例一
[0044]請參見圖1和圖2,圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一種ΜΠω-Υ中繼系統(tǒng)在MAC階段的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種ΜΜ0-Υ中繼系統(tǒng)在BC階段的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的多用戶 ΜΠω-Υ中繼系統(tǒng)，包括k個用戶和一個中繼，且k個用戶各裝備Μ根天線；中繼裝備N根天線。 每個用戶都與其它k-Ι個用戶進(jìn)行信息交互，且每個用戶發(fā)送(k-l)d路信息流。用戶i向用 戶j發(fā)送的信號為^，將調(diào)制映射成Sjl，例如用戶1傳輸?shù)男盘枮?4,L *4，L 4)。通過預(yù)編碼后用戶i發(fā)出的信號為：
[0046]在中繼端，接收到的和信號為：
[0048]在BC階段，中繼端進(jìn)行信號處理產(chǎn)生混合信號xr，使相互通信的用戶之間發(fā)送的 信號對齊，然后廣播給所有的用戶，則用戶i接收到的信號為：
[0049] yi = Hi,rXr+ru (3)
[0050] 需要說明的是，在本發(fā)明的以下實(shí)施例中，在MAC階段和BC階段的信道狀態(tài)信息不 變，即Ι_?,, = Η乂。nr表示NX 1維噪聲向量，在以下實(shí)施例中假設(shè)其為加性高斯白噪聲，服從 正態(tài)分布，由零均值、方差為S2的復(fù)數(shù)高斯隨機(jī)數(shù)組成。
[0051 ] 實(shí)施例二
[0052]請參見圖3和圖4,圖3為本發(fā)明實(shí)施例的用戶端的MMO-Y信道的信息傳輸方法。圖 4本發(fā)明實(shí)施例的用戶端的ΜΙΜ0-Υ信道的信息傳輸方法。以用戶間發(fā)送的信號為1路信號 (BPd=l時），用戶數(shù)k = 4為例進(jìn)行說明，每個用戶的發(fā)射天線Μ=3,中繼端的接收天線數(shù)目 Ν=7。本實(shí)施例的多用戶ΜΜ0-Υ信道下中繼系統(tǒng)的GSA算法的實(shí)現(xiàn)具體為：
[0053]由式（1)可得，用戶i發(fā)送的信號為：
[0055]則中繼接收到的信號為：
[0057] 其中Vl= [V12 V13 V14]，S1= [S21 S31 S41]T。在中繼端將接收到的信號左乘矩陣P， 即：
[0058] y, = Py, (6)
[0059] 信號空間對齊技術(shù)需要使每個用戶對之間交互的信息對齊在同一空間，則其它信 號為干擾信號，需要抑制，以用戶1和用戶2相互之間信號對齊為例，希望得到：
[0060] PHr,lV21 = PHr,2V12 (7)
[0061 ]即：
[0063]假設(shè)Pl是矩陣P的第i行，P1能夠抑制干擾信號，則：
[0071]由此可求得矩陣P。
[0072]由上可以得到：
[0076] 由式（15)，可得(^的列數(shù)為6,而非零行行數(shù)為5,所以解一定存在。由此可以求得 V21、V12,代入式(7):
[0077] PHr)iV2i = PHr,2Vi2 = ai2[l 0 0 0 0 0]T (17)
[0078] 對式（17)左右兩邊同時除以α12進(jìn)行歸一化，可以得到：
[0079] PHr,lV21 = PHr,2V12=[l 0 0 0 0 0]τ (18)
[0080] 同理可得：
[0081] PHr)lV31 = PHr,3V13=[0 1 0 0 0 0] τ (19)
[0082] PHr，iV4i = PHr，4Vi4=[0 0 1 0 0 0] τ (20)
[0083] PHr)2V32 = PHr,3V23=[0 0 0 1 0 0] τ (21)
[0084] PHr,2V42 = PHr,4V42=[0 0 0 0 1 0] τ (22)
[0085] PHr)3V43 = PHr,4V34=[0 0 0 0 0 l]T (23)
[0086] 根據(jù)式(6)
[0088]在BC階段，發(fā)送的信號為：
[0089] xr=Prse (25)
[0090] 則根據(jù)式（3)，以用戶1為例，在用戶1處通過預(yù)編碼矢量對接收到的信號進(jìn)行處 理，得到：

[0096] 由上式可知，在用戶1處得到了用戶1與其他用戶之間交換信息的和信號，將和信 號解碼后利用邊信息，即可以得到來自用戶2,3,4的信息。其余用戶節(jié)點(diǎn)的信息處理與此種 方式相同。
[0097] 類似地，用戶數(shù)為k時的方法與4用戶時基本一致。此時可設(shè)用戶天線數(shù)Μ彡k_l，N > (k_2)M。為滿足抑制干擾信號，并得到有用信號，需滿足
[0099] 其中，1^表示矩陣P的第1^行，
> 且由M、N滿足的條件可 知多個信道矩陣組成的矩陣轉(zhuǎn)置的零空間存在，即可求得A，且由于要將不同用戶間交互 的信號對齊到同一空間，可知矩陣P的行數(shù)為k(k-l)/2。
[0100] 在得到矩陣P的每一行后，矩陣P立即可得。對矩陣P和信道矩陣進(jìn)行相乘運(yùn)算得 到：
[0102]則由式(7)可得
[0104] 因?yàn)樵贑;l2中，非零行行數(shù)為(2k-3)，列數(shù)為2M，由M》k-1可知滿足2M>2k-3，則Q12 的零空間存在，其余用戶同理求得。求得矩陣P和各后，其它方法與4用戶時的方法一致。
[0105] 本實(shí)施例，在d = l的前提下，以4用戶傳輸為例，分別從MAC階段和BC階段證明GSA 算法的可實(shí)現(xiàn)性?？梢栽賹?用戶擴(kuò)展到k用戶。
[0106] 實(shí)施例三
[0107] 請一并參見圖3和圖4,在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，將用戶間發(fā)送的信號為1路信號擴(kuò) 展為多路信號即d>l時，以用戶數(shù)k = 3，d = 2的情況為例進(jìn)行說明。每個用戶的發(fā)射天線Μ =4，中繼端的接收天線數(shù)目Ν=6。本實(shí)施例的多用戶ΜΜ0-Υ信道下中繼系統(tǒng)的GSA算法的 實(shí)現(xiàn)具體為：
[0108] 在MAC階段，由式(1)每個用戶發(fā)送的信號可以表示為
[0112]
，8是12父1 維的發(fā)送信號矢量，其表達(dá)式為：
[0113] 521 *^31 ^12 ^12 S32 SU 513 3 S23
[0114] 按照信號空間對齊的思想，以用戶1和用戶2為例，為得到每個用戶對間每一路信 號的和信號，需要將第1路信號和第2路信號分別對齊到不同的空間。即需得到：
[0119]與d = l時設(shè)計(jì)矩陣P的方法類似
，可令：
[0128]則由式(36)，可知預(yù)編碼矢量需滿足：
[0130] 由式(43)可得，&為6父8維矩陣，則解一定存在。
[0131] 由矩陣P和式(42)，可以得出：
[0134]同理求得其他預(yù)編碼矢量，從而可以求得：
[0136] 為了能夠在中繼端得到每一路的和信號，還需對矩陣B進(jìn)行進(jìn)一步處理，設(shè)計(jì)矩陣 A使其滿足：
[0138] 即矩陣b行滿秩，所以存在B『i =〗，即存在，所以矩陣A存在。
[0139] A = CB-1 (49)
[0140] 即在中繼端需經(jīng)過兩個矩陣的處理：
[0142] 在BC階段，中繼發(fā)送信號Xr，
[0143] xr - (APfs：?. (51)
[0144] 在用戶節(jié)點(diǎn)處，利用預(yù)編碼矢量構(gòu)成的接收矩陣山對接收到的信號進(jìn)行處理，并 利用邊信息得到其他用戶發(fā)來的信息。以用戶1為例，用戶1接收到的信號為：
[0148] 由上式可知，在用戶1處得到了用戶1與其他用戶之間交換信息的和信號，將和信 號解碼后利用邊信息，即可以得到來自用戶2,3,4的信息。其余用戶節(jié)點(diǎn)與此種方式相同。
[0149] 類似地，對于k用戶d路信號時的GSA算法，用戶數(shù)為k時與3用戶時的算法思想一 致，令用戶數(shù)Μ彡d(k-l)，N彡（k-2)M+d，根據(jù)式(32)-(33)，同樣以用戶1和用戶2為例，為得 到：
[0151 ]可得在中繼端矩陣P可按如下原則求得：
[0152] pf e NuU(Hr,3，HMS…Η,'，·!!,'.,,…H#f (58)
[0153] 其中t = (l，2，L d)。對于用戶i和用戶j，原則為：
[0160] 中，非零行的行數(shù)為2dk-3d，列數(shù)為2M，因?yàn)镸>d(k-1)，所以可以滿足2M彡2dk-3d+d，因此的零空間存在。同理可得其余用戶對。
[0161] 為使用戶之間相互發(fā)送信號的每一路信號都對齊，則還需要求得矩陣A，則：
[0163] 其中％:-#+.1表不1在列向量的第(li：rl)d+l行，由此求得了矩陣P和矩陣A，且矩陣P
[0164] 其他步驟與k = 3，d = 2時一致。
[0165] 本實(shí)施例，在d=l的前提下，以3用戶，相互通信的用戶之間發(fā)送的信號為2路時為 例。分別從MAC階段和BC階段證明GSA算法的可實(shí)現(xiàn)性。再將3用戶2路擴(kuò)展至k用戶d路信號， 證明GSA算法的可實(shí)現(xiàn)性。
[0166] 實(shí)施例四
[0167] 本實(shí)施例，主要針對算法中天線數(shù)的分析。
[0168] 首先，對于k用戶，d = 1時的天線數(shù)分析。
[0169] 當(dāng)d = l時，因?yàn)樵讦?-Υ信道中，每個用戶之間都相互通信，為滿足發(fā)送信號要 求，需滿足Μ多k-Ι。由式(29)(k-2)個信道矩陣組成的和矩陣的轉(zhuǎn)置的行數(shù)為(k-2)M，列數(shù) 為N，則需滿足N>(k-2)M才能保證零空間存在。又由式(31)可知，中的非零行數(shù)為(2k-3)， 列數(shù)為2M，零空間存在的條件為2M>2k-3。于是可得在k用戶，d = l時天線需滿足的條件為：
[0170] M^k-1 (64)
[0171] N>(k-2)M (65)
[0172] 其次，d>l時的天線數(shù)分析。
[0173] 當(dāng)d>l時，同樣為了發(fā)送信號的要求，可知用戶天線數(shù)需滿足Μ彡d(k-l)，由式 (58)可知，若使(k-2)個信道矩陣組成的和矩陣轉(zhuǎn)置的零空間存在，同時使其能有d個不同 的解，則需滿足N多（k-2)M+d，又在式(59)中，非零行數(shù)為2dk-3d，列數(shù)為2M，則若要％零空 間存在，需滿足2M彡2dk-3d+d，即Μ彡d(k-l)。于是可得d>l時，用戶天線數(shù)Μ和中繼天線數(shù)N 需滿足：
[0174] M^d(k-l) (61)
[0175] N 彡（k-2)M+d (62)
[0176] 綜上，本發(fā)明實(shí)施例在多用戶ΜΜ0-Υ中繼系統(tǒng)信息傳輸過程中，通過利用預(yù)編碼 矩陣和在中繼端處理矩陣，使得信號空間對齊，變干擾信號為可利用信號，改善傳統(tǒng)SSA方 案中的天線數(shù)目限制，同時改善系統(tǒng)自由度。
[0177] 綜上所述，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明基于ΜΜΟ-γ信道信號變換子空間的多 向中繼傳輸方法的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā) 明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí) 施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限 制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于MIMO-Y信道信號變換子空間的多向中繼傳輸方法，其特征在于，包括： 在MAC階段，用戶根據(jù)預(yù)編碼矢量對預(yù)發(fā)送的信息進(jìn)行第一數(shù)據(jù)處理后形成第一信號 發(fā)送至中繼;所述第一數(shù)據(jù)處理公式為其中，X1為第i個用戶發(fā)送的所述第 一信號，Vjl為所述預(yù)編碼矢量，Sjl為預(yù)發(fā)送的信息，i辛j ; 在BC階段，所述用戶在對應(yīng)的信道矩陣下接收所述中繼發(fā)送的混合信號形成第二信 號，所述第二信號為^1 = HlirXdn1,其中，71為所述中繼向第i個用戶發(fā)送的所述第二信號， H1,r為所述中繼到第i個用戶的信道矩陣，m為NXl維噪聲向量;所述混合信號是所述中繼 利用第三數(shù)據(jù)處理公式形成的，所述第三數(shù)據(jù)處理公式為=Si 0，其中，Xr為所述混合 信號，Q為預(yù)編碼矩陣;s?為每兩個用戶對之間相互發(fā)送的信號和構(gòu)成的矢量； 在BC階段，所述用戶通過所述預(yù)編碼矢量對接收到的所述第二信號利用第四數(shù)據(jù)處理 公式最終得到其他用戶向所述用戶發(fā)送的信號;所述第四數(shù)據(jù)處理公式為:元=U,y, +為， 其中，I為含有用信號的和信號矢量，yi為所述第二信號，山為所述用戶預(yù)編碼矢量組成的 預(yù)編碼矢量矩陣，m為NXl維噪聲向量，Q為預(yù)編碼矩陣，&為每兩個用戶對之間相互發(fā)送 的信號和構(gòu)成的矢量。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，多個所述用戶均發(fā)送1路信號，所述預(yù)編碼矩 陣Q=P，其中P為第一預(yù)編碼矩陣。3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，多個所述用戶均發(fā)送d(d>l)路信號，所述預(yù) 編碼矩陣Q=AP，其中P為第一預(yù)編碼矩陣，A為預(yù)編碼修正矩陣。4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一信號為所述用戶向其他用戶發(fā)送的 信號，所述第二信號為所述用戶接收的來自其他用戶的信號。5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述用戶天線數(shù)目滿足M多K-I，其中，M為所 述用戶的天線個數(shù)，K為在M頂O-Y信道下傳輸信號的用戶個數(shù)。6. -種基于MIMO-Y信道信號變換子空間的多向中繼傳輸方法，其特征在于，包括： 在MAC階段，中繼接收多個用戶發(fā)送的第一信號，所述第一信號是所述用戶通過對應(yīng)的 預(yù)編碼矢量進(jìn)行第一數(shù)據(jù)處理后形成的；所述第一數(shù)據(jù)處理公式為：，·，其中， X1為第i個用戶發(fā)送的所述第一信號，為所述預(yù)編碼矢量，Sjl為預(yù)發(fā)送的信息，i辛j ; 在MAC階段，所述中繼利用第二數(shù)據(jù)處理公式形成和信號;所述第二數(shù)據(jù)處理公式為：，其中，^為所述和信號，Hr>1為第i個用戶到所述中繼的信道矩陣，X 1為第i 個用戶發(fā)送的所述第一信號，nr為NXl維噪聲向量； 在BC階段，所述中繼剎用笛二.數(shù)據(jù)處理公式形成混合信號并廣播給所述用戶，所述第 三數(shù)據(jù)處理公式為中，Xr為所述混合信號，Q為預(yù)編碼矩陣;為每兩個用戶 對之間相互發(fā)送的信號和構(gòu)成的矢量。7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，多個所述用戶均發(fā)送1路信號，所述預(yù)編碼矩 陣Q=P，其中P為第一預(yù)編碼矩陣。8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，多個所述用戶均發(fā)送d(d> 1)路信號，所述預(yù) 編碼矩陣Q=AP，其中P為第一預(yù)編碼矩陣，A為預(yù)編碼修正矩陣。9. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一信號為所述用戶向其他用戶發(fā)送的 信號，所述第二信號為所述用戶接收的來自其他用戶的信號。10. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述中繼的天線數(shù)目滿足N> (K-2)M，其中， N為所述中繼的天線個數(shù)，K為在MMO-Y信道下傳輸信號的用戶個數(shù)，M為所述用戶的天線個 數(shù)。
【文檔編號】H04B7/04GK106027129SQ201610285860
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】王勇, 劉艷玲, 張悅, 張躍宇, 馬素芳, 楊焱棋, 李暉
【申請人】西安電子科技大學(xué)