專利名稱：基于雙向中繼協(xié)議的上下行傳輸方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雙向中繼協(xié)議的上下行傳輸方法和裝置。
背景技術(shù)：
無線通信由于不需要直接的電纜連接，相對于有線通信，在傳輸便捷性上有著無可比擬的優(yōu)越性。然而，由于復(fù)雜的無線鏈路傳輸環(huán)境，如多徑衰落，陰影效應(yīng)，無線傳輸接收機(jī)的性能往往不能有效地得到保證。這種現(xiàn)象在空間跨度較大的蜂窩通信系統(tǒng)中表現(xiàn)的尤為突出，例如，處在小區(qū)邊緣手機(jī)用戶的服務(wù)要求一般較難滿足。近年來，為有效地提高接收用戶的性能，擴(kuò)大基站的無線的覆蓋范圍，基于中繼(relay)的協(xié)作傳輸受到研究學(xué)者的廣泛關(guān)注，并取得了一定的研究成果。雖然基于中繼的協(xié)作傳輸可以很好提高用戶接收性能，但考慮到實(shí)際硬件設(shè)備的可實(shí)現(xiàn)性，協(xié)作傳輸中的中繼節(jié)點(diǎn)只能工作在半雙工方式，即中繼節(jié)點(diǎn)收發(fā)操作只能在正交的時間或頻率上進(jìn)行。由于需要更多的信道資源實(shí)現(xiàn)傳輸節(jié)點(diǎn)之間的信息交換，這種傳統(tǒng)的單向中繼傳輸(one-way relay)模型極大地降低了頻譜的有效性。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中單向中繼傳輸導(dǎo)致頻譜有效性低的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于雙向中繼協(xié)議的上下行傳輸方法和裝置。一種基于雙向中繼協(xié)議的上下行傳輸方法，包括中繼節(jié)點(diǎn)接收基站和兩個終端發(fā)送的待傳輸?shù)男盘枺凰鲋欣^節(jié)點(diǎn)將所述待傳輸?shù)男盘柵c預(yù)編碼矩陣乘積后，廣播給所述基站和所述兩個終端；所述基站接收到所述廣播信號，并將所述廣播信號進(jìn)行自干擾消除后，乘以線性最小均方誤差均衡器，然后將再進(jìn)行解調(diào)；所述兩個終端接收到所述廣播信號，并將所述接收到的廣播信號進(jìn)行自干擾消除后，再進(jìn)行解調(diào)。一種基于雙向中繼協(xié)議的上下行傳輸裝置，包括接收單元，用于接收基站和兩個終端發(fā)送的待傳輸?shù)男盘枺粡V播單元，用于將所述待傳輸?shù)男盘柵c預(yù)編碼矩陣乘積后，廣播給所述基站和所述兩個終端，以使所述基站接收到所述廣播信號，并將所述廣播信號進(jìn)行自干擾消除后，乘以線性最小均方誤差均衡器，然后將再進(jìn)行解調(diào)；所述兩個終端接收到所述廣播信號，并將所述接收到的廣播信號進(jìn)行自干擾消除后，再進(jìn)行解調(diào)。一種基站，包括發(fā)送單元，用于向中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送待傳輸?shù)男盘?；接收單元，用于接收所述中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的廣播信號，所述廣播信號是所述中繼節(jié)點(diǎn)將所述待傳輸?shù)男盘柵c預(yù)編碼矩陣乘積后形成的；解調(diào)單元，用于接收所述廣播信號，并將所述廣播信號進(jìn)行自干擾消除后，乘以線性最小均方誤差均衡器，然后將再進(jìn)行解調(diào)。一種終端，包括發(fā)送單元，用于向中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送待傳輸?shù)男盘?；接收單元，用于接收所述中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的廣播信號，所述廣播信號是所述中繼節(jié)點(diǎn)將所述待傳輸?shù)男盘柵c預(yù)編碼矩陣乘積后形成的；解調(diào)單元，用于接收所述廣播信號，并將所述廣播信號進(jìn)行自干擾消除后，再進(jìn)行解調(diào)。本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于主動推技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)信息采集方法和裝置中，使用了雙向中繼，減小了基站和手機(jī)終端發(fā)射信號的衰落，同時，上下行通過2個時隙完成。相比較傳統(tǒng)的單向中繼，提高了系統(tǒng)的頻譜利用率。


圖1是本發(fā)明實(shí)施方法的架構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例方法的第一流程示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例方法的第二流程示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例方法中預(yù)編碼矩陣迭代方法求解示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例中裝置結(jié)構(gòu)圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例中基站結(jié)構(gòu)圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例中終端結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例所提供的方法和裝置進(jìn)行詳細(xì)的描述。實(shí)施例一本發(fā)明實(shí)施例一種基于雙向中繼協(xié)議的上下行傳輸方法所應(yīng)用的架構(gòu)圖如圖1 所示，其中包括一個基站、一個中繼節(jié)點(diǎn)，以及兩個終端，本發(fā)明實(shí)施例所提供方法如圖2 所示，包括101、中繼節(jié)點(diǎn)接收基站和兩個終端發(fā)送的待傳輸?shù)男盘?；在本發(fā)明實(shí)施例中，所述中繼節(jié)點(diǎn)為雙向中繼(two-way relay)模型，是一種有效的雙向鏈路傳輸模型，該中繼節(jié)點(diǎn)能顯著的提高無線信道的利用率，因?yàn)樵撝欣^節(jié)點(diǎn)使用物理層網(wǎng)絡(luò)編碼，將第一個時隙內(nèi)接收到的兩路信號進(jìn)行有效的疊加操作，然后在第二時隙將該疊加信號廣播給兩個信號源。同時，由于每個源節(jié)點(diǎn)已知自己的發(fā)送信號，從而可以實(shí)現(xiàn)自干擾消除。本發(fā)明實(shí)施例中，終端可以為手機(jī)、移動電話等設(shè)備。102、中繼節(jié)點(diǎn)將所述待傳輸?shù)男盘柵c預(yù)編碼矩陣乘積后，廣播給所述基站和所述兩個終端；其中，中繼預(yù)編碼矩陣F求解如圖3所示，具體步驟為
(21)初始化預(yù)編碼矩陣F為
權(quán)利要求
1.一種基于雙向中繼協(xié)議的上下行傳輸方法，其特征在于，包括 中繼節(jié)點(diǎn)接收基站和兩個終端發(fā)送的待傳輸?shù)男盘?；所述中繼節(jié)點(diǎn)將所述待傳輸?shù)男盘柵c預(yù)編碼矩陣乘積后，廣播給所述基站和所述兩個終端；所述基站接收到所述廣播信號，并將所述廣播信號進(jìn)行自干擾消除后，乘以線性最小均方誤差均衡器，然后將再進(jìn)行解調(diào)；所述兩個終端接收到所述廣播信號，并將所述接收到的廣播信號進(jìn)行自干擾消除后， 再進(jìn)行解調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)編碼矩陣采用下述方法進(jìn)行求解(21)初始化預(yù)編碼矩陣F^J^-Im， Tr(Rx)其中，F(xiàn)為預(yù)編碼矩陣，Rx定義為民=H1BBffHf +H2PPffHf +σΙΜ , Pr為中繼的最大發(fā)射功率，B為基站的預(yù)編碼矩陣，H1為基站到中繼節(jié)點(diǎn)的信道矩陣，σ〗Ι為協(xié)方差矩陣， Tr( ·)表示矩陣取跡操作；(22)更新均衡矩陣W為W = PffHfFffGf (G1FH2PPffHfFffGf +O^G1FFffGf +ctIw)—1 這里^OOOOOOOO O O其中Pk為手機(jī)終端k的發(fā)射功率，G1為中繼節(jié)點(diǎn)到基站的信道矩陣，σ〗為基站接收的噪聲方差，H2 = [h21，h22, . . . , ti2K]，h2k為手機(jī)終端k到中繼節(jié)點(diǎn)的信道向量，σ〗為中繼接收噪聲方差；(23)更新中繼節(jié)點(diǎn)預(yù)編碼矩陣F，得到 minF /(F, W)其中c =_ι gLgm ι2_Σ( I §2,FH1^. I2 +P1 I gT2kFh2i \2) + σ2κ \\gT2kF\\2 +a2ki孟k，r = Tr{F(H1BBffHf +H2PPffHf +a2RlM)FH} , 為中繼節(jié)點(diǎn)到手機(jī)終端k的信道向量。h為基站預(yù)編碼矩陣B的第i個行向量，σ〗為手機(jī)終端k的接收噪聲協(xié)方差；(24)重新更新均衡矩陣，迭代N次，所述N大于等于20。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述更新中繼節(jié)點(diǎn)預(yù)編碼矩陣F，包括 (31 )minx±0 Tr(^X)s.t. Tr(QX) = 1, Tr(飲X) < O, Tr(^X) <0,^ = 1,2 ‘其中％ =fq0 1”q Q0J ‘ q。=wC(GfWffPffHf) , %=Tr(a|WWQ0=(H2VV"H"2 +σκΙΜ) (Gf WffWG1) ^vec (.)表示將矩陣按列拉成列向量，0表示為克羅內(nèi)克積， =(_Pr 0IxM2IxM'J其中 Q廠(H1BBffHf+H2PPffHf+σΙΜ)\Τ =Vx1 Q其中Q,= (H1^bfHf(H1^bfHf + P^hn2i)+ σ2κΙΜ))τ 0(g2kgT2ki^k、0 2 -QV M2Xl 乂丨,(32)求解(31)中的優(yōu)化得到解為X，并且將X做奇異值分解為X= VVh, V為MXr矩陣，r為矩陣X的秩，如果X秩為1，則得到中繼節(jié)點(diǎn)預(yù)編碼矩陣為F = y(1) 這里mat( ·)是將行向量轉(zhuǎn)化為矩陣的操作；(33)如果r> 1，則引入r Xr共軛對稱矩陣M，使得Tr (Vff(^VM) = 0,i = 1,2,χ；(34)求解M的奇異值為S1,52,L, 51；并使得1氏1=1^\{舊|,約};(35)計(jì)算更新后的解X'為X'= ν(Ικ-(1/δ。)Μ)νΗ并使得X" =X' /a，這里a = X' (1,1)；(36)循環(huán)步驟(32)至(35)，直到X秩為1，得到中繼預(yù)編碼矩陣F為F = mat(—--)V⑴ 。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述基站接收到所述廣播信號， 并將所述廣播信號進(jìn)行自干擾消除，包括所述基站將接收到的廣播信號減去干擾項(xiàng)G1HI1Bsb,這里參數(shù)定義同要求1相同，sB為基站發(fā)送的信號向量；所述兩個終端接收到所述廣播信號，并將所述接收到的廣播信號進(jìn)行自干擾消除，包括所述兩個終端將接收到的廣播信號減去干擾項(xiàng)gLFh2iA ,這里參數(shù)定義同要求1相同， %為手機(jī)終端k發(fā)送的信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述線性最小均方誤差均衡器為均衡矩陣W = PffHfFffGf (G1FH2PPffHfFffGf +O^G1FFffGf +ctIw)—1。
6.一種基于雙向中繼協(xié)議的上下行傳輸裝置，其特征在于，包括 接收單元，用于接收基站和兩個終端發(fā)送的待傳輸?shù)男盘?；廣播單元，用于將所述待傳輸?shù)男盘柵c預(yù)編碼矩陣乘積后，廣播給所述基站和所述兩個終端，以使所述基站接收到所述廣播信號，并將所述廣播信號進(jìn)行自干擾消除后，乘以線性最小均方誤差均衡器，然后將再進(jìn)行解調(diào)；所述兩個終端接收到所述廣播信號，并將所述接收到的廣播信號進(jìn)行自干擾消除后，再進(jìn)行解調(diào)。
7.一種基站，其特征在于，包括發(fā)送單元，用于向中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送待傳輸?shù)男盘?；接收單元，用于接收所述中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的廣播信號，所述廣播信號是所述中繼節(jié)點(diǎn)將所述待傳輸?shù)男盘柵c預(yù)編碼矩陣乘積后形成的；解調(diào)單元，用于接收所述廣播信號，并將所述廣播信號進(jìn)行自干擾消除后，乘以線性最小均方誤差均衡器，然后將再進(jìn)行解調(diào)。
8.—種終端，其特征在于，包括發(fā)送單元，用于向中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送待傳輸?shù)男盘?；接收單元，用于接收所述中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的廣播信號，所述廣播信號是所述中繼節(jié)點(diǎn)將所述待傳輸?shù)男盘柵c預(yù)編碼矩陣乘積后形成的；解調(diào)單元，用于接收所述廣播信號，并將所述廣播信號進(jìn)行自干擾消除后，再進(jìn)行解
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于雙向中繼協(xié)議的上下行傳輸方法和裝置，其中，該方法包括中繼節(jié)點(diǎn)接收基站和兩個終端發(fā)送的待傳輸?shù)男盘?；所述中繼節(jié)點(diǎn)將所述待傳輸?shù)男盘柵c預(yù)編碼矩陣乘積后，廣播給所述基站和所述兩個終端；所述基站接收到所述廣播信號，并將所述廣播信號進(jìn)行自干擾消除后，乘以線性最小均方誤差均衡器，然后將再進(jìn)行解調(diào)；所述兩個終端接收到所述廣播信號，并將所述接收到的廣播信號進(jìn)行自干擾消除后，再進(jìn)行解調(diào)。應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例所提供的方法和裝置可以提高系統(tǒng)的頻譜利用率。
文檔編號H04W72/04GK102421194SQ20111045449
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者王睿, 陶梅霞 申請人:上海交通大學(xué)