Mimo中繼通信節(jié)點間干擾的消除方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】MIMO中繼通信節(jié)點間干擾的消除方法包括獲取中繼節(jié)點Ri的發(fā)射波束賦形向量ti和中繼節(jié)點Rj的發(fā)射波束賦形向量tj；分別獲取中繼節(jié)點Ri的接收波束賦形向量ci和中繼節(jié)點Rj的接收波束賦形向量cj；獲取中繼節(jié)點Ri的放大系數(shù)γi，及結(jié)合接收波束賦形向量cj和發(fā)射波束賦形向量ti處理獲取中繼節(jié)點Rj的放大系數(shù)γj；根據(jù)放大系數(shù)γj、接收波束賦形向量cj、發(fā)射波束賦形向量ti和發(fā)射波束賦形向量tj計算獲取中繼節(jié)點Rj的當前時隙的發(fā)射波束賦形信號；通過中繼節(jié)點Ri根據(jù)放大系數(shù)γi、接收波束賦形向量ci、發(fā)射波束賦形向量tj和發(fā)射波束賦形向量ti計算獲取中繼節(jié)點Ri的當前時隙的發(fā)射波束賦形信號；及通過目的節(jié)點D接收并解調(diào)發(fā)射波束賦形信號。上述發(fā)明可大幅抑制MIMO中繼通信節(jié)點間的IRI。本發(fā)明還涉及相關(guān)系統(tǒng)。
【專利說明】ΜI MO中繼通信節(jié)點間干擾的消除方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種ΜΙΜΟ中繼通信節(jié)點間干擾的消除方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] ΜΙΜΟ (Multiple-Input Multiple-Output,多輸入多輸出）系統(tǒng)是一項運用于 LTE、WiMAX、WiFi等通信標準的核心技術(shù)，其允許多個天線同時發(fā)送和接收多個空間流，并 能夠區(qū)分發(fā)往或來自不同空間方位的信號。
[0003] 在現(xiàn)有的單向中繼技術(shù)中，半雙工模式下的雙路連續(xù)中繼技術(shù)可有效提高頻譜效 率，從而成為一種極具吸引力的系統(tǒng)方案。如圖1所不，典型的雙路連續(xù)中繼系統(tǒng)包括^ 源節(jié)點S，一個目的節(jié)點D以及兩個固定中繼節(jié)點Ri、R 2，由兩個中繼節(jié)點交替進行源信號的 接收和轉(zhuǎn)發(fā)。從源節(jié)點的角度來看，由于可以利用兩個中繼節(jié)點連續(xù)傳輸信號，因而即使目 的節(jié)點超出其所覆蓋的信號范圍，也不會因此導致傳輸中斷。
[0004] 盡管如此，雙路連續(xù)中繼技術(shù)仍存在一個主要問題，即連續(xù)中繼過程中存在的中 繼間干擾（Inter-Relay Interference, IRI)可能會影響到整個系統(tǒng)的性能。
[0005] 在解碼轉(zhuǎn)發(fā)（Decode-and-Forward，DF)中繼系統(tǒng)中，一般可在中繼節(jié)點進行 符號檢測以消除IRI。然而，在放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)中進行IRI抑制更具挑戰(zhàn)性。這是因 為，在放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)中，中繼間的干擾及噪聲信號往往會被放大，并隨著信號一起發(fā) 送到目的節(jié)點，從而降低了系統(tǒng)接收機的信干噪比（Signal-to-Interference-and-Noi se Ratio, SINR)。為抑制放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)中的IRI，現(xiàn)有方法通常采用部分干擾消除 (Partial Interference Cancellation，PIC)(請參見參考文獻[1])、完全干擾消除（Full Interference Cancellation，F(xiàn)IC)(請參見參考文獻[2])、連續(xù)干擾消除（Successive Interference Cancellation, SIC)(請參見參考文獻[3])等技術(shù)以加強信號的檢測能 力，其中，參考文獻[1]為B.Rankov and A.Wittneben, "Spectral efficient protocols for halfduplex fading relay channels,，' IEEE J. Sel. Areas Commun. , vol. 25, no. 2, pp ? 379-389, Feb. 2007 ;參考文獻[2]為 C. Luo, Y. Gong, and F. Zheng, "Full interference cancellation for two-path relay cooperative networks,''IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 60, no. 1, pp. 343-347, Jan. 2011 ;參考文獻[3]為 J. -S. Baek and J. -S. Seo, "Efficient iterative SIC and detection for two-path cooperative block transmission relaying, "IEEE Commun. Lett. , vol. 16, no. 2, pp. 199-201, Feb. 2012。然而，這些方法僅適 用于單天線的中繼節(jié)點，并不能直接應(yīng)用于采用多天線技術(shù)的中繼節(jié)點，從而使得目前的 具有多天線的放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)中仍不能很好地消除中繼間干擾。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的旨在于提供一種可抑制IRI的ΜΜ0中繼通信 節(jié)點間干擾的消除方法及系統(tǒng)。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種ΜΜ0中繼通信節(jié)點間干擾的消除方法，其包括以下步驟：
[0009] 步驟A :通過中繼節(jié)點氏獲取中繼節(jié)點氏的發(fā)射波束賦形向量以及通過中繼 節(jié)點&獲取中繼節(jié)點&的發(fā)射波束賦形向量tj ;
[0010] 步驟B :通過中繼節(jié)點氏結(jié)合發(fā)射波束賦形向量&處理獲取中繼節(jié)點氏的接收波 束賦形向量q，以及通過中繼節(jié)點Rj結(jié)合發(fā)射波束賦形向量tj處理獲取中繼節(jié)點Rj的接 收波束賦形向量Cj ;
[0011] 步驟c :結(jié)合接收波束賦形向量^和發(fā)射波束賦形向量h處理獲取中繼節(jié)點Ri的 放大系數(shù)Y i，以及結(jié)合接收波束賦形向量Cj和發(fā)射波束賦形向量&處理獲取中繼節(jié)點Rj 的放大系數(shù)Y j ;
[0012] 步驟D :通過中繼節(jié)點&根據(jù)放大系數(shù)L_、接收波束賦形向量發(fā)射波束賦形向 量h和發(fā)射波束賦形向量\計算獲取中繼節(jié)點&的當前奇數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號， 并發(fā)射出當前奇數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號；
[0013] 步驟E :通過中繼節(jié)點Ri根據(jù)放大系數(shù)Yi、接收波束賦形向量Ci、發(fā)射波束賦形向 量h和發(fā)射波束賦形向量&計算獲取中繼節(jié)點氏的當前偶數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號， 并發(fā)送出當前偶數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號；以及
[0014] 步驟F :通過目的節(jié)點D接收來自中繼節(jié)點&或中繼節(jié)點Ri的發(fā)射波束賦形信號， 并解調(diào)該發(fā)射波束賦形信號。
[0015] 進一步地，步驟A分別根據(jù)以下公式I i和公式I j計算中繼節(jié)點Ri和Rj 的發(fā)射波束賦形向量h和發(fā)射波束賦形向量;公式L為

【權(quán)利要求】
1. 一種ΜΙΜΟ中繼通信節(jié)點間干擾的消除方法，其特征在于：其包括以下步驟： 步驟A :通過中繼節(jié)點氏獲取中繼節(jié)點氏的發(fā)射波束賦形向量b以及通過中繼節(jié)點 Rj獲取中繼節(jié)點&的發(fā)射波束賦形向量tj ; 步驟B :通過中繼節(jié)點氏結(jié)合發(fā)射波束賦形向量&處理獲取中繼節(jié)點氏的接收波束賦 形向量Ci，以及通過中繼節(jié)點&結(jié)合發(fā)射波束賦形向量tj處理獲取中繼節(jié)點&的接收波 束賦形向量Cj ; 步驟C :結(jié)合接收波束賦形向量Ci和發(fā)射波束賦形向量\處理獲取中繼節(jié)點氏的放大 系數(shù)Y i，以及結(jié)合接收波束賦形向量h和發(fā)射波束賦形向量&處理獲取中繼節(jié)點Rj的放 大系數(shù)Y j ; 步驟D :通過中繼節(jié)點&根據(jù)放大系數(shù)L、接收波束賦形向量發(fā)射波束賦形向量& 和發(fā)射波束賦形向量h計算獲取中繼節(jié)點&的當前奇數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號，并發(fā)射 出當前奇數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號； 步驟E :通過中繼節(jié)點氏根據(jù)放大系數(shù)Yi、接收波束賦形向量Ci、發(fā)射波束賦形向量\ 和發(fā)射波束賦形向量h計算獲取中繼節(jié)點氏的當前偶數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號，并發(fā)送 出當前偶數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號；以及 步驟F :通過目的節(jié)點D接收來自中繼節(jié)點&或中繼節(jié)點氏的發(fā)射波束賦形信號，并 解調(diào)該發(fā)射波束賦形信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的MM0中繼通信節(jié)點間干擾的消除方法，其特征在于：步驟A分 別根據(jù)以下公式Ii和公式L計算中繼節(jié)點氏和&的發(fā)射波束賦形向量h和發(fā)射波束賦 形向量h ;公式L為
公式L為
其中，下標i和j分別表示連續(xù)的偶數(shù) 時隙和奇數(shù)時隙，滿足條件
表示模2操作，gi表示 中繼節(jié)點氏和目的節(jié)點D之間的Μ維共軛信道向量，表示中繼節(jié)點&和目的節(jié)點D之間 的Μ維共軛信道向量。
3. 如權(quán)利要求2所述的ΜΜ0中繼通信節(jié)點間干擾的消除方法，其特征在于：步驟Β根 據(jù)以下公式I。和發(fā)射波束賦形向量\計算中繼節(jié)點&的接收波束賦形向量h，以及根據(jù) 以下公式Ili和發(fā)射波束賦形向量h計算中繼節(jié)點氏的接收波束賦形向量 Ci ; 公式為1
其中，氏是（MXM)維的矩陣，表示中繼節(jié)點Rj到 中繼節(jié)點氏間的信道
表示向量\的外積，且滿足ranker) = 1 ;1為（MXM)維 的單位矩陣屯表示S向氏發(fā)送的Μ維信道向量；公式I。為
其 中，&是（ΜΧΜ)維的矩陣，表示中繼節(jié)點氏到中繼節(jié)點&間的信道
表示向量& 的外積，且滿足ranker) = 1 ;1為（MXM)維的單位矩陣屯表示S向Rj發(fā)送的Μ維信道 向量； 信道的互易性使得系統(tǒng)滿足條件
4. 如權(quán)利要求3所述的MMO中繼通信節(jié)點間干擾的消除方法，其特征在于：步驟 C分別根據(jù)以下公式IIL和公式Π 。計算放大系數(shù)Y i和放大系數(shù)L.，公式IIL為
公式111」為
5. 如權(quán)利要求4所述的MMO中繼通信節(jié)點間干擾的消除方法，其特征在于：步驟D具 體包括以下子步驟： 步驟D1 :通過中繼節(jié)點&根據(jù)以下公式IV、接收波束賦形向量&和發(fā)射波束 賦形向量&計算獲取中繼節(jié)點&在上一奇數(shù)時隙所接收的信號該公式IV為
其中，hj表示源節(jié)點S向Rj發(fā)送的 Μ維信道向量，變量r^_(k)表示方差為的Μ維高斯白噪聲向量； 步驟D2 :通過中繼節(jié)點&根據(jù)公式V、在上一奇數(shù)時隙所接收的信號+、放大系數(shù)γ」、 接收波束賦形向量h和發(fā)射波束賦形向量&計算得到中繼節(jié)點&當前奇數(shù)時隙的待發(fā)送 信號zj;公式V為z」(k) = γ」ιι」(1?-1);以及 步驟D3 :通過中繼節(jié)點Rj將發(fā)射波束賦形向量tj與待發(fā)送信號Zj相乘以構(gòu)成上述當 前奇數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號，并發(fā)送出該當前奇數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號。
6. 如權(quán)利要求5所述的MMO中繼通信節(jié)點間干擾的消除方法，其特征在于：步驟E還 包括以下子步驟： 步驟E1 :通過中繼節(jié)點氏根據(jù)以下公式VI、接收波束賦形向量Ci和發(fā)射波束 賦形向量h計算獲取中繼節(jié)點氏在上一偶數(shù)時隙所接收的信號Ui，該公式VI為
其中，h表示源節(jié)點S向氏發(fā)送的Μ維 信道向量，變量〇〇表示方差為的Μ維高斯白噪聲向量； 步驟Ε2 :通過中繼節(jié)點氏根據(jù)公式VII、在上一偶數(shù)時隙所接收的信號Ui、放大系數(shù) Y i、接收波束賦形向量Ci和發(fā)射波束賦形向量\計算得到中繼節(jié)點氏當前偶數(shù)時隙的待 發(fā)送信號Zi ;公式VII為Zi (k) = γ iUi (k-Ι);以及 步驟E3 :通過中繼節(jié)點氏將發(fā)射波束賦形向量h與待發(fā)送信號Zi相乘以構(gòu)成上述當 前偶數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號，并發(fā)送出該當前偶數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號。
7. -種ΜΙΜΟ中繼通信節(jié)點間干擾的消除系統(tǒng)，其特征在于：其包括以下模塊： 模塊A :通過中繼節(jié)點氏獲取中繼節(jié)點氏的發(fā)射波束賦形向量b以及通過中繼節(jié)點 Rj獲取中繼節(jié)點&的發(fā)射波束賦形向量tj ; 模塊B :通過中繼節(jié)點氏結(jié)合發(fā)射波束賦形向量&處理獲取中繼節(jié)點氏的接收波束賦 形向量Ci，以及通過中繼節(jié)點&結(jié)合發(fā)射波束賦形向量tj處理獲取中繼節(jié)點&的接收波 束賦形向量h ;模塊C :結(jié)合接收波束賦形向量Ci和發(fā)射波束賦形向量\處理獲取中繼節(jié) 點氏的放大系數(shù)Y i，以及結(jié)合接收波束賦形向量Cj和發(fā)射波束賦形向量&處理獲取中繼 節(jié)點&的放大系數(shù)Y j ; 模塊D :通過中繼節(jié)點&根據(jù)放大系數(shù)l_、接收波束賦形向量發(fā)射波束賦形向量& 和發(fā)射波束賦形向量h計算獲取中繼節(jié)點&的當前奇數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號，并發(fā)射 出當前奇數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號； 模塊E :通過中繼節(jié)點Ri根據(jù)放大系數(shù)Yi、接收波束賦形向量Ci、發(fā)射波束賦形向量tj 和發(fā)射波束賦形向量h計算獲取中繼節(jié)點氏的當前偶數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號，并發(fā)送 出當前偶數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號；以及 模塊F :通過目的節(jié)點D接收來自中繼節(jié)點&或中繼節(jié)點氏的發(fā)射波束賦形信號，并 解調(diào)該發(fā)射波束賦形信號。
8. 如權(quán)利要求7所述的ΜΙΜΟ中繼通信節(jié)點間干擾的消除系統(tǒng)，其特征在于：模塊A分 別根據(jù)以下公式Ii和公式L計算中繼節(jié)點氏和&的發(fā)射波束賦形向量h和發(fā)射波束賦 形向量h ;公式L為
公式L為
其中，下標i和j分別表示連續(xù)的偶數(shù) 時隙和奇數(shù)時隙，滿足條件
表示模2操作；gi表示 中繼節(jié)點氏和目的節(jié)點D之間的Μ維共軛信道向量，表示中繼節(jié)點&和目的節(jié)點D之間 的Μ維共軛信道向量。
9. 如權(quán)利要求8所述的ΜΜ0中繼通信節(jié)點間干擾的消除系統(tǒng)，其特征在于：模塊Β根 據(jù)以下公式I。和發(fā)射波束賦形向量\計算中繼節(jié)點&的接收波束賦形向量h，以及根據(jù) 以下公式Ili和發(fā)射波束賦形向量h計算中繼節(jié)點氏的接收波束賦形向量 Ci ; 公式為
其中，氏是（MXM)維的矩陣，表示中繼節(jié)點Rj到 中繼節(jié)點氏間的信道
表示向量\的外積，且滿足ranker) = 1;1為（MXM)維 的單位矩陣屯表示S向氏發(fā)送的Μ維信道向量；公式I。為
其 中，&是（ΜΧΜ)維的矩陣，表示中繼節(jié)點氏到中繼節(jié)點&間的信道
表示向量& 的外積，且滿足ranker) = 1 ;1為（MXM)維的單位矩陣屯表示S向Rj發(fā)送的Μ維信道 向量； 信道的互易性使得系統(tǒng)滿足條件
10. 如權(quán)利要求9所述的ΜΜ0中繼通信節(jié)點間干擾的消除系統(tǒng)，其特征在于：模 塊C分別根據(jù)以下公式IIL和公式Π 。計算放大系數(shù)Yi和放大系數(shù)L.，公式11^為
公式111」為
11. 如權(quán)利要求10所述的MM0中繼通信節(jié)點間干擾的消除系統(tǒng)，其特征在于：模塊D 具體包括以下子模塊： 模塊D1 :通過中繼節(jié)點&根據(jù)以下公式IV、接收波束賦形向量和發(fā)射波束 賦形向量&計算獲取中繼節(jié)點&在上一奇數(shù)時隙所接收的信號該公式IV為
其中，hj表示源節(jié)點S向Rj發(fā)送的 Μ維信道向量，變量r^_(k)表示方差為的Μ維高斯白噪聲向量； 模塊D2 :通過中繼節(jié)點&根據(jù)公式V、在上一奇數(shù)時隙所接收的信號+、放大系數(shù)γ」、 接收波束賦形向量h和發(fā)射波束賦形向量&計算得到中繼節(jié)點&當前奇數(shù)時隙的待發(fā)送 信號zj;公式V為z」(k) = γ」ιι」(1?-1);以及 模塊D3 :通過中繼節(jié)點Rj將發(fā)射波束賦形向量tj與待發(fā)送信號Zj相乘以構(gòu)成上述當 前奇數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號，并發(fā)送出該當前奇數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號。
12.如權(quán)利要求11所述的MMO中繼通信節(jié)點間干擾的消除系統(tǒng)，其特征在于：模塊E 還包括以下子模塊： 模塊E1 :通過中繼節(jié)點氏根據(jù)以下公式VI、接收波束賦形向量Ci和發(fā)射波束 賦形向量h計算獲取中繼節(jié)點氏在上一偶數(shù)時隙所接收的信號Ui，該公式VI為
其中，h表示源節(jié)點S向&發(fā)送的Μ維 信道向量，變量〇〇表示方差為的Μ維高斯白噪聲向量； 模塊Ε2 :通過中繼節(jié)點氏根據(jù)公式VII、在上一偶數(shù)時隙所接收的信號Ui、放大系數(shù) Y i、接收波束賦形向量Ci和發(fā)射波束賦形向量\計算得到中繼節(jié)點氏當前偶數(shù)時隙的待 發(fā)送信號Zi ;公式VII為Zi (k) = γ iUi (k-Ι);以及 模塊E3 :通過中繼節(jié)點氏將發(fā)射波束賦形向量&與待發(fā)送信號Zi相乘以構(gòu)成上述當 前偶數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號，并發(fā)送出該當前偶數(shù)時隙的發(fā)射波束賦形信號。
【文檔編號】H04B7/06GK104104423SQ201410357378
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】江明, 侯偉昆 申請人:廣東順德中山大學卡內(nèi)基梅隆大學國際聯(lián)合研究院