>[0038] 圖2為本發(fā)明在不同發(fā)射功率下的系統(tǒng)傳輸速率仿真示意圖；
[0039] 圖3為本發(fā)明為了達(dá)到額定傳輸速率而需要的系統(tǒng)總功率的仿真示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 下面結(jié)合具體的實(shí)施例，對本發(fā)明作詳細(xì)說明：
[0041] 在仿真測試環(huán)境中，我們模擬LTE系統(tǒng)中的實(shí)際城市小區(qū)多天線中繼下載信道模 型，所假設(shè)的參數(shù)均符合LTE系統(tǒng)協(xié)議規(guī)范。設(shè)發(fā)射器-中繼器信道和中繼器-接收器信道均 符合瑞利衰落模型，信號傳輸可W使用的帶寬為B = 20MHz，發(fā)射端天線數(shù)、中繼端天線數(shù)W 及接收端天線數(shù)的最小值為m=4,噪聲的方差為σι2 =的=-101 dBm，兩個(gè)信道的信道衰 減為日1 =日2 = -90dB。
[0042] 在ΜΙΜΟ中繼雙跳通信系統(tǒng)中，中繼器和接收器均為半雙工狀態(tài)，在實(shí)際系統(tǒng)中，當(dāng) 發(fā)射端與接收端相隔距離較遠(yuǎn)時(shí)，由于較大的路徑損耗，從發(fā)射端直接到達(dá)接收端的信號 可W忽略不計(jì)，接收端只接收來自中繼器傳輸?shù)男盘?。信號的傳輸過程可W分為兩步：
[0043] 1.信號在經(jīng)過發(fā)射端的預(yù)編碼處理后，被發(fā)送到中繼器：r二ν^ΗιΡι.χ + ηι，方 程中X表示發(fā)送的信號矢量，r表示中繼器接收到的信號矢量，m表示發(fā)射端-中繼端傳輸過 程中的噪聲矢量(假設(shè)m的元素滿足零均值且方差為為的高斯分布），αι表示發(fā)射端-中繼 端傳輸路徑的路徑衰減，化表示發(fā)射端的信號功率，Pi表示發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣，而出表示 發(fā)射端-中繼端傳輸矩陣。
[0044] 2.信號在中繼器經(jīng)過處理后，被發(fā)送到接收端：
方程中y表 示接收端所接收到的信號，P2表示中繼端的預(yù)編碼矩陣，其他參數(shù)的表述類似于上一過程， 但是均屬于中繼端-接收端傳輸過程。
[0045] 當(dāng)信號從發(fā)射端傳輸?shù)街欣^端時(shí)，除了所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)外，還會傳輸一個(gè)導(dǎo)頻 信號，此導(dǎo)頻信號可W用來得到所傳輸信道的即時(shí)信道狀態(tài)信息，所W在此系統(tǒng)中發(fā)射端 可W獲得發(fā)射端-中繼端的包含信道狀態(tài)信息的傳輸矩陣出，而中繼端可W獲得發(fā)射端-中 繼端的包含信道狀態(tài)信息的傳輸矩陣出，W及中繼端-接收端的包含信道狀態(tài)信息的傳輸 矩陣出。
[0046] 接下來，通過對Hi和出的奇異值分解，可W得到
Si 和Σ 2均為對角矩陣且對角元素分別為矩陣Hi和矩陣H2的奇異值，同時(shí)設(shè)
巧呈中八1和八2均為對角矩陣，且λυ( j = 1. .m)和分別為矩陣Hi和矩陣此的特征值。Ui和Vi分別為Hi的左酉陣和右酉陣，化和 V2分別為出的左酉陣和右酉陣。
[0047] 發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣Pi和中繼端的預(yù)編碼矩陣P2表示為：
[0050] 方程中1非如且k是一個(gè)可調(diào)整數(shù)參數(shù)，m=min{ns，nr，nd}表示為發(fā)射端天線數(shù)、 中繼端天線數(shù)和接收端天線數(shù)的最小值，I表示一個(gè)單位矩陣，而
[0化1 ]
[0052] 至此發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣Pi和中繼端的預(yù)編碼矩陣P2得出，按照上述方案傳輸信 號時(shí)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境調(diào)節(jié)k的值，可W使得信號被分解到若干個(gè)獨(dú)立平行的信道進(jìn)行傳輸。
[0053] 本發(fā)明的仿真效果如下：
[0054] 第一組仿真，發(fā)射端和中繼端的發(fā)射信號的功率均被設(shè)置了最大值，對應(yīng)不同的 發(fā)射功率，通過調(diào)節(jié)k的值，觀察系統(tǒng)所能達(dá)到的最大傳輸速率。即
[0化5]
[0化6]傳輸功率的增大，必將導(dǎo)致最大傳輸速率的增大，因此在仿真中假設(shè)化=化二艮。 仿真結(jié)果如圖2所示，圖2中空屯、圓點(diǎn)"迭代預(yù)編碼器"表示應(yīng)用迭代算法得出預(yù)編碼器的系 統(tǒng)獲得的最大傳輸速率，實(shí)屯、圓點(diǎn)"無預(yù)編碼器"表示沒有應(yīng)用預(yù)編碼器的系統(tǒng)獲得的最大 傳輸速率，"本方案預(yù)編碼器"表示的是應(yīng)用本發(fā)明提出的預(yù)編碼器的系統(tǒng)所獲得的最大傳 輸速率。通過觀察可W看出，隨著發(fā)射功率的增大，系統(tǒng)獲得的最大傳輸速率也顯著增大， 在應(yīng)用本發(fā)明所提出的方案中，所需要的k的值也相應(yīng)增大。而本發(fā)明提出的方案所達(dá)到的 系統(tǒng)性能與迭代算法的技術(shù)方案所達(dá)到的性能幾乎一樣，但是本發(fā)明的方案更為簡單有 效。
[0057]第二組仿真，假設(shè)為了達(dá)到要求的系統(tǒng)傳輸速率，觀察系統(tǒng)所需要的發(fā)射功率總 和。即
[0化引
[0059]假設(shè)所需達(dá)到的系統(tǒng)傳輸速率為巧二20 M6/S，在圖3中可W看到，本發(fā)明提出的 方案與迭代算法的技術(shù)方案所需要的總功率幾乎一樣，均明顯優(yōu)于無預(yù)編碼器的方案。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種中繼雙跳通信系統(tǒng)，包括發(fā)射端、中繼端、接收端、發(fā)射端-中繼端的傳輸信道以 及中繼端-接收端的傳輸信道，所述發(fā)射端包括發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣P 1，所述中繼端包括中 繼端的預(yù)編碼矩陣p2,所述發(fā)射端-中繼端的信道包括傳輸矩陣H 1，所述中繼端-接收端的信 道包括傳輸矩陣H2,其特征在于:所述發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣PdP中繼端的預(yù)編碼矩陣P 2分別 為：其中，I < k < m，m=min{ns，nr，nd}表示為發(fā)射端天線數(shù)、中繼端天線數(shù)和接收端天線數(shù) 的最小值，αι表不發(fā)射端-中繼端傳輸路徑的路徑衰減，Pi表不發(fā)射端的信號功率，表不 發(fā)射端-中繼端傳輸過程中的噪聲的方差，V 1為對所述發(fā)射端-中繼端的傳輸矩陣出進(jìn)行奇 異值分解后的右奇異向量矩陣，U1為對所述發(fā)射端-中繼端的傳輸矩陣出進(jìn)行奇異值分解后 的左奇異向量矩陣，％為對所述中繼端-接收端的傳輸矩陣出進(jìn)行奇異值分解后的右奇異向 量矩陣，I表示一個(gè)單位矩陣，E k為塊狀矩陣，Λ :為對角線矩陣；其中，Σι為對所述發(fā)射端-中繼端的傳輸矩陣Hi進(jìn)行奇異值分解后的奇異值矩陣，Ik表 示維度為k的單位矩陣。2. -種基于權(quán)利要求1所述的中繼雙跳通信系統(tǒng)的通信方法，其特征在于，包括如下步 驟： 信號在經(jīng)過發(fā)射端的預(yù)編碼處理后，被發(fā)送到中繼器：方程中，X表示發(fā)送的信號矢量，r表示中繼器接收到的信號矢量，m表示發(fā)射端-中繼端 傳輸過程中的噪聲矢量，αι表不發(fā)射端-中繼端傳輸路徑的路徑衰減，Pi表不發(fā)射端的信號 功率，P1表示發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣，H 1表示發(fā)射端-中繼端的傳輸矩陣； 信號在中繼器經(jīng)過處理后，被發(fā)送到接收端：方程中，y表示接收端所接收到的信號，n2表示中繼端-接收端傳輸過程中的噪聲矢量， P2表示中繼端的預(yù)編碼矩陣，a2表示發(fā)射端-中繼端傳輸路徑的路徑衰減，p2表示發(fā)射端的 信號功率，H2表不中繼端-接收端的傳輸矩陣。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種中繼雙跳通信系統(tǒng)及通信方法，包括發(fā)射端、中繼端、接收端、發(fā)射端-中繼端的傳輸信道以及中繼端-接收端的傳輸信道，發(fā)射端包括發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣P1，中繼端包括中繼端的預(yù)編碼矩陣P2，發(fā)射端-中繼端的信道包括傳輸矩陣H1，中繼端-接收端的信道包括傳輸矩陣H2，本發(fā)明通過對所述發(fā)射端-中繼端的傳輸矩陣H1和中繼端-接收端的傳輸矩陣H2分別進(jìn)行奇異值分解，然后通過分解后的矩陣得到發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣P1和中繼端的預(yù)編碼矩陣P2。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)方案相比的優(yōu)點(diǎn)在于：無需經(jīng)過若干次的迭代運(yùn)算生成預(yù)編碼器，使得系統(tǒng)的信號處理更為簡單和快速，從而減小了傳輸信號的時(shí)延，從理論上也可以推導(dǎo)得出迭代算法不具備的信道容量的表達(dá)式。
【IPC分類】H04B7/04
【公開號】CN105490716
【申請?zhí)枴緾N201510819381
【發(fā)明人】周思源
【申請人】周思源
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月23日