專(zhuān)利名稱(chēng)：多輸入多輸出y信道中基于天線選擇的信號(hào)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及干擾對(duì)齊和網(wǎng)絡(luò)編碼，更進(jìn)一步涉及一種天線選擇的信號(hào)傳輸方法，可用于多輸入多輸出Y信道。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的雙向中繼信道是一對(duì)用戶(hù)或多對(duì)用戶(hù)通過(guò)中繼互發(fā)信息，這種模型下，每個(gè)用戶(hù)只給其中一個(gè)用戶(hù)發(fā)送信息，同時(shí)接收來(lái)自這個(gè)用戶(hù)發(fā)送的信息。在實(shí)際應(yīng)用中，各用戶(hù)經(jīng)常需要與其他用戶(hù)交互不同信息。在這種情形下，出現(xiàn)了多向中繼信道模型，多輸入多輸出Y信道就是其中一種重要的通信信道模型。多輸入多輸出Y信道模型包括K個(gè)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，其中每個(gè)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)裝備M根天線，中繼節(jié)點(diǎn)裝備N(xiāo)根天線。不同的用戶(hù)節(jié)點(diǎn)之間沒(méi)有直接的鏈路，且每個(gè)用戶(hù) 節(jié)點(diǎn)通過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)給另外K-I個(gè)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)各發(fā)送一個(gè)單播信息，具體的通信過(guò)程如下首先，K個(gè)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)給中繼節(jié)點(diǎn)，這個(gè)時(shí)隙稱(chēng)為多址接入時(shí)隙；然后，中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的信息進(jìn)行處理后廣播給K個(gè)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)，這個(gè)時(shí)隙稱(chēng)為廣播時(shí)隙；最后，由K個(gè)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)分別根據(jù)自己的接收信號(hào)以及自己在多址接入時(shí)隙所發(fā)送的信息譯出另外K-I個(gè)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)發(fā)給自己的信息。多輸入多輸出Y信道可以獲得比多用戶(hù)多輸入多輸出及時(shí)分復(fù)用更聞的自由度，但是，現(xiàn)有多輸入多輸出Y信道對(duì)各節(jié)點(diǎn)的天線數(shù)有非常嚴(yán)格的限制。韓國(guó)學(xué)者KwangwonLee 等在文章"Feasibility Conditions of Signal Space Alignmentfor NetworkCoding on K-user MIMO Y channels, IEEE Trans. Inform. Theory;/ 中對(duì)多輸入多輸出Y信道的各節(jié)點(diǎn)天線裝備數(shù)目的條件進(jìn)行了分析，在多址接入時(shí)隙采用信號(hào)空間對(duì)齊技術(shù)和在廣播時(shí)隙采用基于網(wǎng)絡(luò)編碼的干擾消除波束成形技術(shù)，證明了各節(jié)點(diǎn)天線需滿足
M^K-1, N >人(I—^且2M-N彡I的條件。因此，針對(duì)各節(jié)點(diǎn)的天線數(shù)不滿足要求的情形，
能否設(shè)計(jì)相應(yīng)的空間對(duì)齊技術(shù)，以達(dá)到最大自由度，是目前需要解決的一個(gè)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上有技術(shù)的不足，提出一種多輸入多輸出Y信道中基于天線選擇的信號(hào)傳輸方法，以解決在天線裝備數(shù)不滿足2M-N ^ I條件的情況下，使系統(tǒng)可以獲得最大自由度并降低系統(tǒng)誤碼率。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的技術(shù)方案，包括如下步驟(I)中繼節(jié)點(diǎn)選擇接收天線(1.1)針對(duì)各用戶(hù)多址接入時(shí)隙信道矩陣，均刪去第P1，…，pN_N,行向量得到各自的多址接入時(shí)隙信道子矩陣，其中，N為中繼天線數(shù)，N'為中繼所選擇的天線數(shù)，P1，…
K( -1)
，pN_N, g {I, ...,NI 且 P1 幸…幸 pN_N,，N > A" > ^ ■’ 2M-N' = 1，M 彡 K-1，K 為用戶(hù)節(jié)點(diǎn)數(shù)，M為每個(gè)用戶(hù)的天線數(shù)；
(1. 2)根據(jù)各用戶(hù)多址接入時(shí)隙信道矩陣，采用信號(hào)空間對(duì)齊方法，確定各自的多址接入時(shí)隙預(yù)編碼向量及多址接入時(shí)隙對(duì)齊向量；(I. 3)根據(jù)多址接入時(shí)隙對(duì)齊向量Iif 3構(gòu)成多址接入時(shí)隙對(duì)齊矩陣Uf，Vf =[U7ufJ)…u》]，其中，上標(biāo)(i，j是一個(gè)索引函數(shù)，滿足31 (i, j) 31 =j (，且有31 (i, j
( N 、
=)E 4 M，f= T (Pl…，Pn_n,)為另一個(gè)索引函數(shù)，將種數(shù)值組
權(quán)利要求
1.一種多輸入多輸出Y信道中基于天線選擇的信號(hào)傳輸方法，包括如下步驟 (1)中繼節(jié)點(diǎn)選擇接收天線 (1.1)針對(duì)各用戶(hù)多址接入時(shí)隙信道矩陣，均刪去第P1，…，PN_N,行向量得到各自的多址接入時(shí)隙信道子矩陣，其中，N為中繼天線數(shù)，N'為中繼所選擇的天線數(shù)，P1^-，Pn_n, g {1，...，N}且P1^…關(guān) pN_N, ,N>N'>K{i\~l) ,2M-W = 1，M 彡 K-1，K 為用戶(hù)節(jié)點(diǎn)數(shù)，M為每個(gè)用戶(hù)的天線數(shù)； (I. 2)根據(jù)各用戶(hù)多址接入時(shí)隙信道矩陣，采用信號(hào)空間對(duì)齊方法，確定各自的多址接入時(shí)隙預(yù)編碼向量及多址接入時(shí)隙對(duì)齊向量； (1.3)根據(jù)多址接入時(shí)隙對(duì)齊向量HF7構(gòu)成多址接入時(shí)隙對(duì)齊矩陣Uf， Vf=[uf …u/ '…uf] 其中，上標(biāo)n (i，j是一個(gè)索引函數(shù)，滿足31 (i, j) n =j (,且有31 (i, j=)X 4 ^f= T (Pi，…，PN-N,)為另一個(gè)索引函數(shù)，將M,種數(shù)值組Km i n H fr } IJ ~f N W( f N X]合(P1，…，Pn-n, 一一映射到I v w的整數(shù)上，/e I,-，E = Km , _Kjy - JAV ViV_iV J)2i，j ^ {I,…，K}，i 關(guān) j ; (I. 4)根據(jù)上述多址接入時(shí)隙對(duì)齊矩陣Uf，確定，其中， =WfnVf f P [ ]t,t代表矩陣第t行第t列的元素，t G {I,…，E}； (1.5)根據(jù)上述z，確定得到f*在索引函數(shù)T中對(duì)應(yīng)的自變量 / m狀J(P1*,…，PN-N, *)，中繼r選擇除第P1'…，pN_N, *根以外的天線作為接收天線，得到各用戶(hù)的多址接入時(shí)隙有效矩陣，其中，多址接入時(shí)隙有效矩陣表示多址接入時(shí)隙用戶(hù)發(fā)送天線到中繼選擇得出接收天線的信道系數(shù)矩陣，arg min表示使目標(biāo)函數(shù)取最小值時(shí)的變量值； (2)中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)各用戶(hù)多址接入時(shí)隙有效信道矩陣，采用信號(hào)空間對(duì)齊方法，確定多址接入時(shí)隙有效預(yù)編碼向量及多址接入時(shí)隙有效對(duì)齊向量； (3)每個(gè)用戶(hù)對(duì)各自的待發(fā)送信息進(jìn)行二進(jìn)制相位調(diào)制，得到調(diào)制信號(hào)，并采用上述確定的各自的多址接入時(shí)隙有效預(yù)編碼向量將調(diào)制信號(hào)加權(quán)后發(fā)送出去； (4)中繼接收各用戶(hù)發(fā)送的信號(hào)，通過(guò)迫零檢測(cè)得到中繼待發(fā)信號(hào)； (5)中繼節(jié)點(diǎn)選擇發(fā)送天線 (5. I)針對(duì)各用戶(hù)廣播時(shí)隙信道矩陣，均刪去第qi，…qN_N,列向量得到各自的廣播時(shí)隙一( (N/[目道子矩陣，其中，q:，…，qN_N, e {1，...，N}且q:關(guān)…關(guān)qN_N, ge 1，…，；V一 N JJ (5. 2)根據(jù)各用戶(hù)廣播時(shí)隙信道矩陣，采用信號(hào)空間對(duì)齊方法，確定各自的譯碼向量及廣播時(shí)隙對(duì)齊向量； (5. 3)根據(jù)上述廣播時(shí)隙對(duì)齊向量，確定出廣播時(shí)隙預(yù)編碼向量； (5. 4)根據(jù)上述用戶(hù)i和用戶(hù)j的譯碼向量、w^]、廣播時(shí)隙對(duì)齊向量;及廣播時(shí)隙預(yù)編碼向量確定] .其中
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多輸入多輸出Y信道中基于天線選擇的信號(hào)傳輸方法，其中步驟(I. 2)中所述的采用信號(hào)空間對(duì)齊方法，確定各自的多址接入時(shí)隙預(yù)編碼向量及多址接入時(shí)隙對(duì)齊向量，按如下信號(hào)空間對(duì)齊公式確定
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多輸入多輸出Y信道中基于天線選擇的信號(hào)傳輸方法，其中步驟(2)中所述的采用信號(hào)空間對(duì)齊方法，確定多址接入時(shí)隙有效預(yù)編碼向量及多址接入時(shí)隙有效對(duì)齊向量，按如下信號(hào)空間對(duì)齊公式確定
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多輸入多輸出Y信道中基于天線選擇的信號(hào)傳輸方法,其中所述步驟(4)中的迫零檢測(cè)，是按如下公式確定
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多輸入多輸出Y信道中基于天線選擇的信號(hào)傳輸方法,其中所述步驟(5. 2)中的采用信號(hào)空間對(duì)齊方法，確定各自的譯碼向量及廣播時(shí)隙對(duì)齊向量，是按如下信號(hào)空間對(duì)齊公式確定 Hg -wS， 其中為中繼到用戶(hù)i的廣播時(shí)隙信道子矩陣、W^]為用戶(hù)j和用戶(hù)i的譯碼向量,zfd為廣播時(shí)隙對(duì)齊向量，i, j G {I,…K}且i關(guān)j。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多輸入多輸出Y信道中基于天線選擇的信號(hào)傳輸方法,其中步驟(5. 3)中所述的根據(jù)廣播時(shí)隙對(duì)齊向量，確定出各廣播時(shí)隙預(yù)編碼向量，是按如下公式確定
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多輸入多輸出Y信道中基于天線選擇的信號(hào)傳輸方法，其中步驟(6)所述的根據(jù)各用戶(hù)廣播時(shí)隙有效信道矩陣，確定各用戶(hù)有效譯碼向量、廣播時(shí)隙有效對(duì)齊向量及廣播時(shí)隙有效預(yù)編碼向量，是按如下公式確定 WuvjHm] =wl/j]H[r-/] =Z 雄力， , 其中，H[~]、為用戶(hù)i和用戶(hù)j的廣播時(shí)隙有效信道矩陣，一』為用戶(hù)j恢復(fù)用戶(hù)i發(fā)送信息時(shí)的有效譯碼向量，wb_’i]為用戶(hù)i恢復(fù)用戶(hù)j發(fā)送信息時(shí)的有效譯碼向量，z"(i>J)為廣播時(shí)隙有效對(duì)齊向量，Z 1為廣播時(shí)隙有效對(duì)齊矩陣2f]=[z“'，U. Zfffi人人,]去掉Z(i’J)后得到的子矩陣，v[n(i’J)’r]為中繼待發(fā)信號(hào)的廣播時(shí)隙有效預(yù)編碼向量，i, j G {I,…K}且i關(guān)j。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多輸入多輸出Y信道中基于天線選擇的信號(hào)傳輸方法,其中步驟(8. I)所述的各用戶(hù)利用各自的有效譯碼向量抑制接收信號(hào)中其他用戶(hù)對(duì)間的干擾，得到所需信號(hào)，是按如下公式確定 產(chǎn)1 =wMWy,, 其中，j G {I,…，k}，j古i，w[J> i]為用戶(hù)i的有效譯碼向量，Yi為用戶(hù)i接收到的信號(hào)^』力用戶(hù)i的所需信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多輸入多輸出Y信道中基于天線選擇的信號(hào)傳輸方法,其中步驟(8. 2)中所述的根據(jù)各用戶(hù)所需信號(hào)及各自的發(fā)送調(diào)制信號(hào)來(lái)抑制自身干擾，是按如下公式確定 其中，為用戶(hù)i自身干擾抑制信號(hào)，z"(i'J)為廣播時(shí)隙有效對(duì)齊向量，vU(i'J)'r]為廣播時(shí)隙有效預(yù)編碼向量，S[j’i]為自己發(fā)送的調(diào)制信號(hào)，j G {I,…，K}，j古i。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多輸入多輸出Y信道中基于天線選擇的信號(hào)傳輸方法,其中所述步驟(8. 2)中的迫零檢測(cè)，是按如下公式確定
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多輸入多輸出Y信道中基于天線選擇的信號(hào)傳輸方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)的天線數(shù)限制嚴(yán)格的問(wèn)題。其實(shí)現(xiàn)步驟包括中繼節(jié)點(diǎn)選擇接收天線；中繼節(jié)點(diǎn)確定多址接入時(shí)隙有效預(yù)編碼向量；用戶(hù)節(jié)點(diǎn)向中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)；中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行譯碼；中繼節(jié)點(diǎn)選擇發(fā)送天線；中繼節(jié)點(diǎn)確定廣播時(shí)隙有效預(yù)編碼向量；中繼節(jié)點(diǎn)向用戶(hù)節(jié)點(diǎn)廣播信號(hào)；用戶(hù)節(jié)點(diǎn)恢復(fù)有用數(shù)據(jù)。本發(fā)明與現(xiàn)有的信號(hào)傳輸方法相比，其誤碼率性能有了較大降低。
文檔編號(hào)H04B1/7103GK102868433SQ20121033347
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者孫岳, 馬琰, 李穎 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)