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一種采用數(shù)模混合檢測(cè)的大規(guī)模天線陣列中繼傳輸方法與流程

文檔序號(hào):12375275閱讀:來(lái)源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種采用數(shù)?;旌蠙z測(cè)的大規(guī)模天線陣列中繼傳輸方法,其特征在于,包括以下步驟:

(1)K個(gè)用戶同時(shí)發(fā)送模擬信號(hào)到中繼,中繼天線數(shù)為Nr,中繼接收模擬信號(hào)yr;

(2)中繼對(duì)接收到的模擬信號(hào)進(jìn)行功率歸一化并轉(zhuǎn)發(fā)給基站,基站天線數(shù)為Nd,基站接收信號(hào)yd

(3)基站配備的射頻鏈路單元匹配大規(guī)模天線陣子對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行檢測(cè),得到發(fā)射信號(hào)估計(jì)值,并計(jì)算接收信號(hào)的信干噪比;

(4)基站由計(jì)算接收信號(hào)的信干噪比近似估計(jì)值和系統(tǒng)近似傳輸速率,然后根據(jù)所要求的對(duì)應(yīng)有效傳輸速率計(jì)算出用戶所需發(fā)射功率Pu的取值并反饋給用戶;

(5)K個(gè)用戶根據(jù)基站反饋信息,調(diào)整發(fā)送功率Pu的取值,之后都以基站反饋來(lái)的發(fā)射功率發(fā)送信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用數(shù)模混合檢測(cè)的大規(guī)模天線陣列中繼傳輸方法,其特征在于,步驟(1)中所述中繼接收的模擬信號(hào)為yr

<mrow> <msub> <mi>y</mi> <mi>r</mi> </msub> <mo>=</mo> <msqrt> <msub> <mi>P</mi> <mi>u</mi> </msub> </msqrt> <mi>H</mi> <mi>x</mi> <mo>+</mo> <msub> <mi>n</mi> <mi>r</mi> </msub> </mrow>

其中,Pu表示每個(gè)用戶的發(fā)送功率,x表示維度為K×1的發(fā)送信號(hào)矢量,滿足E{xxH}=IK,E{}表示矩陣的均值,上標(biāo)xH表示x的共軛轉(zhuǎn)置,IK表示維度為K×K的單位矩陣;nr表示維度為Nr×1的中繼端噪聲矢量,滿足表示中繼噪聲方差;H表示維度為Nr×K的多用戶-中繼信道矩陣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用數(shù)?;旌蠙z測(cè)的大規(guī)模天線陣列中繼傳輸方法,其特征在于,步驟(2)中所述基站接收的信號(hào)為:

yd=αGyr+nd

其中α表示功率歸一化因子,nd表示維度為Nd×1的基站端噪聲矢量,滿足表示基站噪聲方差;G表示維度為Nd×Nr的中繼-基站信道矩陣;定義Pr表示中繼端轉(zhuǎn)發(fā)功率,那么α根據(jù)下式計(jì)算:

<mrow> <mi>&alpha;</mi> <mo>=</mo> <msqrt> <mfrac> <msub> <mi>P</mi> <mi>r</mi> </msub> <mrow> <msub> <mi>P</mi> <mi>u</mi> </msub> <mi>T</mi> <mi>r</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>H</mi> <mi>H</mi> </msup> <mi>H</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>&sigma;</mi> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <msub> <mi>N</mi> <mi>r</mi> </msub> </mrow> </mfrac> </msqrt> </mrow>

其中Tr()表示矩陣的跡。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用數(shù)?;旌蠙z測(cè)的大規(guī)模天線陣列中繼傳輸方法,其特征在于,步驟(3)所述的檢測(cè),包括模擬射頻檢測(cè)方式和數(shù)字基帶檢測(cè)方式,其設(shè)定射頻鏈路數(shù)目為K個(gè),所述模擬射頻檢測(cè)使用移相器Fa調(diào)整模擬信號(hào)相位;所述數(shù)字基帶檢測(cè)使用線性接收機(jī)Fd對(duì)模擬信號(hào)的幅度和相位同時(shí)進(jìn)行調(diào)整;步驟(3)中所述發(fā)射信號(hào)估計(jì)值為:

<mrow> <mover> <mi>x</mi> <mo>^</mo> </mover> <mo>=</mo> <msub> <mi>F</mi> <mi>d</mi> </msub> <msub> <mi>F</mi> <mi>a</mi> </msub> <msub> <mi>y</mi> <mi>d</mi> </msub> </mrow>

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用數(shù)模混合檢測(cè)的大規(guī)模天線陣列中繼傳輸方法,其特征在于,所述模擬移相器Fa的維度為K×Nd,其每個(gè)元素滿足:

<mrow> <msub> <mrow> <mo>&lsqb;</mo> <msub> <mi>F</mi> <mi>a</mi> </msub> <mo>&rsqb;</mo> </mrow> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msqrt> <msub> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </msub> </msqrt> </mfrac> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <msub> <mi>j&phi;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> </mrow> </msup> </mrow>

其中φij表示級(jí)聯(lián)信道共軛轉(zhuǎn)置矩陣(GH)H第i行、第j列元素的相位;Fd的維度是K×K;

步驟(3)中所述檢測(cè)包括對(duì)多用戶-中繼信道H、中繼-基站信道G、模擬檢測(cè)器Fa這三者乘積的等效信道進(jìn)行線性檢測(cè)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種采用數(shù)?;旌蠙z測(cè)的大規(guī)模天線陣列中繼傳輸方法,其特征在于,所述線性檢測(cè)采用線性數(shù)字檢測(cè)器,所述線性數(shù)字檢測(cè)器可進(jìn)行最大比合并檢測(cè)、迫零檢測(cè)和最小均方誤差檢測(cè)中的一種或多種,當(dāng)使用迫零檢測(cè)時(shí),F(xiàn)d=(FaGH)-1。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用數(shù)?;旌蠙z測(cè)的大規(guī)模天線陣列中繼傳輸方法,其特征在于,步驟(3)中所述接收信號(hào)的信干噪比為:

<mrow> <msub> <mi>&gamma;</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>P</mi> <mi>u</mi> </msub> <mrow> <msubsup> <mi>&sigma;</mi> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <msub> <mrow> <mo>&lsqb;</mo> <msub> <mi>F</mi> <mi>d</mi> </msub> <msub> <mi>F</mi> <mi>a</mi> </msub> <msup> <mi>GG</mi> <mi>H</mi> </msup> <msubsup> <mi>F</mi> <mi>a</mi> <mi>H</mi> </msubsup> <msubsup> <mi>F</mi> <mi>d</mi> <mi>H</mi> </msubsup> <mo>&rsqb;</mo> </mrow> <mrow> <mi>k</mi> <mi>k</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mfrac> <msubsup> <mi>&sigma;</mi> <mi>d</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <msup> <mi>&alpha;</mi> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> <msub> <mrow> <mo>&lsqb;</mo> <msub> <mi>F</mi> <mi>d</mi> </msub> <msub> <mi>F</mi> <mi>a</mi> </msub> <msubsup> <mi>F</mi> <mi>a</mi> <mi>H</mi> </msubsup> <msubsup> <mi>F</mi> <mi>d</mi> <mi>H</mi> </msubsup> <mo>&rsqb;</mo> </mrow> <mrow> <mi>k</mi> <mi>k</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中,[]kk表示矩陣的第k行、第k列元素。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用數(shù)?;旌蠙z測(cè)的大規(guī)模天線陣列中繼傳輸方法,其特征在于,步驟(4)中所述信干噪比近似估計(jì)值為:

<mrow> <msub> <mi>&gamma;</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>&xi;</mi> <mi>k</mi> </msub> <msub> <mi>P</mi> <mi>u</mi> </msub> </mrow> <mrow> <mfrac> <mrow> <mn>4</mn> <msubsup> <mi>&sigma;</mi> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> <mrow> <msub> <mi>&pi;N</mi> <mi>d</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mn>4</mn> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>P</mi> <mi>u</mi> </msub> <mi>T</mi> <mi>r</mi> <mo>(</mo> <msub> <mi>D</mi> <mi>H</mi> </msub> <mo>)</mo> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>&sigma;</mi> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>)</mo> </mrow> <msubsup> <mi>&sigma;</mi> <mi>d</mi> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> <mrow> <msub> <mi>&pi;&eta;P</mi> <mi>r</mi> </msub> <msub> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中,DH表示用戶-中繼信道維度為K×K的大尺度衰落矩陣,ξk為DH的第k個(gè)對(duì)角元,η為中繼-基站信道的大尺度衰落系數(shù);

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用數(shù)模混合檢測(cè)的大規(guī)模天線陣列中繼傳輸方法,其特征在于,所述系統(tǒng)近似傳輸速率計(jì)算公式為:

<mrow> <mi>R</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </mfrac> <munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>K</mi> </munderover> <msub> <mi>log</mi> <mn>2</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>&xi;</mi> <mi>k</mi> </msub> <msub> <mi>P</mi> <mi>u</mi> </msub> </mrow> <mrow> <mfrac> <mrow> <mn>4</mn> <msubsup> <mi>&sigma;</mi> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> <mrow> <msub> <mi>&pi;N</mi> <mi>d</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mn>4</mn> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>P</mi> <mi>u</mi> </msub> <mi>T</mi> <mi>r</mi> <mo>(</mo> <msub> <mi>D</mi> <mi>H</mi> </msub> <mo>)</mo> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>&sigma;</mi> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>)</mo> </mrow> <msubsup> <mi>&sigma;</mi> <mi>d</mi> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> <mrow> <msub> <mi>&pi;&eta;P</mi> <mi>r</mi> </msub> <msub> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種采用數(shù)?;旌蠙z測(cè)的大規(guī)模天線陣列中繼傳輸方法,其特征在于,步驟(4)中所述發(fā)送功率Pu具體為:

<mrow> <msub> <mi>P</mi> <mi>u</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>E</mi> <mi>u</mi> </msub> <msubsup> <mi>N</mi> <mi>r</mi> <mi>c</mi> </msubsup> </mfrac> <mo>,</mo> <mn>0</mn> <mo>&lt;</mo> <mi>c</mi> <mo>&lt;</mo> <mn>1</mn> </mrow>

其中,Eu為定值,c滿足0<c<1且為常數(shù),c的取值根據(jù)所要求的對(duì)應(yīng)有效傳輸速率來(lái)確定,具體方法為:首先已知Nd、K、Pr、DH、ξk和η,然后將所要求的固定傳輸速率R0以及Eu、Nr均為定值,代入步驟(4)中的系統(tǒng)近似傳輸速率計(jì)算公式,計(jì)算出c的值。

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