本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及一種全雙工通信系統(tǒng)自干擾消除方法，可用于未來第五代無(wú)線移動(dòng)通信的分布式協(xié)作傳輸系統(tǒng)，在消除全雙工自干擾的同時(shí)，提升雙向全雙工MIMO中繼通信系統(tǒng)的容量。

背景技術(shù)：

在雙向全雙工MIMO中繼通信系統(tǒng)中，通過利用中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)源節(jié)點(diǎn)的信號(hào)和目的節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，可以獲得類似于MIMO系統(tǒng)的空間分集增益，使目的節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)能夠有效的進(jìn)行通信。中繼節(jié)點(diǎn)的工作模式分為半雙工HD模式和全雙工FD模式，當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)采用半雙工HD模式時(shí)，中繼節(jié)點(diǎn)在接收和發(fā)送時(shí)只能限制在正交信道上，使得頻譜利用效率較低，而當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)采用全雙工FD模式時(shí)，中繼節(jié)點(diǎn)僅需要一條端到端的信道進(jìn)行傳輸，這就使FD協(xié)作協(xié)議相比HD協(xié)作協(xié)議可以得到更高的容量性能。然而由于中繼節(jié)點(diǎn)輸入端和輸出端工作在同一時(shí)間，F(xiàn)D模式會(huì)帶來自身環(huán)路干擾，對(duì)于小型攜帶裝置是很嚴(yán)重的問題，因此需要解決中繼節(jié)點(diǎn)環(huán)路信道的干擾問題。

現(xiàn)有的雙向全雙工MIMO中繼通信系統(tǒng)一般只研究中繼節(jié)點(diǎn)工作在全雙工的模式下，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)工作在半雙工的模式下的自干擾消除方法，或者在假定系統(tǒng)的自干擾足夠小的條件下研究功率分配和聯(lián)合波束成形優(yōu)化，例如：

J.Yang,X.Liu and Q.Yang等人在文章“Power allocation of two-way full-duplex AF relay under residual self-interference”中提出了雙向全雙工AF系統(tǒng)下的功率分配方案。Gan Zheng等人在文章“Joint Beamforming Optimization and Power Control for Full-Duplex MIMO Two-Way Relay Channel”中提出了雙向全雙工MIMO中繼通信系統(tǒng)下的聯(lián)合波束成形優(yōu)化和功率分配方案。這兩種方法的不足之處是：都是基于假設(shè)全雙工的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的自干擾足夠小的前提下，而沒有真正去抑制系統(tǒng)的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的自干擾。

T.Riihonen等人在文章“Optimal eigenbeamforming for suppressing self-interference in full-duplex MIMO relays”中提出了一種基于SVD分解的最優(yōu)化奇異值波束成形方法，該方法所說可以最小化全雙工系統(tǒng)的自干擾。但是該方法由于只考慮了如何去抑制系統(tǒng)的自干擾，而沒有考慮到系統(tǒng)的容量性能，導(dǎo)致系統(tǒng)的容量性能受損。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述已有技術(shù)的不足，提出一種雙向全雙工MIMO中繼通信系統(tǒng)中自干擾消除方法，以在消除系統(tǒng)自干擾的前提下提高系統(tǒng)的容量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下：

(1)采用最小均方誤差信道估計(jì)方法估計(jì)如下信道參數(shù)：

第一源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)的信道參數(shù)H_1r，第二源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)的信道參數(shù)H_2r，中繼節(jié)點(diǎn)到第一源節(jié)點(diǎn)的信道參數(shù)H_r1，中繼節(jié)點(diǎn)到第二源節(jié)點(diǎn)的信道參數(shù)H_r2，中繼節(jié)點(diǎn)的自干擾信道參數(shù)H_rr，第一源節(jié)點(diǎn)自干擾信道參數(shù)H₁₁，第二源節(jié)點(diǎn)的自干擾信道參數(shù)H₂₂；

(2)采用零空間投影法設(shè)計(jì)第一源節(jié)點(diǎn)的接收波束成形矩陣U₁和發(fā)射波束成形矩陣V₁，消除第一源節(jié)點(diǎn)的自干擾；

(3)采用零空間投影法設(shè)計(jì)第二源節(jié)點(diǎn)的接收波束成形矩陣U₂和發(fā)射波束成形矩陣V₂，消除第二源節(jié)點(diǎn)的自干擾；

(4)設(shè)計(jì)中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射波束成形矩陣W_t和接收波束成形矩陣W_r，消除中繼節(jié)點(diǎn)的自干擾：

(4a)對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)的自干擾信道H_rr進(jìn)行如下奇異值分解：

$H_{rr}=U_{rr}{\mathrm{\Σ}}_{rr}{V}_{rr}^H$

其中，U_rr是H_rr的左奇異矩陣，∑_rr是由H_rr的奇異值組成的對(duì)角矩陣，V_rr是H_rr右奇異矩陣；

(4b)利用(4a)中的U_rr，V_rr得到中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射波束成形矩陣W_t和接收波束成形矩陣W_r：

W_t＝V_rrD_Rt，

(4c)根據(jù)(4a)和(4b)得到中繼節(jié)點(diǎn)的自干擾項(xiàng)表達(dá)式：

$W_r{H}_{rr}{W}_t=D_{Rr}^T{U}_{rr}^H{U}_{rr}{\mathrm{\Σ}}_{rr}{V}_{rr}^H{V}_{rr}{D}_{Rt}=D_{Rr}^T{\mathrm{\Σ}}_{rr}{D}_{Rt}={\mathrm{\Σ}}_{n=N_{Rr}+N_{Rt}-({\hat{N}}_{Rr}\×{\hat{N}}_{Rt})+1}^{\min \{N_{Rr},N_{Rt}\}}{\mathrm{\σ}}_{RR}^2\[n\]$

其中是行子集選擇矩陣，是列子集選擇矩陣，N_Rt是中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射天線數(shù)，N_Rr是中繼節(jié)點(diǎn)的接收天線數(shù)，是行子集選擇矩陣的秩，是列子集選擇矩陣的秩；表示中繼自干擾矩陣H_rr的第n個(gè)奇異值的平方，(.)^H表示共軛轉(zhuǎn)置矩陣，(.)^T表示轉(zhuǎn)置矩陣；

(4d)通過(4b)中的行子集選擇矩陣和列子集選擇矩陣D_Rt，選擇出使中繼節(jié)點(diǎn)的自干擾項(xiàng)W_rH_rrW_t＝0的接收波束成形矩陣W_r，發(fā)射波束成形矩陣W_t：

W_r＝[u_r,k1 u_r,k2 ...u_r,ki ...u_r,kn]^H,W_t＝[v_r,j1 v_r,j2 ...v_r,ji ...v_r,jn]

其中u_r,k1 u_r,k2 ...u_r,kn是H_rr的左奇異向量，v_r,j1 v_r,j2 ...v_r,jn是H_rr的右奇異向量，下標(biāo)ki∈[k1,k2···kn]，ji∈[j1,j2···jn]，且ki≠ji；

(4e)計(jì)算雙向全雙工系統(tǒng)總的信道容量：R＝(R₁+R₂)，其中R₁是第一源節(jié)點(diǎn)端的信道容量，R₁＝log₂(1+SNIR₁)，R₂是第二源節(jié)點(diǎn)端的信道容量R₂＝log₂(1+SNIR₂)，SNIR₁第一源節(jié)點(diǎn)的信干擾比，SNIR₂是第二源節(jié)點(diǎn)的信干擾比。其中SNIR₂，SNIR₁分別如下式：

${\mathrm{SNIR}}_1=\frac{P_2\left|\right|U_1^H{H}_{1r}^H{\mathrm{\βW}}_t{W}_r{H}_{2r}{V}_2|{|}^2}{P_1\left|\right|U_1^H{H}_{11}{V}_1|{|}^2+|\left|U_1^H{H}_{1r}^H{\mathrm{\βW}}_t{W}_r\right|{|}^2{\mathrm{\σ}}_r^2+\left|\right|U_1^H|{|}^2{\mathrm{\σ}}_1^2}$

${\mathrm{SNIR}}_2=\frac{P_1\left|\right|U_2^H{H}_{2r}^H{\mathrm{\βW}}_t{W}_r{H}_{1r}{V}_1|{|}^2}{P_2\left|\right|U_2^H{H}_{22}{V}_2|{|}^2+|\left|U_2^H{H}_{2r}^H{\mathrm{\βW}}_t{W}_r\right|{|}^2{\mathrm{\σ}}_r^2+\left|\right|U_2^H|{|}^2{\mathrm{\σ}}_2^2}$

其中P₂是第二源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，||.||²表示F范數(shù)的平方，β是放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議系數(shù)，P₁是第一源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，是中繼節(jié)點(diǎn)的噪聲功率，是第一源節(jié)點(diǎn)的噪聲功率，是第二源節(jié)點(diǎn)的噪聲功率；

(4f)根據(jù)(4d)和(4e)，利用窮舉法得到(4d)中滿足中繼節(jié)點(diǎn)自干擾項(xiàng)W_rH_rrW_t＝0的所有W_r，W_t的解集合，再按照容量最大化準(zhǔn)則從解集合里選擇一組最優(yōu)發(fā)射波束成形矩陣和最優(yōu)接收波束成形矩陣使系統(tǒng)的容量最大化，即：

$(W_t^{opt},W_r^{opt})=\arg \underset{W_t,W_r}{max}\left(R\right).$

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

第一，最小化自干擾

本發(fā)明與已有的系統(tǒng)模型不同，中繼節(jié)點(diǎn)和兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)都配置了多天線，不僅考慮在中繼做自干擾消除，同時(shí)在兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)端也做自干擾消除，將本系統(tǒng)的自干擾降到了最低。

第二，提升系統(tǒng)容量

本發(fā)明與現(xiàn)有的ZF，MMSE，零空間投影法不同，現(xiàn)有的這三種方法只考慮了如何最小化自干擾，而沒有考慮到整個(gè)系統(tǒng)的容量性能。本發(fā)明在最小化系統(tǒng)自干擾的同時(shí)考慮最大化系統(tǒng)的容量，相比于已有算法在系統(tǒng)容量方面有顯著的提升。

附圖說明

圖1為本發(fā)明適用的雙向全雙工通信場(chǎng)景示意圖；

圖2為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)流程圖；

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

參照?qǐng)D1，本發(fā)明使用的場(chǎng)景包括，第一源節(jié)點(diǎn)，第二源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都配有多根天線，其中兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射天線數(shù)為6，接收天線數(shù)為4，中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射天線數(shù)與中繼節(jié)點(diǎn)的接收天線數(shù)相同，且第一源節(jié)點(diǎn)，第二源節(jié)點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)都工作在全雙工模式下。第一源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)的信道參數(shù)表示為H_1r，中繼節(jié)點(diǎn)到第一源節(jié)點(diǎn)的信道參數(shù)表示為H_r1，第二源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)的信道參數(shù)表示為H_2r，中繼節(jié)點(diǎn)到第二源節(jié)點(diǎn)的信道參數(shù)表示為H_r2，第一源節(jié)點(diǎn)的自干擾信道參數(shù)表示為H₁₁，第二源節(jié)點(diǎn)的自干擾信道參數(shù)表示為H₂₂，中繼節(jié)點(diǎn)的自干擾參數(shù)表示為H_rr。

參照?qǐng)D2，本發(fā)明的自干擾消除方法的實(shí)現(xiàn)步驟如下：

步驟1，估計(jì)信道參數(shù)。

采用最小均方誤差信道估計(jì)方法分別估計(jì)第一源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)的信道參數(shù)H_1r，第二源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)的信道參數(shù)H_2r，中繼節(jié)點(diǎn)到第一源節(jié)點(diǎn)的信道參數(shù)H_r1，中繼節(jié)點(diǎn)到第二源節(jié)點(diǎn)的信道參數(shù)H_r2，中繼節(jié)點(diǎn)的自干擾信道參數(shù)H_rr，第一源節(jié)點(diǎn)自干擾信道參數(shù)H₁₁，第二源節(jié)點(diǎn)的自干擾信道參數(shù)H₂₂。

步驟2，消除第一源節(jié)點(diǎn)的自干擾。

消除第一源節(jié)點(diǎn)的自干擾的方法主要有：迫零法ZF，最小均方誤差法MMSE，零空間投影法等，本實(shí)例采用零空間投影法，其步驟如下：

(2a)設(shè)計(jì)第一源節(jié)點(diǎn)接收波束成形矩陣U₁：

(2a1)根據(jù)第一源節(jié)點(diǎn)的接收信號(hào)確定第一源節(jié)點(diǎn)的自干擾項(xiàng)：

第一源節(jié)點(diǎn)接收的接收信號(hào)y₁(n)如下式：

$y_1\left(n\right)=U_1^H{H}_{1r}^H{\mathrm{\βW}}_t{W}_r{H}_{2r}{V}_2{S}_2(n-\mathrm{\τ})+U_1^H{H}_{1r}^H{\mathrm{\βW}}_t{W}_r{n}_R(n-\mathrm{\τ})+U_1^H{H}_{11}{V}_1{S}_1\left(n\right)+U_1^H{n}_1\left(n\right)$

其中(.)^H表示共軛轉(zhuǎn)置矩陣，S₁(n)表示第一源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射信號(hào)，V₂是第二源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射波束成形矩陣，β是放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議系數(shù)，τ表示中繼處理延時(shí)，S₂(n)是第二源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射信號(hào)，n₁(n)是第一源節(jié)點(diǎn)接收處的加性噪聲，其服從均值為0，方差為1的復(fù)高斯分布，n_R(n-τ)中繼節(jié)點(diǎn)接收處的加性噪聲，其服從均值為0，方差為1的復(fù)高斯分布，W_t是中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射波束成形矩陣，W_r是中繼節(jié)點(diǎn)的接收波束成形矩陣，是第一源節(jié)點(diǎn)的自干擾項(xiàng)，H₁₁是第一源節(jié)點(diǎn)的自干擾信道參數(shù)即第一源節(jié)點(diǎn)自干擾矩陣；

(2a2)對(duì)第一源節(jié)點(diǎn)自干擾矩陣H₁₁做如下奇異值分解：

$H_{11}=U_{11}{\mathrm{\Σ}}_{11}{V}_{11}^H=U_{11}\[{\mathrm{\Σ}}_{11}^{\left(1\right)},O_{N_{1r}\×(N_{1t}-N_{1r})}\]{\[V_{11}^{\left(1\right)},V_{11}^{\left(2\right)}\]}^H$

其中是H₁₁的左奇異矩陣，是H₁₁的右奇異矩陣，N_1r是第一源節(jié)點(diǎn)的接收天線數(shù)，N_1t是第一源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射天線數(shù)；

(2a3)利用(2a2)中的左奇異矩陣U₁₁得到使第一源節(jié)點(diǎn)自干擾項(xiàng)的第一源節(jié)點(diǎn)的接收波束成形矩陣U₁：

$U_1=U_{11}^H$

(2b)設(shè)計(jì)第一源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射波束成形矩陣V₁

利用(2a2)中的右奇異矩陣V₁₁得到使第一源節(jié)點(diǎn)自干擾項(xiàng)的第一源節(jié)的發(fā)射波束成形矩陣V₁：

$V_1=V_{11}^{\left(2\right)}$

將得到的U₁和V₁代入到第一源節(jié)點(diǎn)自干擾項(xiàng)式中，如下所示：即消除了第一源節(jié)點(diǎn)的自干擾。

步驟三，消除第二源節(jié)點(diǎn)的自干擾。

消除第二源節(jié)點(diǎn)的自干擾的方法主要有：迫零法ZF，最小均方誤差法MMSE，零空間投影法等，本實(shí)例采用零空間投影法，其步驟如下：

(3a)設(shè)計(jì)第二源節(jié)點(diǎn)波束成形矩陣U₂

(3a1)根據(jù)第二源節(jié)點(diǎn)的接收信號(hào)確定第二源節(jié)點(diǎn)的自干擾項(xiàng)：

第二源節(jié)點(diǎn)接收的接收信號(hào)y₂(n)如下式：

$y_2\left(n\right)=U_2^H{H}_{2r}^H{\mathrm{\βW}}_t{W}_r{H}_{1r}{V}_1{S}_1(n-\mathrm{\τ})+U_2^H{H}_{2r}^H{\mathrm{\βW}}_t{W}_r{n}_R(n-\mathrm{\τ})+U_2^H{H}_{22}{V}_2{S}_2\left(n\right)+U_2^H{n}_2\left(n\right)$

其中n₂(n)是第二源節(jié)點(diǎn)接收處的加性噪聲，其服從均值為0，方差為1的復(fù)高斯分布，是第二源節(jié)點(diǎn)的自干擾項(xiàng)，H₂₂是第二源節(jié)點(diǎn)的自干擾信道參數(shù)即第二源節(jié)點(diǎn)自干擾矩陣。

(3a2)對(duì)第二源節(jié)點(diǎn)自干擾矩陣H₂₂做如下奇異值分解：

$H_{22}=U_{22}{\mathrm{\Σ}}_{22}{V}_{22}^H=U_{22}\[{\mathrm{\Σ}}_{22}^{\left(1\right)},O_{N_{2r}\×(N_{2t}-N_{2r})}\]{\[V_{22}^{\left(1\right)},V_{22}^{\left(2\right)}\]}^H$

其中是H₂₂的左奇異矩陣，是H₂₂的右奇異矩陣，N_2r是第二源節(jié)點(diǎn)接收天線數(shù)，N_2t是第二源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射天線數(shù)。

(3a3)利用(3a2)中的左奇異矩陣U₂₂得到使第二源節(jié)點(diǎn)自干擾項(xiàng)的第二源節(jié)點(diǎn)的接收波束成形矩陣U₂

$U_2=U_{22}^H$

(3b)利用(3a2)中的右奇異矩陣V₂₂得到使第二源節(jié)點(diǎn)自干擾項(xiàng)的第二源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射波束成形矩陣V₂：

$V_2=V_{22}^{\left(2\right)}$

將得到的U₂和V₂代入到第二源節(jié)點(diǎn)自干擾項(xiàng)式中，如下所示：

即消除了第二源節(jié)點(diǎn)的自干擾。

步驟四，設(shè)計(jì)中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射波束成形矩陣W_t和接收波束成形矩陣W_r，消除中繼節(jié)點(diǎn)的自干擾。

(4a)根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)的接收信號(hào)和發(fā)射信號(hào)確定中繼節(jié)點(diǎn)的自干擾項(xiàng)：

中繼節(jié)點(diǎn)的接收信號(hào)y_r(n)如下式：

y_r(n)＝H_1rx₁(n)+H_2rx₂(n)+H_rrx_r(n)+n_R(n)

中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射信號(hào)x_r(n)如下式：

x_r(n)＝βW_tW_ry_r(n-τ)

＝βW_tW_r(H_1rV₁S₁(n-τ)+H_2rV₂S₂(n-τ)+H_rrx_r(n-τ)+n_R(n-τ))

＝βW_tW_r(H_1rV₁S₁(n-τ)+H_2rV₂S₂(n-τ)+H_rrβW_tW_ry_r(n-2τ)+n_R(n-τ))

其中x₁(n)是第一源節(jié)點(diǎn)經(jīng)過發(fā)射波束成形的發(fā)送信號(hào)，x₂(n)是第二源節(jié)點(diǎn)經(jīng)過發(fā)射波束成形的發(fā)送信號(hào)，x_r(n)是中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射信號(hào)，n_R(n)是中繼節(jié)點(diǎn)接收的加性噪聲，其服從均值為0，方差為1的復(fù)高斯分布,H_rr是中繼節(jié)點(diǎn)的自干擾信道參數(shù)即中繼節(jié)點(diǎn)自干擾矩陣，H_rrx_r(n)是y_r(n)中的是的自干擾項(xiàng)；

由于全雙工通信中，系統(tǒng)工作在同時(shí)同頻下，其接收信號(hào)的同時(shí)又會(huì)把接收到的信號(hào)發(fā)送出去，故將y_r(n)代入到x_r(n)中得到最終的自干擾項(xiàng)為W_rH_rrW_tW_ry_r(n-2τ)；

；

(4b)對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)的自干擾信道矩陣H_rr做如下奇異值分解：

$H_{rr}=U_{rr}{\mathrm{\Σ}}_{rr}{V}_{rr}^H,$

其中，U_rr是H_rr的左奇異矩陣，Σ_rr是由H_rr的奇異值組成的對(duì)角矩陣，V_rr是H_rr右奇異矩陣；

(4c)利用(4b)中的U_rr和V_rr矩陣，得到中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射波束成形矩陣W_t和接收波束成形矩陣W_r：

$W_r=D_{Rr}^T{U}_{rr}^H,$

W_t＝V_rrD_Rt

其中是行子集選擇矩陣，是列子集選擇矩陣，N_Rt是中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射天線數(shù)，N_Rr是中繼節(jié)點(diǎn)的接收天線數(shù)，是行子集選擇矩陣的秩，是列子集選擇矩陣的秩；

(4d)將W_t和W_r代入到中繼節(jié)點(diǎn)的自干擾項(xiàng)得到：

$W_r{H}_{rr}{W}_t=D_{Rr}^T{U}_{rr}^H{U}_{rr}{\mathrm{\Σ}}_{rr}{V}_{rr}^H{V}_{rr}{D}_{Rt}=D_{Rr}^T{\mathrm{\Σ}}_{rr}{D}_{Rt}={\mathrm{\Σ}}_{n=N_{Rr}+N_{Rt}-({\hat{N}}_{Rr}\×{\hat{N}}_{Rt})+1}^{\min \{N_{Rr},N_{Rt}\}}{\mathrm{\σ}}_{RR}^2\[n\]$

其中表示中繼自干擾矩陣H_rr的第n個(gè)奇異值的平方，(.)^T表示轉(zhuǎn)置矩陣；

(4e)通過(4c)中的行子集選擇矩陣和列子集選擇矩陣D_Rt，選擇出使中繼節(jié)點(diǎn)的自干擾項(xiàng)W_rH_rrW_t＝0的接收波束成形矩陣W_r和發(fā)射波束成形矩陣W_t如下：

W_r＝[u_r,k1 u_r,k2 ...u_r,ki ...u_r,kn]^H,

W_t＝[v_r,j1 v_r,j2 ...v_r,ji ...v_r,jn]，

其中u_r,k1 u_r,k2 ...u_r,kn是H_rr的左奇異向量，v_r,j1 v_r,j2 ...v_r,jn是H_rr的右奇異向量，下標(biāo)ki∈[k1,k2···kn]，ji∈[j1,j2···jn]，且ki≠ji；

至此完成中繼節(jié)點(diǎn)的自干擾消除；

(4f)計(jì)算雙向全雙工系統(tǒng)總的信道容量：

R＝(R₁+R₂)

其中，R₁是第一源節(jié)點(diǎn)端的信道容量，R₁＝log₂(1+SNIR₁)，R₂是第二源節(jié)點(diǎn)端的信道容量R₂＝log₂(1+SNIR₂)，SNIR₁第一源節(jié)點(diǎn)的信干擾比，SNIR₂是第二源節(jié)點(diǎn)的信干擾比。其中SNIR₂，SNIR₁分別如下式：

${\mathrm{SNIR}}_1=\frac{P_2\left|\right|U_1^H{H}_{1r}^H{\mathrm{\βW}}_t{W}_r{H}_{2r}{V}_2|{|}^2}{P_1\left|\right|U_1^H{H}_{11}{V}_1|{|}^2+|\left|U_1^H{H}_{1r}^H{\mathrm{\βW}}_t{W}_r\right|{|}^2{\mathrm{\σ}}_r^2+\left|\right|U_1^H|{|}^2{\mathrm{\σ}}_1^2}$

${\mathrm{SNIR}}_2=\frac{P_1\left|\right|U_2^H{H}_{2r}^H{\mathrm{\βW}}_t{W}_r{H}_{1r}{V}_1|{|}^2}{P_2\left|\right|U_2^H{H}_{22}{V}_2|{|}^2+|\left|U_2^H{H}_{2r}^H{\mathrm{\βW}}_t{W}_r\right|{|}^2{\mathrm{\σ}}_r^2+\left|\right|U_2^H|{|}^2{\mathrm{\σ}}_2^2}$

其中P₂是第二源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，||.||²表示F范數(shù)的平方，β是放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議系數(shù)，P₁是第一源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，是中繼節(jié)點(diǎn)的噪聲功率，是第一源節(jié)點(diǎn)的噪聲功率，是第二源節(jié)點(diǎn)的噪聲功率；

(4h)根據(jù)(4e)-(4f)，利用窮舉法得到(4d)中滿足W_rH_rrW_t＝0所有W_r，W_t的解集合，再按照容量最大化準(zhǔn)則從解集合里選擇一組最優(yōu)發(fā)射波束成形矩陣和最優(yōu)接收波束成形矩陣使系統(tǒng)的容量最大化，即：

$(W_t^{opt},W_r^{opt})=\arg \underset{W_t,W_r}{max}\left(R\right).$

仿真結(jié)果表明，本發(fā)明在最小化系統(tǒng)自干擾的同時(shí)可明顯提升系統(tǒng)的容量。

以上描述僅是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例，顯然對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，在了解了本發(fā)明的內(nèi)容和原理之后，都可能在不背離本發(fā)明的原理，結(jié)構(gòu)的情況下，進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變，但是這些基于本發(fā)明思想的修正仍在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。