技術特征：

1.一種最大化系統(tǒng)容量的雙向全雙工MIMO中繼自干擾消除方法，包括：

(1)采用最小均方誤差信道估計方法估計如下信道參數(shù)：

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

(2)采用零空間投影法設計第一源節(jié)點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)點的自干擾；

(3)采用零空間投影法設計第二源節(jié)點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)點的自干擾；

(4)設計中繼節(jié)點的發(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)點的自干擾：

(4a)對中繼節(jié)點的自干擾信道H_rr進行如下奇異值分解：

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

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：

$W_r=D_{Rr}^T{U}_{rr}^H,W_t=V_{rr}{D}_{Rt},$

(4c)根據(jù)(4a)和(4b)得到中繼節(jié)點的自干擾項表達式：

$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}-\left({\hat{N}}_{Rr}\×{\hat{N}}_{Rt}\right)+1}^{\min \left\{N_{Rr},N_{Rt}\right\}}{\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)點的發(fā)射天線數(shù)，N_Rr是中繼節(jié)點的接收天線數(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個奇異值的平方，(.)^H表示共軛轉置矩陣，(.)^T表示轉置矩陣；

(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)點的自干擾項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,k1u_r,k2...u_r,ki...u_r,kn]^H,W_t＝[v_r,j1v_r,j2...v_r,ji...v_r,jn]

其中u_r,k1u_r,k2...u_r,kn是H_rr的左奇異向量，v_r,j1v_r,j2...v_r,jn是H_rr的右奇異向量，下標ki∈[k1,k2···kn]，ji∈[j1,j2···jn]，且ki≠ji；

(4e)計算雙向全雙工系統(tǒng)總的信道容量：R＝(R₁+R₂)，其中R₁是第一源節(jié)點端的信道容量，R₁＝log₂(1+SNIR₁)，R₂是第二源節(jié)點端的信道容量R₂＝log₂(1+SNIR₂)，SNIR₁第一源節(jié)點的信干擾比，SNIR₂是第二源節(jié)點的信干擾比。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)點的發(fā)射功率，||.||²表示F范數(shù)的平方，β是放大轉發(fā)協(xié)議系數(shù)，P₁是第一源節(jié)點的發(fā)射功率，是中繼節(jié)點的噪聲功率，是第一源節(jié)點的噪聲功率，是第二源節(jié)點的噪聲功率；

(4f)根據(jù)(4d)和(4e)，利用窮舉法得到(4d)中滿足中繼節(jié)點自干擾項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：

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

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中步驟(2)中采用零空間投影法設計第一源節(jié)點的接收波束成形矩陣U₁和發(fā)射波束成形矩陣V₁來消除第一源節(jié)點的自干擾，按如下步驟進行：

(2a)配置第一源節(jié)點的發(fā)射天線數(shù)目大于其接收天線數(shù)目，第一源節(jié)點的自干擾項為對第一源節(jié)點的自干擾信道H₁₁進行如下奇異值分解：

$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H₁₁是第一源節(jié)點的自干擾矩陣，U₁₁是H₁₁的左奇異矩陣，V₁₁是H₁₁的右奇異矩陣，∑₁₁是由H₁₁的奇異值組成的對角矩陣，(.)^H表示共軛轉置矩陣，Ο是由0值組成的N_1r×(N_1t-N_1r)維的零矩陣，N_1r是第一源節(jié)點的接收天線數(shù)，N_1t是第一源節(jié)點的發(fā)射天線數(shù)；

(2b)利用(2a)中的左奇異矩陣U₁₁得到使第一源節(jié)點自干擾項的第一源節(jié)點的接收波束成形矩陣U₁：

$U_1=U_{11}^H;$

(2c)利用(2a)中的右奇異矩陣V₁₁得到使第一源節(jié)點自干擾項第一源節(jié)點的發(fā)射波束成形矩陣V₁:

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

3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中步驟(3)中采用零空間投影法設計第二源節(jié)點的接收波束成形矩陣U₂和發(fā)射波束成形矩陣來消除第二源節(jié)點的自干擾V₂，按如下步驟進行：

(3a)配置第二源節(jié)點的發(fā)射天線數(shù)目大于其接收天線數(shù)目，第二源節(jié)點的自干擾項為對第二源節(jié)點的自干擾信道H₂₂進行如下奇異值分解：

$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，U₂₂是H₂₂的左奇異矩陣，V₂₂是是H₂₂的右奇異矩陣，∑₂₂是由H₂₂的奇異值組成的對角矩陣，Ο是由0值組成的N_2r×(N_2t-N_2r)維的零矩陣，N_2r是第二源節(jié)點的接收天線數(shù)，N_2t是第二源節(jié)點的發(fā)射天線數(shù)；

(3b)利用(3a)中的左奇異矩陣U₂₂得到使第二源節(jié)點自干擾項的第二源節(jié)點的接收波束成形矩陣U₂：

$U_2=U_{22}^H;$

(3c)利用(3a)中的右奇異矩陣V₂₂得到使第二源節(jié)點自干擾項的第二源節(jié)點的發(fā)射波束成形矩陣V₂：

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