[发明专利]多用户MIMO中继系统的信息传输方法

说明书

本发明涉及一种多用户MIMO中继系统的信息传输方法，包括：第一用户根据CSI设置预编码矩阵，预编码矩阵中设置有旋转因子矩阵K，旋转因子矩阵用于对信道矩阵做奇异值分解时在特征方向的对齐空间中选择对齐方向；第一用户根据预编码矩阵对预发送信息进行处理形成发送矩阵，并将发送矩阵发送给中继；第一用户接收由中继发送的广播信号；第一用户根据预编码矩阵对广播信号进行处理以获取多个第二用户发送的信息。本发明通过采用SVD分解，设计特征方向对齐预编码和旋转因子矩阵，同时采用简单的ZF译码算法解码，使得在传输信道相关性较强时，有效改善译码性能；同时具有物理层安全传输特性。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种多用户MIMO中继系统的信息传输方法。

背景技术

多输入多输出(Multiple-Input Multiple Output，简称MIMO)和中继技术作为第三代移动通信技术(3G)及第四代移动通信技术(4G)的重要技术手段得到了广泛的重视，能够有效扩大网络覆盖范围，提高网络服务质量。通过用户和中继安装多天线，发挥MIMO分集，空间复用等优点提高系统传输性能是改善通信系统的重要手段。

许多信号处理的方法被用于多用户MIMO中继系统中以消除共信道干扰带来的影响从而获得更好的传输效率。采用迫零(Zero-Forcing，检测ZF)译码算法时，当传输信道的独立性较差，会遇到计算结果对初始数据的微小扰动很敏感的问题，这类问题在矩阵论上被归结为病态矩阵。信道矩阵的病态程度是依据矩阵的条件数进行判定，条件数越大，矩阵越病态。

现有技术中，专利号为ZL201010199529.2，专利名称为《MIMO中继广播系统的信息处理方法》中，利用训练序列采用线性处理设计了MIMO中继系统中的线性传输方案。该技术在系统自由度和译码复杂度等性能上均获得了一定得改善，系统传输质量得以提升。另外，技术文献Cadambe V R,Jafar S A.“Interference alignment and degrees of freedomof the K-user interference channel,”Information Theory,IEEE Transactions on,54(8):3425-3441,2008.(“K用户干扰信道的干扰对齐和系统自由度”IEEE信息论期刊，第54卷，第8期，页码：3245-3441,2008)中，在信号处理时采用干扰对齐的方法使得系统自由度提高，但是对于每个用户却只能装备一根天线。再者，Lee,N.,J.-B.Lim,and H.Chun,“Degrees of freedom of the MIMO Y channel:Signal space alignment for networkcoding,”IEEE Trans.Inform.Theory,Vol.56,No.7,3332-3342,Jul.2010.(“MIMO Y信道的系统自由度：采用信号空间对齐的网络编码”IEEE信息论期刊，第56卷，第7期，页码：3332-3342,2010)，该文改进了干扰对齐而提出了信号空间对齐，进一步提高了系统自由度并适用于多天线网络，但信号空间对齐对于用户及天线数目有着极高的限制要求，实用性不高，同时未能涉及物理层安全性。再者，技术文献Tao Yang,Xiaojun Yuan,Li Ping,IainB.Collings and Jinhong Yuan,“A new eigen-direction alignment algorithm forphysical-layer network coding in MIMO two-way relay channels”,Proceedings ofthe 2011 IEEE International Symposium on Information Theory-ISIT,p 2253-7,2011(“MIMO双向中继信道下一种新的基于特征方向对齐的网络编码方案”IEEE国际信息论会议，2011)中提出了利用特征方向对齐的信号处理方法，改进了信号空间对天线数目的限制要求，但是该文只适用于双向中继系统，并不能适用于多用户多向中继信道传输。