[发明专利]MIMO交替中继系统中基于解码转发的干扰消除方法

摘要

本发明公开了一种MIMO交替中继系统中基于解码转发的干扰消除方法，主要解决MIMO系统的中继间干扰问题。其实现步骤是1)设置系统；2)根据所设置的系统，构建源节点在不同时隙发送到中继的经预编码矩阵处理后的混合信号矢量；3)中继接收到从源节点发送的信号并进行解码；4)设计预编码矩阵；5)目的节点接收中继发送的无干扰信号矢量。本发明避免了对系统节点天线数的奇偶性限制，减小了系统复杂性，并能达到系统的最大自由度。

主权项

一种MIMO交替中继系统中基于解码转发的干扰消除方法，包括如下步骤：1)系统设置:设MIMO系统包括一个源节点S、一个目的节点D和两个中继R1、R2，它们均配置M根天线，M>＝2，并且中继的传输方式为半双工；令时隙为奇数时，源节点S和第二中继R2发送信号，同时目的节点D接收第二中继R2发出的信号，第一中继R1接收源节点S发出的信号；令时隙为偶数时，源节点S和第一中继R1发送信号，同时目的节点D接收第一中继R1发出的信号，第二中继R2接收源节点S发出的信号；2)构建源节点S在不同时隙发送的混合信号矢量：2.1)在第一个时隙，将源节点S发送的信号表示为s1：s1＝x1＝[x11，x12，…x1i，…x1M]T,其中，x1i是源节点S在第一个时隙发送的第i个信号分量，i＝1,2…M，T表示矩阵转置；2.2)在第二个时隙，将源节点S发送的混合信号矢量表示为s2：s2＝A1B1(x2+x1)，其中，A1B1是源节点在时隙为偶数时的级联预编码矩阵，A1和B1均为M×M维矩阵；x2＝[x21,x22,…x2i，…x2M]T，x2i是源节点S在第二时隙发送的第i个有用信号分量，i＝1,2…M；2.3)在第三个时隙，将源节点S发送的混合信号矢量表示为s3：s3＝A2B2(x3+x2),其中，A2B2是源节点在时隙为奇数时的级联预编码矩阵，A2和B2均为M×M维矩阵，x3＝[x31,x32,…x3i，…x3M]T，x3i是源节点S在第三时隙发送的第i个有用信号分量，i＝1,2…M；3)根据步骤2)构建的源节点S发送的混合信号矢量，得到第一中继R1在第一个时隙接收的信号矢量yr1,1为：yr1,1＝H1x1+nr1,1,假设第一中继R1能够将x1正确解码并在第二时隙将x1进行传输,即第二时隙第一中继发送的信号矢量sr1,2表示为:sr1,2＝T1W1x1,则第二中继R2在第二个时隙接收的信号矢量yr2,2为：yr2,2＝H2s2+F1sr1,2+nr2,2＝H2A1B1x2+(H2A1B1+F1T1W1)x1+nr2,2其中，nr1,1是在第一时隙第一中继R1处的加性高斯白噪声，H1是源节点S到第一中继R1的M×M维平坦衰落信道矩阵，nr2,2是在第二时隙第二中继R2处的加性高斯白噪声，H2是源节点S到第二中继R2的M×M维平坦衰落信道矩阵，F1是从第一中继R1到第二中继R2的M×M维平坦衰落信道矩阵，T1W1是第一个中继R1处的级联预编码矩阵，T1和W1均为M×M维矩阵，H2A1B1x2是在第二中继R2处的有用信号矢量，(H2A1B1+F1T1W1)x1是在第二中继R2处的中继间干扰；4)设计源节点在时隙为偶数时的预编码矩阵A1、B1，第一中继R1处的预编码矩阵T1、W1，使第二中继R2处的中继间干扰(H2A1B1+F1T1W1)x1消除；5)根据步骤4)的设计,假设第二中继R2能够将x2正确解码并在第三时隙将x2进行传输,即第三时隙第二中继发送的信号矢量sr2,3表示为:sr2,3＝T2W2x2,则第一中继R1在第三个时隙接收的信号矢量yr1,3为：yr1,3＝H1s3+F2sr2,3+nr1,3＝H1A2B2x3+(H1A2B2+F2T2W2)x2+nr1,3其中,nr1,3是在第三时隙第一中继R1处的加性高斯白噪声，F2是从第二中继R2到第一中继R1的M×M维平坦衰落信道矩阵，T2W2是第二中继R2处的级联的预编码矩阵，T2和W2均为M×M维矩阵，H1A2B2x3是在第一中继R1处的有用信号矢量，(H1A2B2+F2T2W2)x2是在第一中继R1处的中继间干扰；6)按照与步骤4)中源节点在时隙为偶数时的预编码矩阵A1、B1，第一中继R1处的预编码矩阵T1、W1相同的设计方法，设计源节点在时隙为奇数时的预编码矩阵A2、B2，第二中继R2处的预编码矩阵T2、W2,使第一中继R1处的中继间干扰(H1A2B2+F2T2W2)x2消除；7)中继间干扰通过步骤4)、步骤6)消除后，目的节点D在第二个时隙的信号矢量yd,2和在第三个时隙的矢量yd,3为：yd,2＝G1sr1,2+nd,2＝G1T1W1x1+nd,2，yd,3＝G2sr2,3+nd,3＝G2T2W2x2+nd,3，其中，nd,2是在第二个时隙目的节点D处的加性高斯白噪声，G1是第一中继R1到目的节点D的M×M维平坦衰落信道矩阵，G1T1W1x1为接收到的来自第一中继R1的无中继间干扰的信号，nd,3是在第三个时隙目的节点D处的加性高斯白噪声，G2是第二中继R2到目的节点D的M×M维平坦衰落信道矩阵，G2T2W2x2为目的节点接收到的来自第二中继R2的无中继间干扰的信号。