本发明专利技术提供了一种基于联合特征值分解的多天线双向中继压缩转发方法，本发明专利技术采用拉格朗日优化方法，首先写出拉格朗日函数，然后利用KKT条件求解，基于KLT变换的能量集中性和最佳特性，并采用联合近似特征值分集，目的是用相同的酉矩阵同时分解多个矩阵，中继节点对接收到的信号首先进行KLT变换，再进行矢量量化,其基本思想是将若干个标量数据组成的一个矢量，在矢量空间给以整体量化，从而压缩了数据并尽可能的减少信息损失，利用拉格朗日优化方法，得到最优的压缩噪声矢量，增加和速率。本发明专利技术实质是给信道条件好的信道分配小功率的量化噪声。改进的压缩转发方法可以提高系统速率性能。在不对称的双向中继信道中，提高速率性能的优点更加突出。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
中继传输技术（Relaying)是LTE系统的关键技术之一，受到了研究人员的广泛关 注。初期，关于中继通信系统的研究主要是围绕单向中继技术（One-wayrelaying)展开的。 然而，在半双工工作方式下，单向中继需要四个时隙完成下行链路（即基站到移动终端） 和上行链路（即移动终端到基站）的信息互传。采用了物理层网络编码（Physical-layer networkcoding)之后，中继节点不仅可以转发数据，还具有处理数据的能力，从而能够 在两个或三个时隙内完成上行链路和下行链路的完整互传，称之为双向中继（Two-way relaying)，比单向中继系统的四个时隙大大地提高了频谱效率。 在双向中继中，应用物理层网络编码技术之后，文献提出了双向中继的放大 转发协议，即中继节点将接收到的叠加信号先线性放大再转发给两个源节点。文献 研究了多天线双向中继信道放大转发传输协议。在双向中继解码转发协议中，中继节点首 先从接收信号中完全解码两个源节点的信息，此时需要满足和速率约束，接着进行重新联 合编码再发送。文献分析了单天线双向中继信道的解码转发协议。文献研究 了多天线双向中继信道的解码转发中继协议。因为压缩转发协议的可达速率域介于放大转发和解码转发之间，其渐进高信噪比 下的分集-复用折衷增益性能是最优的。而且压缩转发要比解码转发容易实现，所以压 缩转发协议值得进一步研究。目前，大多数压缩转发是基于Wyner-Ziv编码方法。文献 研究了单向中继压缩转发协议。文献分析了双向中继信道的压缩转发协 议的可达速率域。文献研究了多天线单向中继信道系统的基于卡洛南-洛伊变换 (Karhunen-LoeveTransform，KLT)的压缩转发协议。 上述提及的文献如下： RankovB.andffittnebenA.,^Spectralefficientprotocolsfor half-duplexfadingrelaychannels'，，IEEEJournalonSelectedAreasin Comm. ,Feb. 2007, 25 (2) UngerT.andKleinA. ,"Lineartransceiverfiltersforrelaystations withmultipleantennasinthetwo-wayrelaychannel''，in16th1STMobileand WirelessCommunicationsSummit,Budapest,Hungary,Jul. 2007. ZhangR. ,LiangY.C. ,ChaiC.C. ,etal. ,^Optimalbeamformingfor Two-waymulti-antennarelaychannelwithanaloguenetworkcoding'IEEEJournal Selec.Areas.InComm. ,Jun. 2009, 27 (5). OechteringT.J. ,SchnurrC. ,BjelakovicI. ,etal. ,Broadcast capacityregionoftwo-phasebidirectionalrelaying''，IEEETrans.Inf. Theory,Jan. 2008, 54(1). XieL.L.，"Networkcodingandrandombinningformulti-user channels"，inProc.IEEE10thCanadianWorkshoponInf.Theory,Jun. 2007,85-88.HammerstormI.，KuhnM.，EsliC.，etal.，"MIM0two-wayrelayingwith transmitCSIattherelay''，inProc.IEEESignalProc.Adv.WirelessComm. (SPAWC),Jun. 2007.WyrembelskiR.F.，OechteringT.J.，BjelakovicI.，etal.，"Capacityof GaussianMIM0bidirectionalbroadcastchannels"，inProc.IEEEISIT,Jul. 2008. UppalM.，LiuZ.，StankovicV.，etal.，"Compress-forwardcodingwith BPSKmodulationforthehalf-duplexGaussianrelaychannel"，IEEETrans.Signal Processing,Nov. 2009, 57 (11). A.ChakarabartiA. ,BaynastA.S.andAazhangB. , "Half-duplex estimate-and-forwardrelaying:Boundsandcodedesign"，in ISIT,Jul. 2006, 1239-1243. HuR.andLiJ. ,"Practicalcompress-and-forwardinuser cooperation:ffyner-zivcooperation"，inISIT,Jul. 2006.GunduzD.，NayakJ.，andTuncelE.，"Wyner-zivcodingoverbroaddast channelsusinghybriddigital/analogtransmission"，inISIT,2008. GunduzD.，TuncelE.，andNayakJ.，"Rateregionsfortheseparated two-wayrelaychannel"，in46thAnnualallertonconference, 2008. SimoensS.，Munoz0?，VidalJ.，etal.，"OntheGaussianMIM0 relaychannelwithfullchannelstateinformation^,IEEETrans.Signal Processing,Mar. 2009. SimoensS. ,Munoz0. ,VidalJ. ,etal. , "Compress-and-forward cooperativeMIM0relayingwithfullchannelstateinformation"，IEEETrans. SignalProcessing,Feb. 2010, 58 (2). 在多天线双向中继通信系统中，原有的单天线系统的中继传输协议不能完全利用 多天线特性，使多天线系统的很多优点无法体现出来，降低了系统性能。因此，在多天线系 统中，如何设计出新型中继转发协议就称为了一个重要课题。近年来，关于多天线双向中继 的传输协议研究最多的是放大转发。多篇论文研究了多天线双向中继放大转发的预编码设 计，一种是仅在中继节点进行预编码设计，另一种是可以将中继节点和两个源节点上的预 编码进行联合设计。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于联合特征值分解的多天线双向中继压缩转发方 法，能够提高系统速率性能。 为解决本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于联合特征值分解的多天线双向中继压缩转发方法，其特征在于，包括：首先把一个信息交换周期的时间归一化,则在第一个时隙，即多址时隙，两个源节点S1和S2同时发送信号给中继节点R，将多址时隙的时间表示为t,0≤t≤1，这里t叫做时隙分配系数，在第二个时隙，也就是广播时隙，在余下的时间1‑t内，中继节点R广播信号给两个源节点S1和S2，时隙分配参数t可变，但是在具体地优化过程中是一个给定的常数；在多址时隙内，中继节点R的接收信号为如下公式(1)yr=EHx1+EFx2+nr.---(1)]]>其中，x1和x2表示两个源节点S1和S2的发送信号矢量，yr表示R的接收信号矢量，nr表示R的接收噪声矢量；中继节点R对接收矢量yr进行压缩处理，得到一个压缩后的信号为每个源节点都将自己的发送信号作为自信息，压缩过程简单建模为如下公式(2)y^r=yr+q,---(2)]]>公式(2)中，q是一个量化噪声矢量，为复加性高斯白噪声，分布为CN(0,Nq)，将一一映射到一个索引矢量wr，然后，中继节点R选择合适的码本，将索引wr编码为发送信号xr，因此，在广播时隙中，中继节点R发送xr到两个源节点S1和S2，两个源节点的接收信号分别为如下公式(3)和(4)y1=EHTxr+n1,---(3)]]>y2=EFTxr+n2.---(4)]]>其中，xr为中继节点R的发送信号矢量，y1和y2为S1和S2的接收信号矢量，n1和n2为S1和S2的接收噪声矢量；两个源节点接收信号后，首先解码出xr，从而获取相应的索引wr，进一步得到然后，每个源节点利用自信息从中解码出目标信号，多天线双向中继信道压缩转发的优化过程是以和速率最大化为目标函数，设计一个最优的具有mr×mr维协方差矩阵Nq的量化噪声矢量q，多天线双向中继信道压缩转发的可达速率域是由所有的可达速率对(R1,R2)所围成的范围为如下公式(5)，R1,R2表示两个源节点S1和S2的可达速率：R1≤tI(x1;y^r|x2)R2≤tI(x2;y^r|x1)s.t.tI(yr;y^r|x1)≤(1-t)I(xr;y1)tI(yr;y^r|x2)≤(1-t)I(xr;y2).---(5)]]>式中，I(；)表示信道容量的计算，两个不等式约束目的是能够可靠地将索引wr和压缩信号之间的互信息传输给两个源节点S1和S2；把公式(5)应用到高斯信道中，将两个源节点的和速率作为目标函数，将此优化问题用数学表示为如下公式(6)：式中，上角标表示共轭转置，det表示计算矩阵的行列式，max表示计算式的最大值，表示Nq为正定矩阵，s.t.是subject to的缩写，受约束的意思，Nq表示量化噪声矢量q的协方差矩阵，表示定义为，a和b是常数，表示广播时隙的瞬时信道容量；针对公式(6)进行求解。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林晓晨，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海;31
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