基于空间映射的中继方法和装置制造方法及图纸

一种用于无线接入系统的基于空间映射的中继节点装置和方法，该中继节点装置设有：后向和前向的两个滤波单元、控制单元、信道状态信息获取及存储单元和空间映射单元。中继传输方法是：后向和前向滤波单元根据两个信道当前状态信息分别生成接收滤波矩阵和发射预处理矩阵后，都将其传送给空间映射单元；后向滤波单元根据该接收滤波矩阵对上一跳节点发送信号进行滤波，将生成的Ｎ个第一信号传送给空间映射单元；空间映射单元则用其生成的空间映射矩阵将接收的Ｎ个第一信号映射为对应的Ｎ个第二信号后，传送到前向滤波单元；前向滤波单元根据发射预处理矩阵对Ｎ个第二信号进行发射预处理后，放大转发到下一跳节点。本发明专利技术能够改善系统传输性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无线通信系统的中继传输技术，确切地说，涉及一种基于空间映射的中继方法和装置，属于无线通信

技术介绍
随着各种移动新技术的应用，全球移动通信的用户数量和移动数据的业务量都在 迅速增长，这种增长在带来收益的同时，也带来一些必须解决的新问题增加系统容量和提 高频谱资源利用率。因此，如何利用有限的频谱资源为更多的用户提供更全面的服务，就成 为现阶段业内科技人员关注的重要问题之一 。 传统蜂窝系统的频谱资源缺乏，小区边缘用户的需求经常得不到满足，数据传输 速率小。下面介绍两项能用于解决现阶段面临的问题的相关技术。 Relay技术为解决移动通信系统面临的上述问题，采用中继(Relay)技术的宽带 无线接入迅速成为无线通信领域的研究热点。在蜂窝小区中，应用Relay技术可以提高基 站和位于小区边缘的终端之间的链路性能，在热点(adhoc)场景下，Relay技术的应用可以 拓宽通信范围。得益于分布式天线增益和分集增益，Relay技术可以使源节点和目标节点之 间的容量呈对数型增长。因此，中继技术不仅能够提高系统容量，扩大小区覆盖范围，而且 成本低，灵活性好，因此，如何把中继技术应用于MT-Advanced系统已成为新的研究热点。 MIM0技术下一代无线通信系统要为用户提供传输速率更高和质量更好的服务， 必须大幅提高系统容量，因此有限的无线频谱资源迫使下一代无线通信技术必须极大地提 高频谱利用率。多输入多输出(MIM0)天线技术能够适应未来无线通信技术的发展要求，近 年来得到迅猛发展。MIMO技术是在发射端和接收端分别使用多个天线发送信号和接收信号 的无线通信技术。目前的理论已经证明MMO技术通过收发两端使用多个天线，可以抑制 信道衰落，大幅度提高信道的容量、覆盖范围和频谱利用率，从而极大地提高无线通信系统 的传输性能和信道容量。 参见图l，介绍与本专利技术最为接近的现有技术-多天线中继系统。上一跳节点S与 中继结点R之间为第一信道，中继节点R到下一跳节点D之间为第二信道。两个信道都服 从瑞利单径分布。中继节点设有后向滤波单元和前向滤波单元。这两个滤波单元可以分别 应用各自的滤波方式，使系统的整体传输性能变得更好。 但是，这种中继系统的不足之处是没有对通信系统的整体传输性能进行优化。因 此，如何对其进行改进就成为业内科技人员关注的新焦点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种用于无线通信系统的基于空间映射中继的传 输方法和装置，本专利技术是根据中继系统中的两个信道的实时状态信息，并结合中继节点的 前向滤波单元和后向滤波单元的相关信息，采用相应法则在后向滤波单元和前向滤波单元 之间生成预设的空间映射矩阵，以提升系统的整体传输性能。 为了达到上述目的，本专利技术提供了一种用于无线接入系统的基于空间映射的中继 节点装置，设有后向滤波单元和前向滤波单元；其特征在于，该装置还设有控制单元、信 道状态信息获取及存储单元和空间映射单元，其中， 控制单元，作为该装置的控制中心，用于接收上一跳节点发送的是否采用线性预 编码的信令，藉此控制后向滤波单元是否启用预编码接收；并控制后向滤波单元和前向滤 波单元各自采用的滤波方式，以及向空间映射单元发送触发信号； 空间映射单元，根据控制单元的触发信号分别从信道状态信息获取及储存单元、 后向滤波单元和前向滤波单元得到的信道状态信息、接收滤波矩阵和发射预处理矩阵，生 成空间映射矩阵，使得来自后向滤波单元的N个第一信号经由该空间映射矩阵被映射为对 应的N个第二信号，再发送给前向滤波单元；该N个第二信号是该空间映射矩阵和N个第一 信号的乘积，N为上一跳节点发送的数据流个数； 信道状态信息获取及存储单元，用于动态获取、周期更新并分别存储上一跳节点 与中继节点之间的第一信道的当前状态信息和中继节点与下一跳节点之间的第二信道的 当前状态信息，并将该两个信道的当前状态信息分别传送给后向滤波单元、前向滤波单元 和空间映射单元。 为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种采用本专利技术基于空间映射的中继节点装 置的中继传输方法，其特征在于，包括下列操作步骤 (1)中继节点各单元执行初始化操作，准备接收上一跳节点的发送信号； (2)后向和前向滤波单元根据两个信道的当前状态信息分别生成接收滤波矩阵和发射预处理矩阵，并将其传送给空间映射单元；后向滤波单元根据该接收滤波矩阵对上一跳节点的发送信号进行滤波，并将生成的N个第一信号传送给空间映射单元； (3)空间映射单元根据上述信息生成空间映射矩阵，并利用该空间映射矩阵将接收的N个第一信号映射为对应的N个第二信号后，传送到前向滤波单元； (4)前向滤波单元根据发射预处理矩阵对N个第二信号进行发射预处理后，放大转发到下一跳节点。 本专利技术的创新优点是在设有前向和后向两个滤波单元的中继节点装置中，再增设 空间映射单元、控制单元和信道状态信息获取及存储单元，藉由所述各个单元的配合，使得 系统传输性能获得整体改善和提升。 本专利技术的中继节点能够根据信道状态变化，实时调整后向滤波单元的接收滤波矩 阵和前向滤波单元的发射预处理矩阵，并根据两个信道的当前状态、接收滤波矩阵和发射 预处理矩阵生成空间映射矩阵；其中，根据发射预处理矩阵的状态能够生成两种空间映射 矩阵。而且，中继节点能够对接收信号的变化进行自适应的调整，利用空间映射矩阵建立起 接收滤波处理后的多个并行信号与发射预处理前的多个并行信号之间的动态映射关系，从 而有效解决了放大转发模式下的噪声放大问题，提升多天线中继系统可靠性和有效性。附图说明 图1是本专利技术信号中继传输方法应用场景多天线中继系统结构示意图。 图2是本专利技术基于空间映射的中继节点装置结构示意图。 图3是本专利技术基于空间映射的中继传输方法操作步骤流程图。6 图4是本专利技术中继传输方法中的信号传递顺序示意图。 图5是上一跳节点进行线性预编码操作时的无线通信中继系统的结构示意图。 图6是本专利技术第一实施例(当GfG^I^时)的系统中断概率试验结果数据比较 图。 图7是本专利技术第一实施例(当GfG; ^时)的系统信道容量试验结果数据比较 图。 图8是本专利技术第一实施例(当GfG2 =1 时)的系统中断概率试验结果数据比较 图9是本专利技术第一实施例(当GfG, =^时)的系统信道容量试验结果数据比较具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术作进一步 的详细描述。 参见图2，介绍本专利技术用于无线接入系统的基于空间映射的中继节点装置的结构 组成，该装置设有后向滤波单元、前向滤波单元、控制单元、信道状态信息获取及存储单元 和空间映射单元，其中， 后向滤波单元，用于接收控制单元发送的是否启用预编码接收的信令，若上一跳 节点使用预编码，则先利用第一信道矩阵和信道预编码矩阵的乘积生成等效第一信道矩 阵，再依据该等效第一信道矩阵和控制单元设定的滤波方式生成接收滤波矩阵；若上一跳 节点未使用预编码，则直接利用第一信道矩阵和控制单元设定的滤波方式生成接收滤波矩 阵；然后，将该接收滤波矩阵传送给空间映射单元，并按照该接收滤波矩阵对其接收的上一 跳节点发送信号进行滤波，生成N个第一信号后，将该N个第一信号传送给空间映射单元。 前向滤波单元，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无线接入系统的基于空间映射的中继节点装置，设有：后向滤波单元和前向滤波单元；其特征在于，该装置还设有：控制单元、信道状态信息获取及存储单元和空间映射单元，其中，控制单元，作为该装置的控制中心，用于接收上一跳节点发送的是否采用线性预编码的信令，藉此控制后向滤波单元是否启用预编码接收；并控制后向滤波单元和前向滤波单元各自采用的滤波方式，以及向空间映射单元发送触发信号；空间映射单元，根据控制单元的触发信号分别从信道状态信息获取及储存单元、后向滤波单元和前向滤波单元得到的信道状态信息、接收滤波矩阵和发射预处理矩阵，生成空间映射矩阵，使得来自后向滤波单元的Ｎ个第一信号经由该空间映射矩阵被映射为对应的Ｎ个第二信号，再发送给前向滤波单元；该Ｎ个第二信号是该空间映射矩阵和Ｎ个第一信号的乘积，Ｎ为上一跳节点发送的数据流个数；信道状态信息获取及存储单元，用于动态获取、周期更新并分别存储上一跳节点与中继节点之间的第一信道的当前状态信息和中继节点与下一跳节点之间的第二信道的当前状态信息，并将该两个信道的当前状态信息分别传送给后向滤波单元、前向滤波单元和空间映射单元。

【技术特征摘要】
一种用于无线接入系统的基于空间映射的中继节点装置，设有后向滤波单元和前向滤波单元；其特征在于，该装置还设有控制单元、信道状态信息获取及存储单元和空间映射单元，其中，控制单元，作为该装置的控制中心，用于接收上一跳节点发送的是否采用线性预编码的信令，藉此控制后向滤波单元是否启用预编码接收；并控制后向滤波单元和前向滤波单元各自采用的滤波方式，以及向空间映射单元发送触发信号；空间映射单元，根据控制单元的触发信号分别从信道状态信息获取及储存单元、后向滤波单元和前向滤波单元得到的信道状态信息、接收滤波矩阵和发射预处理矩阵，生成空间映射矩阵，使得来自后向滤波单元的N个第一信号经由该空间映射矩阵被映射为对应的N个第二信号，再发送给前向滤波单元；该N个第二信号是该空间映射矩阵和N个第一信号的乘积，N为上一跳节点发送的数据流个数；信道状态信息获取及存储单元，用于动态获取、周期更新并分别存储上一跳节点与中继节点之间的第一信道的当前状态信息和中继节点与下一跳节点之间的第二信道的当前状态信息，并将该两个信道的当前状态信息分别传送给后向滤波单元、前向滤波单元和空间映射单元。2. 根据权利要求l所述的装置，其特征在于所述后向滤波单元的功能是接收控制单 元发送的是否启用预编码接收的信令，若上一跳节点使用预编码，则先利用第一信道矩阵 和信道预编码矩阵的乘积生成等效第一信道矩阵，再依据等效第一信道矩阵和控制单元设 定的滤波方式生成接收滤波矩阵；若上一跳节点未使用预编码，则直接利用第一信道矩阵 和控制单元设定的滤波方式生成接收滤波矩阵；然后，将该接收滤波矩阵传送给空间映射 单元，并按照该接收滤波矩阵对其接收的上一跳节点发送信号进行滤波，生成N个第一信 号后，将该N个第一信号传送给空间映射单元。3. 根据权利要求l所述的装置，其特征在于所述前向滤波单元的功能是由第二信道 矩阵和控制单元设定的滤波方式生成发射预处理矩阵，并将该发射预处理矩阵返回空间映 射单元，以及采用该发射预处理矩阵对其接收的来自空间映射单元的N个第二信号进行发 射预处理，然后放大转发到下一跳节点。4. 一种采用权利要求1所述的基于空间映射的中继节点装置的中继传输方法，其特征 在于，包括下列操作步骤(1) 中继节点各单元执行初始化操作，准备接收上一跳节点的发送信号；(2) 后向和前向滤波单元根据两个信道的当前状态信息分别生成接收滤波矩阵和发射 预处理矩阵，并将其传送给空间映射单元；后向滤波单元根据该接收滤波矩阵对上一跳节 点的发送信号进行滤波，并将生成的N个第一信号传送给空间映射单元；(3) 空间映射单元根据上述信息生成空间映射矩阵，并利用该空间映射矩阵将接收的 N个第一信号映射为对应的N个第二信号后，传送到前向滤波单元；(4) 前向滤波单元根据发射预处理矩阵对N个第二信号进行发射预处理后，放大转发 到下一跳节点。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述步骤(1)进一步包括下列操作内容(11)控制单元接收到上一跳节点发送的是否启用预编码接收的信令，判定上一跳节点使用预编码时，告知后向滤波单元对接收的上一跳节点发送信号进行预编码接收；否则，告知后向滤波单元对接收的上一跳节点发送信号不执行预编码接收；(12) 控制单元控制后向滤波单元和前向滤波单元分别采用各自的滤波方式，并向空间 映射单元发送触发信号；(13) 信道状态信息获取及存储单元分别获取和存储上一跳节点和中继节点之间的第 一信道的当前状态信息和中继节点和下一跳节点之间的第二信道的当前状态信息。6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述步骤(2)进一步包括下列操作内容(21) 后向滤波单元接收到启用预编码接收的信令时，根据来自信道状态信息获取及储 存单元的第一信道的当前状态信息生成第一信道矩阵，由第一信道矩阵和预编码矩阵的乘 积生成等效第一信道矩阵，再依据该等效第一信道矩阵和控制单元设定的滤波方...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑侃，龙航，旷婧华，申山山，王文博，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]