一种双向中继MIMO系统的矩阵信道并行化方法技术方案

技术编号:8961085 阅读:248 留言:0更新日期:2013-07-25 20:16
本发明专利技术公开了一种双向中继MIMO系统的矩阵信道并行化方法,鉴于传统并行化算法设计出的中继与用户接收矩阵会严重放大噪声影响系统性能的问题,使用了联合酉三角分解方法,设计出具有酉矩阵性质的中继与用户接收矩阵,并在用户发射端进行脏纸编码,配合接收端进行连续干扰消除完成矩阵信道并行化。采用本发明专利技术的双向中继MIMO系统,不会放大中继处噪声,可有效抑制中继处噪声对系统速率的影响,提升系统性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
,更为具体地讲,涉及一种双向中继MMO(Multiple-1nput Multiple-Output,多输入多输出)系统的矩阵信道并行化方法。
技术介绍
与传统单向中继系统不同,利用ANC (Analog-Network-Coding,模拟网络编码)技术,双向中继MMO系统可以在两个时隙内完成用户间的通信过程。附图说明图1是双向中继MMO系统接入与广播时隙系统框图。如图1所示,第一个时隙为接入时隙,两个用户同时将信号发送到中继节点,H1是接入时隙用户I到中继间的信道矩阵,H2是接入时隙用户2到中继间的信道矩阵;第二个时隙为广播时隙,中继将第一个时隙接收到的混合信号广播到两个用户,G1是广播时隙中继到用户I间的信道矩阵,G2是广播时隙中继到用户2间的信道矩阵。利用ANC,每一个用户都知道一定的信道信息与自身发送的信号,所以用户间的自干扰可以很容易的被消除,从而完成通信过程。对比于单向中继系统需要四个时隙完成信息交互,双向中继系统只需要两个时隙,因此成倍的提升了系统的频谱利用率。已有的双向中继系统方法分为两类:第一种,直接采用矢量迭代运算,求出中继与用户矩阵,该方法涉及到非凸的矢量优化问题,复杂度过高,普通中继不能满足其计算要求。第二种,基于第一种复杂度过高、不具备工程价值的情况下提出的更实际更有价值的方法,主要思想是利用并行化的方法,将矢量迭代运算简化为标量优化问题,极大的降低了算法的复杂度。图2是现有并行化方法示意图。如图2所示,现有并行化方法采用GSVD(Generalized Singular Value Decomposition,广义奇异值分解)将等效矩阵信道转化为并行信道。通过分解信道矩阵H1和H2得到用户i(i = 1,2)发射预编码矩阵 Α 和中继矩阵的接收部分矩阵Vf1 进而得到广播时隙用户i处的接收矩阵V:。现有并行化方法中,虽然用户与中继处的预编码矩阵完成了矩阵信道的并行化,但是因为中继矩阵的接收部分矩阵Vf1与用户接收矩阵V/不是酉矩阵,会改变噪声的统计特性,一般来说会导致中继与用户处的噪声放大,尤其是中继处噪声放大之后会严重影响整个系统的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足,提供一种双向中继MIMO系统的矩阵信道并行化方法,采用联合酉三角分解将等效矩阵信道转化为并行信道,使中继与用户接收矩阵具有酉矩阵的性质,避免放大噪声,提高双向中继系统的性能。为实现上述专利技术目的,本专利技术双向中继MMO系统的矩阵信道并行化方法,其特征在于包括以下步骤: (I )、接入时隙时,用户I到中继间的信道矩阵H1为Hi1 X I维矩阵,其中Hi1为用户I天线数,I为中继天线数;接入时隙用户2到中继间的信道矩阵H2为m2Xl维矩阵,其中Hi2为用户2天线数,系统天线配置为Hl1, Hl2彡1,对信道矩阵H1和H2采用联合酉三角分解得到:本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种双向中继MIMO系统的矩阵信道并行化方法,其特征在于包括以下步骤:(1)、接入时隙时,用户1到中继间的信道矩阵H1为m1×l维矩阵,其中m1为用户1天线数,l为中继天线数;接入时隙用户2到中继间的信道矩阵H2为m2×l维矩阵,其中m2为用户2天线数,系统天线配置为m1,m2≥l,对信道矩阵H1和H2采用联合酉三角分解得到:Hi=TΓiQiH,i=1,2其中Qi与T是酉矩阵,为Qi的共轭转置矩阵,Γi是上三角矩阵;构建用户i的预编码矩阵其中为对角矩阵,是用户i处的功率分配矩阵;在两个用户发射端分别对待发送信号si进行预编码和污纸编码,得到发送信号中继处接收到的信号为:yrDPC=ΔΓ1ΛU1s1+ΔΓ2ΛU2s2+Tnr其中,是含有矩阵Γi对角元的对角矩阵;si表示从用户i发送到用户的信号;nr代表中继处的高斯噪声;(2)广播时隙时,对中继到用户1间的信道共轭矩阵和中继到用户2间的信道共轭矩阵采用联合酉三角分解得到:Gi=KiXiEH其中E与Ki是酉矩阵,EH是E的共轭转置矩阵,Xi是上三角矩阵;构建中继预编码矩阵F=EΛFTH,其中ΛF为对角矩阵,是中继处的功率分配矩阵,TH为T的共轭转置矩阵;中继将接入时隙接收到的信号进行预编码得到转发信号yr=KiXiΛF(ΔΓ1ΛU1s1+ΔΓ2ΛU2s2+Tnr),中继将转发信号放大并在广播时隙进行广播;用户i接收广播信号,接收信号为:yi=KiXiΛF(ΔΓi‾ΛUi‾si‾+ΔΓiΛUisi+Tnr)+ni其中,ni为用户i处的高斯噪声;进行自干扰消除,得到:yi′=KiXiΛF(ΔΓi‾ΛUi‾si‾+Tnr)+ni将接收信号乘以酉矩阵为Ki的共轭转置矩阵,然后使用连续干扰消除可得:yiSIC=ΔXiΛF(ΔΓi‾ΛUi‾si‾+Tnr)+KiHni其中,是含有矩阵Xi对角元的对角矩阵。FDA00003181262200012.jpg,FDA00003181262200013.jpg,FDA00003181262200014.jpg,FDA00003181262200015.jpg,FDA00003181262200017.jpg,FDA00003181262200018.jpg,FDA00003181262200019.jpg,FDA000031812622000110.jpg,FDA000031812622000111.jpg,FDA00003181262200025.jpg,FDA00003181262200021.jpg,FDA00003181262200022.jpg,FDA00003181262200024.jpg...

【技术特征摘要】
1.一种双向中继MIMO系统的矩阵信道并行化方法,其特征在于包括以下步骤: (1)、接入时隙时,用户I到中继间的信道矩阵H1为Hi1Xl维矩阵,其中HI1为用户I天线数,I为中继天线数;接入时隙用户2到中继间的信道矩阵H2为m2X I维矩阵,其中m2为用户2天线数,系统天线配置为Hi1, m2 ^ 1,对信道矩阵H1和H2采用联合酉三角分解得到: Hi =TrQ7, 1 = 1,2 其中Qi与T是酉矩阵,Qf为Qi的共轭转置矩阵,Γ i是上三角矩阵; 构建用户i的预编码矩阵U, = QAu,,其中为对角矩阵,是用户i处的功率分配矩阵; 在两个用户发射端分别对待发送信号Si进行预编码和污纸编码,得到发送信号 中继处接收到的信号为:lTC = AriA6iS1 + ΔΓ2Λ%82 + Tnr 其中,A, I含有矩阵^对角元的对角矩阵;Si表示从用户i发送到用户!.的信号;代表中继处的高斯噪声; (2)广播时隙时,对中继到用户I间的信道共轭矩阵Gf和中继到用户2间的信道共轭矩阵Gf采用联合酉三角分解得到: Gi = KiXiEa 其中E与Ki是 酉矩阵...

【专利技术属性】
技术研发人员:张霄龙陈智张铎石宇
申请(专利权)人:电子科技大学
类型:发明
国别省市:

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