一种用于双向中继通信系统的信号检测方法
【专利摘要】本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种用于双向中继通信系统的信号检测方法，具有算法复杂度较低且检测性能较优的特点，主要包括以下步骤：列写信道传输方程、对信道传输方程进行分组、对第一部分广播信号进行检测和迭代计算。
【专利说明】
一种用于双向中继通信系统的信号检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种用于双向中继通信系统的信号检测 方法。
【背景技术】
[0002] 双向中继通信系统中关键技术在于能够在接收端正确恢复出发送的信号，所以信 号检测技术的研究至关重要。迫零算法(Zero Forcing，ZF)和最小均方误差算法(MMSE)是 两种应用于双向中继通信系统的最基本的线性检测方法，在检测信号的过程中，通过一个 加权矩阵实现逆转信道的作用，又接收信号的一个线性组合完成对每个符号的检测。迫零 算法和最小均方误差算法的计算均较为简单，但在检测的过程中会放大噪声，性能不够理 想。最佳的检测算法是极大似然检测算法(Maximum likelihood，ML)，但极大似然检测会随 着双向中继通信系统中天线数目的增加而复杂度急剧增加，在实际应用中难以实现。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种用于双向中继通信系统的信号检测方法， 该信号检测方法具有算法复杂度较低且检测性能较优的特点。
[0004] 为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
[0005] -种用于双向中继通信系统的信号检测方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤一:列写信道传输方程
[0007] 源节点A和源节点B在第一个时隙生成信号并由天线发射出去，中继节点R利用天 线接收源节点A和源节点B发射的信号，并将接收信号叠加得到广播信号，中继节点R将所述 广播信号于第二个时隙发射出去，源节点A和源节点B分别接收所述广播信号。广播信号由 信道传输方程式1计算。
[0008] y = Hs+n 式 1
[0009] 式1中，y表示源节点A和源节点B分别接收到的中继节点R发送的广播信号，H表示 信道传输矩阵，n表示高斯白噪声，s表示中继节点R接收到的源节点A和源节点B发送的源信 号。
[0010] 步骤二:对信道传输方程进行分组
[0011] v = I/R+ n = II,sj + Has}J + n 式 2.
[0012]式2中爪」为转置矩阵且小<=/;肥,」=[出1111]，/^ =[~~]7册=[匕匕] 且81=[81 Sj]T，通过移除信道传输矩阵H中的第i列和第j列得到Hn，通过移除源信号s中第 i个和第j个元素得到sn。将=/代入式1得到式2。式2将信道传输矩阵H分为两部分出 和Hii，将广播信号y分为两部分Hisi和Hiisn+n。将第一部分广播信号Hisi视为信号，将第二 部分广播信号Hiisn+n视为噪声。
[0013]步骤三:对第一部分广播信号HISI进行检测
[0014] 设检测矩阵
，在约束条件Wft = I下利用拉格朗日乘数 法求解检测矩阵w，〇为一个大于零的常数。
[0015] 利用式3对第一部分广播信号HISI进行检测求出检测信号L
[0016] .V = Wy = W!l,s, + WIIUS2 + Wn = s, + WII,.s2 + Wn .rl： 3
[0017] 步骤四：从广播信号y中剔除检测信号；以形成新的待检广播信号y，对于新的待检 广播信号y重复步骤二~四直至检测信号g的信噪比小于阈值《。
[0018]步骤五:将所有检测信号；求和得到双向中继通信系统的信号检测结果。
[0019] 具体的，中源节点A和源节点B均工作在半双工模式，源节点A和源节点B的信号发 射功率相同。
[0020] 具体的，中继节点R用于接收/发射信号的天线数目和源节点A或源节点B用于发 射/接收信号的天线数目一致。
[0021] 本发明的有益效果:本发明的信号检测方法计算复杂度较低，能够根据双向中继 通信系统的应用场合对通信可靠度要求的不同，调整迭代计算次数，以达到简化计算的目 的，使用灵活。经实验证实，本发明的信号检测方法相较迫零算法和最小均方误差算法，误 码率得到降低，尤其对于多天线的双向中继通信系统，其误码率性能显著改善。
【附图说明】
[0022] 图1为双向中继通信系统中源节点A、源节点B和中继节点R的天线数目均为2时误 码率随信噪比的变化曲线。
[0023] 图2为双向中继通信系统中源节点A、源节点B和中继节点R的天线数目均为4时误 码率随信噪比的变化曲线。
[0024] 图3为双向中继通信系统中源节点A、源节点B和中继节点R的天线数目均为8时误 码率随信噪比的变化曲线。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0026] 实施例的信号检测方法包括以下步骤：
[0027]步骤一:列写信道传输方程
[0028]双向中继通信系统中源节点A和源节点B在第一个时隙生成信号并由天线发射出 去，中继节点R利用天线接收源节点A和源节点B发射的信号，并将接收信号叠加得到广播信 号，中继节点R将所述广播信号于第二个时隙发射出去，源节点A和源节点B分别接收所述广 播信号。中继节点R用于接收/发射信号的天线数目和源节点A或源节点B用于发射/接收信 号的天线数目一致。源节点A和源节点B均工作在半双工模式，源节点A和源节点B的信号发 射功率相同，两个源节点向中继节点随机发送200000个0、1代码，步骤一中的信道均为加性 高斯白噪声信道，即噪声方差为〇 2,双边功率谱密度为No/2的信道。广播信号由信道传输方 程式1计算。
[0029] y = Hs+n 式 1
[0030] 式1中，y表示源节点A和源节点B分别接收到的中继节点R发送的广播信号，H表示 信道传输矩阵，n表示高斯白噪声，s表示中继节点R接收到的源节点A和源节点B发送的源信 号。
[0031]步骤二:对信道传输方程进行分组
[0032] .V = ///;.,〇 + /-/ = //"s', + //".s'" + ? 式 2
[0033] 式2中，Pi,j为转置矩阵且Hn]，€> = fc~]7冊=[匕hj] 且81=[81 Sj]T，通过移除信道传输矩阵H中的第i列和第j列得到Hn，通过移除源信号s中第 i个和第j个元素得到sn。将=7代入式1得到式2。式2将信道传输矩阵H分为两部分出 和Hii，将广播信号y分为两部分Hisi和Hiisn+n。将第一部分广播信号Hisi视为信号，将第二 部分广播信号Hnsn+n视为噪声。
[0034]步骤三:对第一部分广播信号HISI进行检测
[0035] 设检测矩阵
，在约束条件WHI = I下利用拉格朗日乘数 法求解检测矩阵W，〇为一个大于零的常数。
[0036] 利用式3对第一部分广播信号HISI进行检测求出检测信号：。
[0037] s = Wy^= Wl!,s, + lVIlns2 + Wn = Sj + Wllus? + Wn 八:i
[0038] 步骤四：从广播信号y中剔除检测信号：；以形成新的待检广播信号y，对于新的待检 广播信号y重复步骤二~四直至检测信号：；的信噪比小于阈值《。
[0039] 步骤五:将所有检测信号$求和得到双向中继通信系统的信号检测结果。
[0040] 经仿真实验证实，本发明的信号检测方法相较迫零算法和最小均方误差算法，误 码率得到降低，如图1~图3所示。在双向中继通信系统中天线数目较多的情况下，本发明中 算法的信号检测性能提升明显，由图3可知，在信噪比SNR为16dB时，实施例的的检测误码率 BER已经接近10 一4。
[0041]以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对 于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而 易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1. 一种用于双向中继通信系统的信号检测方法，其特征在于其包括以下步骤： 步骤一:列写信道传输方程 源节点A和源节点B在第一个时隙生成信号并由天线发射出去，中继节点R利用天线接 收源节点A和源节点B发射的信号，并将接收信号叠加得到广播信号，中继节点R将所述广播 信号于第二个时隙发射出去，源节点A和源节点B分别接收所述广播信号；广播信号由信道 传输方程式1计算： y = Hs+n 式 1 式1中，y表示源节点A和源节点B分别接收到的中继节点R发送的广播信号，Η表示信道 传输矩阵，η表示高斯白噪声，s表示中继节点R接收到的源节点Α和源节点Β发送的源信号； 步骤二:对信道传输方程进行分组式2 式2中，？1,」为转置矩阵且6,/^=/;肥,」=[出！111]，月> =|>1.%]__7'.;:出=[1^11」]且81 = [Sl ~]τ，通过移除信道传输矩阵Η中的第i列和第j列得到Ηπ，通过移除源信号s中第i个和 第j个元素得到sn;将= /代入式1得到式2;式2将信道传输矩阵Η分为两部分HjPHn， 将广播信号y分为两部分Hisi和Hiisn+n;将第一部分广播信号Hisi视为信号，将第二部分广 播信号Hiisn+n视为噪声； 步骤三:对第一部分广播信号HISI进行检测 设检测矩￥在约束条件1出=1下利用拉格朗日乘数法求 解检测矩阵W，σ为一个大于零的常数； 利用式3对第一部分广播信号HISI进行检测求出检测信号^式3 步骤四：从广播信号y中剔除检测信号以形成新的待检广播信号y，对于新的待检广播 信号y重复步骤二~四直至检测信号^的信噪比小于阈值ω ; 步骤五:将所有检测信号：；求和得到双向中继通信系统的信号检测结果。2. 根据权利要求1所述的一种用于双向中继通信系统的信号检测方法，其特征在于步 骤一中源节点Α和源节点Β均工作在半双工模式，源节点Α和源节点Β的信号发射功率相同。3. 根据权利要求1所述的一种用于双向中继通信系统的信号检测方法，其特征在于中 继节点R用于接收/发射信号的天线数目和源节点A或源节点B用于发射/接收信号的天线数 目一致。
【文档编号】H04B7/08GK105959053SQ201610458100
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】李莉
【申请人】石家庄学院