专利名称：基于多用户mimo协同中继系统的干扰抑制方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，涉及信号空间对齐方法，特别涉及一种针对多用户MIMO协同中继系统的干扰抑制方法，可用于无线通信。
背景技术：
在实际生活中，经常需要用到实时可靠的双向通信，比如用户之间的实时文件交互，视频通话和专用监控系统等。双向通信要求通信两端都能同时发送和接收信号，由于地理位置间隔或直传信道质量恶劣，期望实现双向通信的用户无法自行组网实现可靠通信，这时候可以利用中继协助来完成双向通信。中继一般分为两种模式，即译码转发型DF和放大转发型AF。译码转发型中继是先对接收到的信号进行译码，若接收正确，则将接收到的信 号重新编码后传输；放大转发型中继是对接收到的信号直接放大后转发。与译码转发型中继相比，放大转发型中继具有较低的信号处理时延和复杂度，更适用于实时双向通信。协同中继技术将接收到的多路信号进行联合处理来完成多个节点的同时通信，可以扩展覆盖范围，提高无线传输的频谱效率。此外，结合多输入多输出技术MMO能够有效降低系统误码率，扩大系统容量区域，改善系统性能。由于无线通信的广播特性，多用户在相同频段同时发射的信号必然产生共信道干扰，MIMO的引入也増加了抗干扰算法的难度和复杂度。多用户共信道干扰的最新成果是信号空间对齐算法，其核心思想是设计波束成形矢量，将接收节点不期望的干扰信号对齐到同一个信号子空间，而通过干扰抑制矩阵把期望信号构造到对应的正交子空间，实现干扰抑制。北京邮电大学申请的专利“一种基于放大转发的多流双向中继传输方法”(专利申请号201110200566. 5，公布号CN102355291A)。该专利申请主要提出了一种基于放大转发的多输入多输出双向中继传输方法，该方法的步骤是中继通过两个用户的信道矩阵进行天线选择；然后根据选择的天线子集进行双向中继传输，完成信号交互。该专利申请存在的不足是在相同的时频资源下，中继只能实现两个用户间的信息交換，不能实现多个用户对的双向信息传输，降低了网络传输速率和系统容量。北京邮电大学申请的专利“一种网络编码传输方法”(专利申请号201010533192. 4，公布号CN101997647A)。该专利申请主要是提出了一种网络编码的协同中继传输方法，其步骤是中继根据获取到的多个用户对信号分别进行网络编码，然后将不同用户对的网络编码后的信号进行叠加后广播发送。该专利申请存在的不足是该方法只适用于用户配置单天线的场景，对于用户配置多天线的场景则不适用，从而不能获得潜在的分集増益，系统抗信道衰落能力较弱。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于多用户MMO协同中继系统的干扰抑制方法，以提高网络传输速率和资源利用率，获得了多天线的分集増益，增强系统抗信道衰落能力，降低误码率。实现本发明目的的基本思路是，在第一时隙，即多址接入时隙用户采用信号空间对齐方法确定波束成形矢量，并用波束形成矢量将待发送信号加权后发送；中继根据等效信道矩阵获取预编码矩阵，对接收到的多用户信号进行预编码处理，放大后在第二时隙，即广播发送时隙发送出去；用户接收信号并采用译码矢量抑制用户对间的干扰信号，再进行最大似然检测得到所需的信号。其实现步骤包括如下(I)各个用户确定需要进行通信的配对组合，根据配对组合，采用信号空间对齐方法，确定出各自的波束成形矢量，并得到用户到中继的等效信道矢量；(2)每个用户对各自的待发送信号进行调制，得到调制信号，并在多址接入时隙采用上述确定的波束成形矢量将调制信号加权后发送出去；(3)中继利用上述各个用户到中继的等效信道矢量，构造出预编码矩阵P :3a)将除第i个用户对以外的K-I个用户对的等效信道矢量并排组成NX (K-I)维矩阵Ui=Oit'' uk’i_1]，uk’i+1]，. . .，Ut'10)，其中N是中继天线数，K是用户对的个数；3b)计算对应第i个用户对的正交投影矩阵巧=A尸，其中I为单位矩阵，力Ui的共轭转置矩阵；3c)根据上述投影矩阵构造中继预编码矩阵—，其中，
权利要求
1.一种基于多用户MIMO协同中继系统的干扰抑制方法，包括步骤如下 (1)各个用户确定需要进行通信的配对组合，根据配对组合，采用信号空间对齐方法，确定出各自的波束成形矢量，并得到用户到中继的等效信道矢量； (2)每个用户对各自的待发送信号进行调制，得到调制信号，并在多址接入时隙采用上述确定的波束成形矢量将调制信号加权后发送出去； (3)中继利用上述各个用户到中继的等效信道矢量，构造出预编码矩阵P:3a)将除第i个用户对以外的K-I个用户对的等效信道矢量并排组成NX (K-I)维矩阵. . .，u[r'i+1], uk’K])，其中N是中继天线数，K是用户对的个数； 3b)计算对应第i个用户对的正交投影矩阵
2.根据权利要求I所述的基于多用户MIMO协同中继系统的干扰抑制方法，其中步骤(I)所述的采用信号空间对齐方法，确定出各自的波束成形矢量，利用如下信号空间对齐条件确定
3.根据权利要求I所述的基于多用户MIMO协同中继系统的干扰抑制方法，其中所述步骤(I)中的用户到中继的等效信道矢量，由以下公式获取 u[r,i] = H[r’i]v[i] = H[r’i+K]v[i+K] 其中，uk’i]表示第i个用户对中两个用户分别到中继的等效信道矢量。
4.根据权利要求I所述的基于多用户MIMO协同中继系统的干扰抑制方法，其中所述步骤(I)中信号空间对齐方法的实现条件是，中继天线数小于每个用户对中两个进行信号空间对齐的用户的天线总数。
5.根据权利要求I所述的基于多用户MIMO协同中继系统的干扰抑制方法，其中所述步骤(2)中的调制方法采用ニ进制相位调制方法。
6.根据权利要求I所述的基于多用户MIMO协同中继系统的干扰抑制方法，其中所述步骤(3)中的预编码矩阵P实现的条件是，中继天线数大于等于用户对的个数。
7.根据权利要求I所述的基于多用户MIMO协同中继系统的干扰抑制方法，其中所述步骤5b)中的最大似然法按如下公式进行
8.根据权利要求I所述的基于多用户MIMO协同中继系统的干扰抑制方法，其中所述步骤5c)中的解调采用与调制相对应的解调方式。
全文摘要
本发明公开了一种基于多用户MIMO协同中继系统的干扰抑制方法，主要解决共信道多用户中继系统中用户配置多天线的问题。其实现步骤为用户采用信号空间对齐方法确定波束成形矢量，然后在多址接入时隙将波束成形矢量加权后的信号发送出去；中继根据正交投影原理构造预编码矩阵，将接收到的信号预编码后放大发送；用户接收信号并采用译码矢量抑制用户对间的干扰信号，再进行最大似然检测得到所需的信号。本发明提高了网络传输速率和资源利用率，获得了多天线的分集增益，增强了系统抗信道衰落能力，并降低了误码率，可用于无线自组织网络和基站集中管理控制下的用户—中继—用户直接进行数据交换的传输模式中。
文档编号H04L1/06GK102694628SQ20121013907
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月7日 优先权日2012年5月7日
发明者李晖, 杨柳, 王勇, 艾云 申请人:西安电子科技大学