一种信号处理方法和装置与流程

文档序号:16128749发布日期:2018-12-01 00:04阅读:171来源:国知局

本发明涉及通信技术领域,尤其涉及一种信号处理方法和装置。

背景技术

干扰对齐技术是一种同频干扰抑制与消除技术,能够有效缓解频谱资源矛盾,提高通信系统容量。但干扰对齐技术的实现,依赖于有效的信号处理方法,而有效的信号处理方法的关键是寻找最优的发送预编码与接收解码(即预编码矩阵和干扰抑制矩阵)。然而,这两个矩阵在求解过程中,目标函数是一个复杂的非线性函数,通常我们需要求解目标函数达到最大值时,发送预编码矩阵和干扰抑制矩阵的取值。

在现有技术中,目标函数的求解方法有最速下降法、蚁群算法、内点法等等,但是这些算法的复杂度通常较高;而最新提出的遗传算法,虽然能够通过迭代找到最优解,但受制于初始值的选取,初始值若选取不当,会陷入局部最优的局面。

如何对信号进行处理以实现干扰对齐是本领域各方关注和研究的重点,本申请给出了一种信号处理方法,降低了信号处理的复杂度,最大程度地实现了干扰对齐,以提升系统容量,缓解频谱资源不足的压力。



技术实现要素:

本发明的主要目的在于提供一种信号处理方法和装置,降低了信号处理的复杂度,最大程度地实现了干扰对齐。

为了解决上述技术问题,本发明提供了一种信号处理方法,包括:

基于模拟退火算法得到多组的预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,获取使得系统总容量的值达到最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u;

所获取的预编码矩阵v用于供发送侧对待发送的信号进行编码,所获取的干扰抑制矩阵u用于供接收侧对接收的信号进行滤波。

进一步地,上述方法还具有下面特点:

所述基于模拟退火算法得到多组的预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,获取使得系统总容量的值达到最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u包括:

步骤s0:初始化温度参数t、预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,其中t初始化为预设值t0,将t0作为当前t值,预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u初始化为v0和u0;

步骤s1:利用邻域函数得到新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,判断所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^是否满足预设的条件;若满足,则将所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^作为最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,结束流程;如果不满足,判断是否满足退出步骤s1的条件,如满足退出步骤s1的条件,执行步骤s2;如不满足退出步骤s1的条件,继续重复执行步骤s1;

步骤s2:以预设的步长减小t,将减小后的t作为当前t值,判断迭代终止条件是否被满足;若不满足,执行步骤s1,若满足迭代终止条件,将最新得到的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^作为最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,结束流程。

进一步地,上述方法还具有下面特点:

所述预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u初始化为v0和u0包括:

求解发送端i的预编码矩阵vi的初始值vi0以及接收端i的干扰抑制矩阵ui的初始值ui0:将满足下列式子的vi和ui的值作为预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u的初始值vi0和ui0:

其中,vi表示发送端i的预编码矩阵;表示发送端i的预编码矩阵的转置矩阵;ui表示接收端i的干扰抑制矩阵;表示接收端i的干扰抑制矩阵的转置矩阵;i表示单位矩阵;i表示发送端或接收端的编号,i的取值为i=1,2,...,n,n为发送端的数目或接收端的数目;di表示接收端i接收的信号的维度;

根据v=[v1,v2,v3...,vn]、u=[u1,u2,u3...,un]得到v和u的初始值v0和u0:v0=[v10,v20,v30...,vn0]、u0=[u10,u20,u30...,un0]。

进一步地,上述方法还具有下面特点:

所述步骤s1包括:

步骤s11:初始化q=0;

步骤s12:利用邻域函数和预编码矩阵和干扰抑制矩阵的初始值v0'和u0'求解新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;其中,所述步骤s12第一次被执行时,v0'和u0'为v0和u0;

步骤s13:根据如下系统总容量公式(6):

计算系统总容量的增量δt,δt=c(v^,u^)-c(v0',u0');其中,判断所述系统总容量的增量δt是否满足预设的条件,若满足预设的条件,保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;

步骤s14:将q的值增加1,判断是否连续m个新解都没有被保留;若是,将所保留的最新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,结束流程;若不是,将保留的最新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^作为预编码矩阵和干扰抑制矩阵的初始值v0'和u0',并判断q的值是否小于l,若是,返回所述步骤s12;若不是,执行步骤s2;其中,m≥1且m的值可设置,l≥1且l的值可设置。

进一步地,上述方法还具有下面特点:

所述迭代终止条件为t值大于或等于预设的阈值。

进一步地,上述方法还具有下面特点:

所述判断所述系统总容量的增量δt是否满足预设的条件,若满足预设的条件,保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^包括:

如果δt>0,则保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;如果δt≤0,则判断是否为真,如果为真,保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;其中,k=1.3806505(24)×10-23,为玻尔兹曼常数,rand()函数是产生随机数的一个随机函数。

为了解决上述问题,本发明还提供了一种信号处理装置,包括:存储器和处理器;其中:

所述存储器,用于存储用于信号处理的程序;

所述处理器,用于读取执行所述用于信号处理的程序,执行如下操作:

基于模拟退火算法得到多组的预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,获取使得系统总容量的值达到最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u;

所获取的预编码矩阵v用于供发送侧对待发送的信号进行编码,所获取的干扰抑制矩阵u用于供接收侧对接收的信号进行滤波。

可选地,所述处理器用于读取执行所述用于信号处理的程序,执行基于模拟退火算法得到多组的预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,获取使得系统总容量的值达到最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u包括:

步骤s0:初始化温度参数t、预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,其中t初始化为预设值t0,将t0作为当前t值,预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u初始化为v0和u0;

步骤s1:利用邻域函数得到新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,判断所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^是否满足预设的条件;若满足,则将所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^作为最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,结束流程;如果不满足,判断是否满足退出步骤s1的条件,如满足退出步骤s1的条件,执行步骤s2;如不满足退出步骤s1的条件,继续重复执行步骤s1;

步骤s2:以预设的步长减小t,将减小后的t作为当前t值,判断迭代终止条件是否被满足;若不满足,执行步骤s1,若满足迭代终止条件,将最新得到的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^作为最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,结束流程。

可选地,所述预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u初始化为v0和u0包括:

求解发送端i的预编码矩阵vi的初始值vi0以及接收端i的干扰抑制矩阵ui的初始值ui0:将满足下列式子的vi和ui的值作为预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u的初始值vi0和ui0:

其中,vi表示发送端i的预编码矩阵;表示发送端i的预编码矩阵的转置矩阵;ui表示接收端i的干扰抑制矩阵;表示接收端i的干扰抑制矩阵的转置矩阵;i表示单位矩阵;i表示发送端或接收端的编号,i的取值为i=1,2,...,n,n为发送端的数目或接收端的数目;di表示接收端i接收的信号的维度;

根据v=[v1,v2,v3...,vn]、u=[u1,u2,u3...,un]得到v和u的初始值v0和u0:v0=[v10,v20,v30...,vn0]、u0=[u10,u20,u30...,un0]。

可选地,所述处理器用于读取执行所述用于信号处理的程序,执行步骤s1包括:

步骤s11:初始化q=0;

步骤s12:利用邻域函数和预编码矩阵和干扰抑制矩阵的初始值v0'和u0'求解新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;其中,所述步骤s12第一次被执行时,v0'和u0'为v0和u0;

步骤s13:根据如下系统总容量公式(6):

计算系统总容量的增量δt,δt=c(v^,u^)-c(v0',u0');其中,判断所述系统总容量的增量δt是否满足预设的条件,若满足预设的条件,保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;

步骤s14:将q的值增加1,判断是否连续m个新解都没有被保留;若是,将所保留的最新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,结束流程;若不是,将保留的最新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^作为预编码矩阵和干扰抑制矩阵的初始值v0'和u0',并判断q的值是否小于l,若是,返回所述步骤s12;若不是,执行步骤s2;其中,m≥1且m的值可设置,l≥1且l的值可设置。

可选地,所述迭代终止条件为t值大于等于预设的阈值。

可选地,所述判断所述系统总容量的增量δt是否满足预设的条件,若满足预设的条件,保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^包括:

如果δt>0,则保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;如果δt≤0,则判断是否为真,如果为真,保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;其中,k=1.3806505(24)×10-23,为玻尔兹曼常数;rand()函数是产生随机数的一个随机函数。

综上,本申请的信号处理方法利用模拟退火算法最终得到了一组最优的预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,所获取的预编码矩阵v用于供发送侧对待发送的信号进行编码,所获取的干扰抑制矩阵u用于供接收侧对接收的信号进行滤波。本申请的信号处理方法和信号处理装置,同现有技术相比,降低了运算的复杂度,节省了硬件成本。同时,获取的最优的预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u不会出现局部最优的局面,在发送侧利用得到的预编码矩阵v对信号进行编码,在接收侧利用干扰抑制矩阵u进行滤波,可以最大程度地实现了干扰对齐,提升了频谱资源利用率。

附图说明

图1为本发明实施例的信号处理方法的流程图。

图2为本发明实施例的获取最优的一组v和u的流程图。

图3为本发明实施例的信号处理装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

图1是本发明实施例的信号处理方法的流程图。根据图1的流程图,本实施例的信号处理方法包括:

步骤a:基于模拟退火算法得到多组的预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,获取使得系统总容量的值达到最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,将所述获取的预编码矩阵v发送给发送侧,将所述获取的干扰抑制矩阵u发送给接收侧;

步骤b:所获取的预编码矩阵v用于供发送侧对待发送的信号进行编码,所获取的干扰抑制矩阵u用于供接收侧对接收的信号进行滤波。

可选地,如图2所示,步骤a包括:

步骤s0:初始化温度参数t、预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,其中t初始化为预设值t0,将t0作为当前t值,预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u初始化为v0和u0;

步骤s1:利用邻域函数得到新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,判断所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^是否满足预设的条件;若满足,则将所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^作为最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,结束流程;如果不满足,判断是否满足退出步骤s1的条件,如满足退出步骤s1的条件,退出步骤s1执行步骤s2;如不满足退出步骤s1的条件,继续重复执行步骤s1;

步骤s2:以预设的步长减小t,将减小后的t作为当前t值,判断迭代终止条件是否被满足;若不满足,执行步骤s1,若满足迭代终止条件,将最新得到的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^作为最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,结束流程。

可选地,在步骤s0中,预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u初始化为v0和u0包括:

求解发送端i的预编码矩阵vi的初始值vi0以及接收端i的干扰抑制矩阵ui的初始值ui0:将满足下列式子的vi和ui的值作为预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u的初始值vi0和ui0:

其中,vi表示发送端i的预编码矩阵;表示发送端i的预编码矩阵的转置矩阵;ui表示接收端i的干扰抑制矩阵;表示接收端i的干扰抑制矩阵的转置矩阵;i表示单位矩阵;i表示发送端或接收端的编号,i的取值为i=1,2,...,n,n为发送端的数目或接收端的数目;di表示接收端i接收的信号的维度;

根据v=[v1,v2,v3...,vn]、u=[u1,u2,u3...,un]得到v和u的初始值v0和u0:v0=[v10,v20,v30...,vn0]、u0=[u10,u20,u30...,un0]。

在一个示例性的实施例中,所述步骤s1包括:

步骤s11:设置变量q=0;

步骤s12:利用邻域函数和预编码矩阵和干扰抑制矩阵的初始值v0'和u0'求解新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;其中,所述步骤s12第一次被执行时,v0'和u0'为v0和u0;

步骤s13:根据如下系统总容量公式(5):

计算系统总容量的增量δt,δt=c(v^,u^)-c(v0',u0');其中,判断所述系统总容量的增量δt是否满足预设的条件,若满足预设的条件,保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;

步骤s14:将q的值增加1,判断是否连续m个新解都没有被保留;若是,将所保留的最新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,结束流程;若不是,将保留的最新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^作为预编码矩阵和干扰抑制矩阵的初始值v0'和u0',并判断q的值是否小于l,若是,返回所述步骤s12;若不是,执行步骤s2;其中,m≥1且m的值可设置,l≥1且l的值可设置。

在另一个示例性的实施例中,在步骤s1中,预设的条件可以是初始化时默认的设置,也可以根据用户的需求进行用户自行设置的;同样地,退出步骤s1的条件也是如此。

可选地,所述迭代终止条件为t值大于等于预设的阈值。

可选地,所述判断所述系统总容量的增量δt是否满足预设的条件,若满足预设的条件,保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^包括:

如果δt>0,则保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;如果δt≤0,则判断exp(δt/kt)>rang(1)是否为真,如果为真,保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;其中,k=1.3806505(24)×10-23,为玻尔兹曼常数;rand()函数是产生随机数的一个随机函数。

在一个示例性的实施例中,所述判断是否连续m个新解都没有被保留可以通过增加新的变量r来实现。一个示例可以是:所述步骤s11还包括:初始化变量r=0;在所述步骤s13中,所述判断所述系统总容量的增量δt是否满足预设的条件,若满足预设的条件,保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^包括:

判断所述系统总容量的增量δt是否满足预设的条件,若满足预设的条件,则将r的值设置为0,并保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则将r的值增加1,且不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;

在所述步骤s14中,所述判断是否连续m个新解都没有被保留包括:

判断变量r的值是否大于等于m。

在另一个示例性的实施例中,可以对是否保留新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^进行记录;根据记录的内容判断是否连续m个新解都没有被保留。一个示例可以是:在所述步骤s13中,所述判断所述系统总容量的增量δt是否满足预设的条件,若满足预设的条件,保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^包括:

判断所述系统总容量的增量δt是否满足预设的条件,若满足预设的条件,则增加一条保留记录,并保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则增加一条不保留的记录,且不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;

在所述步骤s14中,所述判断是否连续m个新解都没有被保留包括:

查看是否有连续的m条不保留的记录。

如何判断是否连续m个新解都没有被保留还可以有其他的实现方式,任何能够判断是否连续m个新解都没有被保留的方式,都可以被采用。本发明对此不做限定。

本申请的信号处理方法同现有技术相比,降低了运算的复杂度,节省了硬件成本。同时,利用模拟退火算法最终得到了一组最优的预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,该最优的预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u不会出现局部最优的局面,在发送侧利用得到的预编码矩阵v对信号进行编码,在接收侧利用干扰抑制矩阵u进行滤波,可以最大程度地实现了干扰对齐,提升了频谱资源利用率。

图3是本发明实施例的信号处理装置的示意图。根据图3所示的示意图,本实施例的信号处理装置包括存储器和处理器。其中:

所述存储器,用于存储用于信号处理的程序;

所述处理器,用于读取执行所述用于信号处理的程序,执行如下操作:

基于模拟退火算法得到多组的预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,获取使得系统总容量的值达到最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u;

所获取的预编码矩阵v用于供发送侧对待发送的信号进行编码,所获取的干扰抑制矩阵u用于供接收侧对接收的信号进行滤波。

可选地,所述处理器用于读取执行所述用于信号处理的程序,执行基于模拟退火算法得到多组的预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,获取使得系统总容量的值达到最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u包括:

步骤s0:初始化温度参数t、预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,其中t初始化为预设值t0,将t0作为当前t值,预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u初始化为v0和u0;

步骤s1:利用邻域函数得到新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,判断所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^是否满足预设的条件;若满足,则将所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^作为最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,结束流程;如果不满足,判断是否满足退出步骤s1的条件,如满足退出步骤s1的条件,执行步骤s2;如不满足退出步骤s1的条件,继续重复执行步骤s1;

步骤s2:以预设的步长减小t,将减小后的t作为当前t值,判断迭代终止条件是否被满足;若不满足,执行步骤s1,若满足迭代终止条件,将最新得到的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^作为最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,结束流程。

可选地,将预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u初始化为v0和u0包括:

求解发送端i的预编码矩阵vi的初始值vi0以及接收端i的干扰抑制矩阵ui的初始值ui0:将满足下列式子的vi和ui的值作为预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u的初始值vi0和ui0:

其中,vi表示发送端i的预编码矩阵;表示发送端i的预编码矩阵的转置矩阵;ui表示接收端i的干扰抑制矩阵;表示接收端i的干扰抑制矩阵的转置矩阵;i表示单位矩阵;i表示发送端或接收端的编号,i的取值为i=1,2,...,n,n为发送端的数目或接收端的数目;di表示接收端i接收的信号的维度;

根据v=[v1,v2,v3...,vn]、u=[u1,u2,u3...,un]得到v和u的初始值v0和u0:v0=[v10,v20,v30...,vn0]、u0=[u10,u20,u30...,un0]。

可选地,所述处理器用于读取执行所述用于信号处理的程序,执行步骤s1包括:

步骤s11:初始化q=0;

步骤s12:利用邻域函数和预编码矩阵和干扰抑制矩阵的初始值v0'和u0'求解新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;其中,所述步骤s12第一次被执行时,v0'和u0'为v0和u0;

步骤s13:根据如下系统总容量公式(6):

计算系统总容量的增量δt,δt=c(v^,u^)-c(v0',u0');其中,判断所述系统总容量的增量δt是否满足预设的条件,若满足预设的条件,保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;

步骤s14:将q的值增加1,判断是否连续m个新解都没有被保留;若是,将所保留的最新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,结束流程;若不是,将保留的最新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^作为预编码矩阵和干扰抑制矩阵的初始值v0'和u0',并判断q的值是否小于l,若是,返回所述步骤s12;若不是,执行步骤s2;其中,m≥1且m的值可设置,l≥1且l的值可设置。

在另一个示例性的实施例中,预设的条件可以是初始化时默认的设置,也可以根据用户的需求进行用户自行设置的。

可选地,所述迭代终止条件为t值大于等于预设的阈值。

可选地,所述判断所述系统总容量的增量δt是否满足预设的条件,若满足预设的条件,保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^包括:

如果δt>0,则保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;如果δt≤0,则判断是否为真,如果为真,保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;其中,k=1.3806505(24)×10-23,为玻尔兹曼常数;rand()函数是产生随机数的一个随机函数。

在一个示例性的实施例中,判断是否连续m个新解都没有被保留可以通过增加新的变量r来实现。一个示例可以是:首先初始化变量r=0;

判断所述系统总容量的增量δt是否满足预设的条件,若满足预设的条件,则将r的值设置为0,并保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则将r的值增加1,且不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;

判断是否连续m个新解都没有被保留包括:

判断变量r的值是否大于等于m。

在另一个示例性的实施例中,可以对是否保留新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^进行记录;根据记录的内容判断是否连续m个新解都没有被保留。一个示例可以是:判断所述系统总容量的增量δt是否满足预设的条件,若满足预设的条件,则增加一条保留记录,并保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则增加一条不保留的记录,且不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;

判断是否连续m个新解都没有被保留包括:

查看是否有连续的m条不保留的记录。

如何判断是否连续m个新解都没有被保留还可以有其他的实现方式,任何能够判断是否连续m个新解都没有被保留的方式,都可以被采用。本发明对此不做限定。

下面以具体应用示例对信号处理方法进行进一步说明。

在移动通信系统中,在发送侧和接收侧都有多个发送端和接收端,且发送端与接收端一一对应(即一个发送端对应一个接收端)。根据通信系统的架构以及信道环境,可以抽象出以下算法模型:

其中,yi表示接收端i经过滤波后的输出信号,表示滤波后的期望信号,表示滤波后的干扰信号;si表示发送端i的发送信号;vi表示发送端i的预编码矩阵;hij表示发送端j到接收端i的信道矩阵,ui表示接收端i的干扰抑制矩阵;n表示高斯白噪声矩阵;且i取值为i=1,2,...,n。

如果要实现干扰对齐,理想情况下经过接收端i滤波后,干扰信号为零,传输d个数据流的期望信号占据d维信号空间,则还需要满足:

因此,干扰对齐的落脚点就在于求取满足公式(1)、(2)、(3)的预编码矩阵和干扰抑制矩阵。

则首先系统总容量可以通过下式表示:

则当系统容量达到最大时,求取最优v和u的目标函数为:

其中,v、u与vi、ui满足下面的关系:

v=[v1,v2,v3...,vn](8)

u=[u1,u2,u3...,un](9)

下面给出根据本发明的信号处理方法的一个具体应用示例。

步骤一:初始化。该初始化包括参数的初始化,还包括规则的初始化。其中,规则的初始化包括预设的规则、迭代终止条件、预设阈值等的初始化。参数的初始化可以包括温度t被初始化为t0,待求变量v和u被初始化为v0和u0,以及每个t的迭代次数为l等。其中,温度t的初始化值要求足够大。

其中,在步骤一中,待求变量v和u被初始化为v0和u0包括:

求解发送端i的预编码矩阵vi的初始值vi0以及接收端i的干扰抑制矩阵ui的初始值ui0:将满足下列式子的vi和ui的值作为预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u的初始值vi0和ui0:

其中,vi表示发送端i的预编码矩阵;表示发送端i的预编码矩阵的转置矩阵;ui表示接收端i的干扰抑制矩阵;表示接收端i的干扰抑制矩阵的转置矩阵;i表示单位矩阵;i表示发送端或接收端的编号,i的取值为i=1,2,...,n,n为发送端的数目或接收端的数目;di表示接收端i接收的信号的维度;

根据式子(8)和(9)得到v和u的初始值v0和u0:v0=[v10,v20,v30...,vn0]、u0=[u10,u20,u30...,un0]。

步骤二:参数的设置:用户可以根据需求对上述初始化的参数值或初始化化的规则进行设置,可以重新设置一些必要的参数。这里,用户设置变量q=0。

步骤三:利用邻域函数和预编码矩阵和干扰抑制矩阵的初始值求解新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^。

步骤四:根据系统总容量公式(5)计算系统总容量的增量δt,δt=c(v^,u^)-c(v0',u0');其中,v0'和u0'为预编码矩阵和干扰抑制矩阵的初始值;判断所述系统总容量的增量δt是否满足预设的条件,若满足预设的条件,保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^。

在上述步骤四中,所述判断所述系统总容量的增量δt是否满足预设的条件,若满足预设的条件,保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^可以是:

判断所述系统总容量的增量δt是否大于零,如果δt>0,则保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;如果δt≤0,则判断exp(δt/kt)>rang(1)是否为真,如果为真,保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^,否则不保留所述新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^;其中,k=1.3806505(24)×10-23,为玻尔兹曼常数;rand()函数是产生随机数的一个随机函数。

步骤五:将q的值增加1,判断是否连续m个新解都没有被保留;若是,将所保留的最新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,结束流程;若不是,将保留的最新的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^作为预编码矩阵和干扰抑制矩阵的初始值v0'和u0',并判断q的值是否小于l,若是,返回上述步骤三;若不是,执行步骤六;这里,m的值和l的值在步骤一时按照默认的设置已被初始化,当然在步骤二中,用户可以根据具体的需求重新设置m的值和l的值。

步骤六:以预设的步长减小t,将减小后的t作为当前t值,判断迭代终止条件是否被满足;若不满足,执行步骤三,若满足迭代终止条件,将最新得到的预编码矩阵v^和干扰抑制矩阵u^作为最优的一组预编码矩阵v和干扰抑制矩阵u,执行步骤七。

其中,在步骤六中,迭代终止条件为当前t值大于等于预设的阈值。

步骤七:发送侧保存最优的预编码矩阵v。当发送侧需要发送信号时,发送侧利用保存的预编码矩阵v对信号进行编码,并发送编码后的信号。

步骤八:接收侧保存最优的干扰抑制矩阵u。在接收侧接收信号时,接收侧利用保存的干扰抑制矩阵u对接收的信号进行滤波。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成,所述程序可以存储于计算机可读存储介质中,如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地,上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地,上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上仅为本发明的优选实施例,当然,本发明还可有其他多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

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