[发明专利]一种基于放大转发的多流双向中继传输方法

权利要求书

1.一种基于放大转发的多流双向中继传输方法，用于下述场景：两端用户S_k，即两个源节点的天线数N_T都不小于2，也就是N_T≥2，双向中继节点R的天线数N_R大于每个用户S_k的天线数，即N_R＞N_T；两端用户S_k到中继节点R的两个信道矩阵中的每个元素都是独立同分布的，即其元素服从分布，也就是满足均值为0、方差为1的复高斯分布的随机变量；且式中，C为复数集合，表示N_R行N_T列的复数矩阵的集合，下标k表示两端用户的序号，且k＝1或2；其特征在于：所述方法包括下列两个操作步骤：

(1)中继天线选择阶段：两个源节点S_k分别向中继节点R发送训练信号序列，中继节点R根据接收的训练信号序列分别估计其与该两个源节点S_k之间的信道信息，获得相应的两个信道矩阵再根据该两个信道矩阵选择参与该两个用户交互通信的天线子集，以降低中继节点R处理信号的复杂度和转发能耗，获得分集增益，提高系统的误码性能；

(2)双向中继传输阶段：中继节点根据所选择的天线子集进行双向中继传输，完成信息交互。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法在通信过程中，还必须满足下述条件：所有节点都以时分双工模式进行通信，故传输信道满足互异性，即如果从S_k到R信道矩阵为H_k，则从R到S_k的信道矩阵为其中为H_k的转置矩阵；且所有节点都能通过信道估计获得准确的全局信道信息，以及中继节点采用放大转发方式工作，处理简便，时延小，完成每次信息交互的时间很短，在此期间信道保持不变。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，中继节点选择天线进一步包括下列操作内容：

(11)中继节点从其全部N_R根天线集合Φ＝{1，2，...，N_R}中随机选出N_T根天线组成候选天线集合φ_l，则候选天线集合且集合φ_l内的天线数|φ_l|＝N_T，根据组合规则，φ_l共有种方式；式中，自然数下标l为候选天线集合的组合序号，其最大值为自然数L，表示候选天线集合的组合总数量；

(12)中继节点根据信道矩阵寻找与中继节点候选天线集合φ_l对应的候选信道矩阵再按照下述公式分别计算消除自干扰后的两个信道矩阵式中，P为各个节点的每符号发送功率，α为平均功率归一化因子，且α=PP(||H1(φl)||F2+||H2(φl)||F2)+NTN0,]]>其中，‖·‖F表示矩阵的Frobenius范数，N₀为噪声功率；

(13)对该两个信道矩阵进行奇异值分解，分别求得其最小的奇异值σ_k，min(φ_l)；再将该两个奇异值σ_k，min(φ_l)中数值较小的设置为σ_min(φ_l)，即σ_min(φ_l)＝min{σ_1，min(φ_l)，σ_2，min(φ_l)}；

(14)根据不同的中继节点候选天线集合φ_l，分别重复执行步骤(11)～(13)，构成集合A＝{σ_min(φ₁)，σ_min(φ₂)，…，σ_min(φ_L)}；再按照选择准则：选出天线集合，即从集合A中选出一个最大元素，并将该元素所对应的天线集合φ_l作为参与两个用户交互通信的天线子集φ^*；

(15)中继节点通过反馈信道，将选中的天线子集φ^*所对应的信道矩阵H_k(φ^*)广播给两个源节点；因不考虑量化信道误差，则三个节点都能够准确获得全局信道信息。