[发明专利]双向中继系统中中继端鲁棒性信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种无线通信领域的方法，具体是一种多用户双向中继系统中的中继端鲁棒性信号处理方法。

背景技术

移动通信系统中的中继技术，能够有效地扩大网络的覆盖范围、提高系统容量，已被3GPP（3rd Generation Partnership Project,第三代移动通信合作伙伴项目）LTE—A（Long Term Evolation-Advanced,长期演进—高级）标准所采纳。目前中继方式主要有DF（Decode-and-Forward,解码转发）、AF（Amplify-and-Forward,放大转发）等。其中AF方式由于实现简单、低复杂度而得到了广泛的应用。传统的中继系统要实现两用户之间的信息互传，需要4个时隙。而双向中继系统实现两用户之间信息互传只需要2个时隙，因此，采用双向中继系统可以提高一倍的系统容量。但是传统的信号处理方法都假设中继能够获得完美的前向信道和后向信道信息，这在实际系统中是不现实的。实际系统中，中继能得到完美的后向信道信息，而前向信道信息则需要通过用户反馈得到，且用户用于反馈信道信息的比特数是有限的，因此，量化误差不可避免。在此情况下，研究如何设计鲁棒性信号处理方法显得十分必要。

经对现有文献检索发现,Ronghong Mo Yong Huat Chew,“MMSE-Based Joint Source and Relay Precoding Design for Amplify-and-Forward MIMO Relay Networks,”(“AF MIMO中继系统中基于MMSE准则的联合源端和中继编码设计”)IEEE Trans.Wireless Commun.,vol.8,no.9,pp.4668–4676,2009，该文章假设基站和中继都能获得完美的前向信道和后向信道信息，并进行了相关的信号处理方法的设计，但这在实际中很难实现。

又经检索发现，Bin Zhang,Zhiqiang He,Kai Niu,Li Zhang,“Robust Linear Beamforming for MIMO Relay Broadcast Channel With Limited Feedback,”(“多输入多输出中继广播信道下有限反馈鲁棒性波束成型设计”)IEEE Signal Processing Letters,vol.17,no.2,2010，该文章中假设基站和中继能够获得完美的后向信道信息，而前向信道信息需要通过用户反馈得到。用户用于反馈信道信息的比特数是有限的，因此，基站和中继只能获得带有量化误差的信道信息。在此假设下，该文章实现了中继端的线性信号处理方法设计。

经检索还发现，Jun Zou,Ming Ding,“Robust Joint Linear Precoding for AF MIMO Relay Broadcast Systems With Limited Feedback,”(“放大转发多输入多输出中继广播信道下有限反馈鲁棒性预编码联合设计”)IEICE Trans.Commun.,vol.E94-B,no.3,2011，该文章中假设基站和中继能够获得完美的后向信道信息和经过量化的前向信道信息。并在此假设下，该文章实现了基站端和中继端的鲁棒性联合信号处理方法设计。但是以次模型实现两用户之间交互信息需要4个时隙，而如果采用双向中继系统，则只需要2个时隙，因而可以提高一倍的吞吐量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多用户双向中继系统中的中继端鲁棒性信号处理方法。本发明根据MMSE（Minimum Mean Squared Error,最小均方误差）准则，在考虑信道量化误差的前提下，设计中继端信号处理方法。该方法充分考虑了信道量化误差对系统性能的影响，并设计出了能减小信道量化误差对系统性能影响的信号处理方法，能有效改善系统的比特误码率性能。

本发明所述的通信系统结构包括2K个单天线收发机（既是发射机也是接收机）和1个多天线双向中继，每个收发机都主要由一个调制器、一个解调器和一个存储器组成，每个双向中继主要由一个调制器、一个解调器和一个预编码线性处理器组成，工作方式为半双工放大转发中继。其中每两个收发机配对通过中继节点交换信息，记k和为一对想要相互通信的收发机对，共有K对收发机对。

本发明描述了一种多对用户双向中继无线通信方法，一个完整的通信过程在两个时隙内完成，在第一个时隙，所有收发机同时向中继发送信号；在第二个时隙，中继将处理后的信号广播至多个收发机。