[发明专利]MIMO交替中继系统中基于放大转发的干扰消除方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及无线通信技术领域中的一种多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)交替中继系统中基于放大转发协议的干扰消除方法。本发明可用于多输入多输出MIMO交替中继系统，使系统达到最大自由度。

背景技术

多输入多输出MIMO系统可以提高频谱效率。中继辅助传输有扩大覆盖范围和提供空间分集的能力。由多输入多输出MIMO和中继组成的复合系统在实际工程中的应用引起了人们的极大的关注。

在多输入多输出MIMO和中继组成的复合系统中，半双工中继系统是指中继在同一个时间只能发送信号或者接收信号的系统。因此，系统的容量损耗比较大。为克服这一缺点，交替中继方案吸引了众多研究。交替中继使用多个中继从发送端到接收端依次进行转发。然而，对于交替中继方案，一个固有的缺点就是存在中继间干扰(inter-relay interference,IRI)，它在很大程度上降低了系统的性能。中继系统可采用放大转发协议(amplify-and-forward,AF)，从而使中继节点对源节点发送的信息进行线性处理，然后再发送到目的节点。

对于多输入多输出MIMO放大转发交替中继系统，干扰对齐(interference alignment,IA)的方法已经被应用于消除中继间干扰IRI。相关文章《Alternate MIMO AF relaying networks with interference alignment:spectral efficient protocol and linearfilter design》由Ki-Hong Park等人于2013年2月在IEEETransactions on Vehicular Technology上发表，该方案要求系统必须配置三个中继节点，而系统只能获得3/4M的自由度，其中M为系统中每个节点的天线数，并且每个节点的天线数M只能为偶数。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出了一种MIMO交替中继系统中基于放大转发协议的干扰消除方法。

实现本发明的技术思路是，针对多输入多输出MIMO放大转发交替中继系统存在的中继间干扰，在多输入多输出MIMO交替中继系统中的源节点发送混合信号，并在源节点处和中继节点处分别加入级联的预编码矩阵，采用干扰对齐的方法设计预编码矩阵使中继间干扰IRI完全消除。其具体实现步骤包括如下：

(1)设置系统：

(1a)在多输入多输出MIMO中继系统中设置一个源节点S、一个目的节点D和两个中继节点R₁和R₂，各节点均配置M根天线，M≥2；

(1b)设置中继系统在奇数时隙时，源节点S和中继节点R₂发送信号、中继节点R₁和目的节点D接收信号；设置在偶数时隙时，源节点S和中继节点R₁发送信号、目的节点D和中继节点R₂接收信号；

(2)源节点S发送信号：

(2a)将源节点S在当前时隙拟发送的有用信号矢量与源节点S上一个时隙已经发送的有用信号矢量相加，得到和矢量；将和矢量作为源节点S拟发送的混合有用信号矢量；

(2b)用中继系统源节点S的级联预编码矩阵乘以源节点S拟发送的混合有用信号矢量，将相乘后的信号矢量作为源节点S的发送信号矢量发送出去；

(3)中继节点R₂接收信号：

(3a)在中继系统的第一个时隙，用中继节点R₁接收源节点S发送的信号矢量，得到接收信号矢量y_r1(1)；

(3b)在中继系统的第二个时隙，用中继节点R₁的级联预编码矩阵T₁W₁乘以接收信号矢量y_r1(1)，得到中继节点R1在中继系统第二个时隙的发送信号矢量s_r1(2)；

(3c)中继节点R₂在中继系统的第二个时隙接收信号，接收到信号矢量y_r2(2)；

(4)消除中继节点R₂处的中继间干扰：

(4a)利用下式，消除中继节点R₂处的中继间干扰：