[发明专利]一种基于多用户MIMO中继系统的联合信号检测与信道估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及多用户MIMO中继系统的联合信号检测与信道估计方法

背景技术

随着无线通信领域对高速率数据传输和广泛网络覆盖范围的需求，MIMO中继技术得到了越来越多的关注。中继系统可以分为非再生中继(即放大转发中继(AF))和再生中继(即解码转发中继(DF))。对于未来的无线标准，多输入多输出通信中的AF中继系统由于在扩展覆盖范围和增加空间分集方面存在优势，成为一种很有前景的解决方案。除了中继，部署多天线的节点有助于进一步提高可达到的数据传输速率。此外，应用时域、空域、频域和码域等维数的多维信号处理技术有助于提高通信可靠性和提高数据传输速率。

针对点对点通信系统，已有方案设计了基于平行因子(PARAFAC)模型的多用户接收机。多用户接收机可以实现空间特征、信道增益和所有用户发送的信息符号矩阵的联合估计。为了提高估计精度，相关学者在已有研究基础上针对两跳中继系统提出了二线性交替最小二乘法(BALS)。该BALS算法比最小二乘算法(LS)需要更少的数据块。同时，已存在的Khatri-Rao时空编码技术(KRST)因其具有设计满速率和满分集的空时码的能力以及实现速率和分集的折中受到了广泛的关注。

已有工作多针对于点对点通信系统进行研究，即针对点对点多用户系统，利用PARAFAC模型进行信道估计和信号检测。而针对PARAFAC模型应用于多用户中继系统，尚未存在相关方面的研究。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术的不足，提出了一种多用户MIMO中继系统中检测出信息符号，并估计信道的方法。

技术方案：本发明所述的基于多用户MIMO中继系统的联合信号检测与信号估计方法包括：

对传输信息符号的矩阵进行KRST编码；

多个用户同时将信息发送至中继；

中继放大所接收的信号，并将放大后的信号转发至信宿；

将信宿处接收的信号构造为PARAFAC模型；

利用BALS算法检测出信息符号矩阵，并估测出组合信道。

进一步地，对信息符号传输矩阵进行KRST编码，具体包括：

将用户编码后的信号写为：

其中，信息符号矩阵在为第K个用户传送的信息符号矩阵。

进一步地，多个用户同时将信息发送至中继，包括：

信号通过信源与中继间的信道进行传输

中继接收的信号为：

进一步地，中继放大所接收的信号，并将放大后的信号转发至信宿，包括：

中继通过矩阵放大接收到的信号，并通过信道将信号传输给接收机。因此，接收到的信号矩阵可以表示为：

进一步地，将信宿处接收到的信号构造为PARAFAC模型，包括：

信宿处所有接收的信号构造成的矩阵以PARAFAC模型的切片形式表示为：

其他两种形式可表示为：

Y⁽¹⁾＝(C^T⊙S)(H_cp)^T+V⁽¹⁾

Y⁽²⁾＝(H_cp⊙C^T)S^T+V⁽²⁾

进一步地，利用BALS算法检测出信息符号矩阵，并估测出组合信道，包括：

对于两个未知的加载矩阵，每一步更新一个矩阵，所估计出的矩阵作为下一步估计矩阵的初始值，迭代更新直到收敛，即有：

有益效果：与现有技术相比，其主要优点在于：本发明能同时检测每个用户发送的信息符号，并且实现复合信道的估计，提高了信息传输效率。

附图说明

图1为本发明的联合信道检测与信道估计方法流程图；

图2为本发明的用户数目为K的MIMO中继信道系统示意图；

图3为本发明在不同用户数目下的BER性能曲线图；

图4为本发明在不同用户数目下的NMSE性能曲线图；

图5为本发明中信宿端的天线数目对信号检测的影响曲线图

具体实施方式

为使本发明的特点和优势更加明显易懂，下面结合附图对本发明进行详细说明。