[发明专利]一种多天线不可信中继网络中的波束成形方法

摘要

本发明提供了一种多天线不可信中继网络中的波束成形方法，设计预编码矩阵FS和FD，以保证不可信中继节点R不能窃听有用信号，且使得目的节点D可以解码出有用信号，以此来提高网络的可达安全速率。本发明引入多天线技术，研究多天线不可信中继网络的预编码设计方案，通过多维信号处理，将发射信号对齐到有用信号空间并正交到协作干扰空间，有效聚焦发射信号和协作干扰信号，改善协作干扰效果，提高安全速率。

主权项

一种多天线不可信中继网络中的波束成形方法，其特征在于包括下述步骤：在源节点S、不可信中继节点R和目的节点D构成的三节点多天线不可信中继网络中，S和D都配备有Nt根天线，R配备有Nr根天线，且Nt＜Nr；第一个时隙，S向R发送有用信号xS，同时D向R发射具有相同频带的协作干扰信号xJ，中继节点R接收到的信号向量yR＝HxS+GxJ+nR，其中，H、G分别表示从S到R和从D到R的MIMO信道矩阵；表示在R处的加性复高斯噪声向量，每个天线接收到的噪声均值为0，方差为σR2；是一个Nr维的单位矩阵；考虑S和D的发射预编码矩阵为FS和FD，且有用符号向量为sS、干扰符号向量为sJ，则xS＝FS×sS，xJ＝FD×sJ；进而，yR＝HFSsS+G FDsJ+nR；设定S的发射功率PS和D的发射功率PD均为P，且S和D处的每个符号也是等功率的，则R处的总干扰加噪声的协方差矩阵不可信中继节点R处的瞬时速率其中，L为有用符号维度；在第二个时隙，中继节点R将接收到的信号转发给目的节点D；设中继放大矩阵为IR，在目的节点D处接收到的信号向量yD＝GHHFSsS+GHGFDsJ+GHnR+nD，是目的节点D处的加性复高斯噪声向量，每个天线接收到的噪声均值为0，方差为σD2；是一个Nt维的单位矩阵；D的总噪声协方差矩阵表示为则D处的瞬时速率表示为其中，定义作为SR的最优噪声协方差矩阵，采用广义奇异值分解对SD和进行联合分解，得到其中，和是酉矩阵，和是对角矩阵，是SD和的公共非奇异矩阵，的奇异值以递增的顺序排列，∑R的对角线元素以递减的顺序排列；假设若有ηD，M＞ηR，M且ηD，(M‑1)≤ηR，(M‑1)，优化设计源节点S的发射预编码矩阵优化设计目的节点D的发射预编码矩阵FD＝GH。