[發明專利]雙向信道中基于最小均方誤差波束成型的信息傳輸方法

無效

• 申請號: 200910219342.1
• 申請日: 2009-12-04
• 公開（公告）號: CN101741448A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 李穎;李海強;孫岳
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04L1/06;H04L25/02
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種雙向信道中基于最小均方誤差波束成型的信息傳輸方法，包括如下步驟：

(1)采用Turbo碼對兩個源節點的數據信息d₁，d₂分別進行編碼，得到編碼序列x₁，x₂，對該編碼序列進行調制，并將調制后的信號s₁(n)和s₂(n)以功率p₁和p₂同時發送至中繼節點；

(2)中繼節點基于最小均方誤差準則構建波束成型矩陣：

2a)令H_UL＝[h₁，h₂]，H_DL＝[h₂，h₁]T，h₁和h₂分別為源節點到中繼節點的信道，對H_UL進行奇異值分解H_UL＝U∑V^H，U∈C^M×2，將中繼最小均方誤差波束成型矩陣表示為A_MMSE＝U^*B_MMSEU^H，B_MMSE∈C^2×2；

2b)采用最小均方誤差準則構建中繼波束成型矩陣：

根據最小均方誤差準則的接收機和發射機表達式構建中繼最小均方誤差波束成型矩陣：

AMMSE=HDLH(HDLHDLH+σn2σa2I)+aMMSE00bMMSE(HULHHUL+σn2σa2I)+HULH]]>

其中σ_n²和σ_a²分別為噪聲功率和信號功率，a_MMSE和b_MMSE是構建波束成型矩陣需要求解的兩個復變量，I是復單位矩陣，是最小均方誤差接收機表達式，是最小均方誤差發射機表達式；

利用奇異值分解公式和分別對H_DL^H和H_UL^H進行分解，得到中繼波束成型矩陣為：

AMMSE=U*ΣVT(HDLHDLH+σn2σa2I)+0aMMSEbMMSE0(HULHHUL+σn2σa2I)+VΣUH]]>

令BMMSE=ΣVT(HDLHDLH+σn2σa2I)+0aMMSEbMMSE0(HULHHUL+σn2σa2I)+VΣ,]]>

使A_MMSE＝U^*B_MMSEU^H；

式中B_MMSE矩陣通過對源節點S₁和S₂的可達速率求解得到，U^*為U的共軛矩陣，U^H為U的共軛轉置矩陣；

(3)利用得到的最小均方誤差波束成型矩陣，對中繼節點接收到的混合信號進行最小均方誤差波束成型，表示為x_R(n)＝A_MMSEy_R(n)，n＝1，...，N，其中y_R(n)為中繼節點接收到的兩個源節點的混合信息；

(4)中繼節點在第二個時隙將波束成型信息x_R(n)廣播給兩個源節點，這兩個源節點分別從各自接收到的信息中減去自相干擾后，通過解調得到對方源節點的信息，以在兩個時隙內實現源節點之間信息的交換。

2.根據權利要求1所述的雙向信道中基于最小均方誤差波束成型的信息傳輸方法，其中步驟2b)所述的矩陣B_MMSE通過源節點的可達速率求解，按照如下步驟進行：

第一步，引進向量α＝[α₂₁，α₁₂]^T，其中R_sum＝r₂₁+r₁₂，r₁₂為源節點S₁通過中繼節點向源節點S₂傳輸的可達速率，r₂₁為源節點S₂通過中繼節點向源節點S₁傳輸的可達速率，

對于確定的向量α，源節點可達速率優化表示為：

MaximizeRsum,BRsum]]>

Subjectto12log2(1+|g1TBMMSEg2|2p2||BMMSEHg1*||2+1)≥α21Rsum,]]>

12log2(1+|g2TBMMSEg1|2p1||BMMSEHg2*||2+1)≥α12Rsum]]>

||BMMSEg1||2p1+||BMMSEg2||2p2+tr(BMMSEBMMSEH)≤PR]]>

其中g₁＝U^Hh₁，g₂＝U^Hh₂，R_sum為源節點可達速率；

第二步，將上述可達速率優化轉化為中繼發射功率優化求解的表達式為：

p_R＝||B_MMSEg₁||²p₁+||B_MMSEg₂||²p₂+tr(B_MMSEB_MMSE^H)

subject?to12log2(1+|g1TBMMSEg2|2p2||BMMSEHg1*||2+1)≥α21r,]]>

??????????12log2(1+|g2TBMMSEg1|2p1||BMMSEHg2*||2+1)≥α12r]]>

r為求解過程中的一個常量：

第三步，對第二步的中繼發射功率優化求解表達式進行求解：

(a)設定向量α、源節點速率和的上限及中繼發射功率上限P_R均為已知，令r_min＝0，

(b)根據設定的參數求解中繼發射功率優化表達式，得到最優解p_R^*以及此時的矩陣B_MMSE，如果令r_min＝r，否則令r_max＝r；

(c)令δ_r為給定的一個常數，若r_max-r_min≥δ_r，利用更新r的值后，返回步驟(b)執行循環，繼續求解中繼發射功率優化表達式，直到r_max-r_min≤δ_r，循環結束，最終得到矩陣B_MMSE。