[發明專利]一種中繼系統源端和中繼端魯棒性聯合信號處理方法

有效

• 申請號: 201310153749.5
• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103259577A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 黃劍;張萌;薛瑞琦;秦熠;俞暉;羅漢文
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04B7/04
• 分類號: H04B7/04;H04B7/15;H04L1/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及的是一種無線通信領域的方法，具體是一種基于安全速率的中繼系統源端和中繼端魯棒性聯合信號處理方法。

背景技術

中繼系統應用于無線通信系統可以提高系統的性能，已經在第四代無線通信標準中得到了廣泛的應用。如3GPP（3rd?Generation?Partnership?Project,第三代移動通信合作伙伴項目）LTE-A（Long?Term?Evolation-Advanced,增強型長期演進）系統中引入無線中繼技術來減小無線鏈路的空間損耗，增大信噪比，從而提高邊緣用戶信道容量。這樣拉近了天線和終端用戶的距離，可以改善終端的鏈路質量，從而提高系統的頻譜效率和用戶數據率。由于設備的復雜度較低，基于模擬網絡編碼的中繼系統具有較多的應用和研究，取得了較好的系統性能提升。

通過在中繼節點上安裝多天線，可以進一步利用MIMO（Multiple-Input?Multiple-Output,多輸入多輸出）相關技術（如分集、復用技術）增強系統的傳輸性能。

中繼系統取得的增益取決于中繼節點上采取的信號處理策略，根據中繼節點信號處理方式的不同可以將中繼節點分為解碼轉發中繼（decode-and-forward?relay）和放大轉發中繼（amplified-and-forword?relay）等。對于解碼轉發中繼，中繼節點對接收到的比特序列進行解碼，然后重新譯碼進行轉發，有一個信號重建的過程。而對于放大轉發中繼節點，中繼節點不對信號進行譯碼的操作，只是將接收到的信號進行一定的線性處理得到需要發送的信號。

放大轉發中繼節點在放大處理的時候會將有用信號和干擾噪聲信號同時進行線性處理，沒有對干擾噪聲進行抑制，在放大信號的同時也放大了噪聲，得到的系統性能較差。而解碼轉發中繼節點對信號譯碼之后能夠抑制中繼節點的噪聲以及其他信號的干擾，得到較好的系統性能，但由于譯碼的系統實現復雜度比較高、延時較大。由于實現相對簡單，放大轉發中繼節點在實際系統中得到了廣泛的應用。本發明中采用放大轉發型中繼節點用于無線信號的傳輸。

傳統的中繼系統中，一次信息傳輸需要2個時隙完成：基站→中繼、中繼→用戶。隨著無線通信用戶數目的巨量增長，帶來的后果是將會產生一些非法用戶竊聽合法用戶的信息，對整個網絡帶來許多負面的影響。因此基于安全速率的系統優化研究得到越來越廣泛的關注。

經對現有文獻檢索發現，M.Zhang,R.Xue,H.Yu,H.Luo?and?W.Chen,“Secrecy?Capacity?Optimization?in?Coordinated?Multi-Point?Processing”,IEEE?ICC,2013(“多點協作傳輸中基于安全速率的系統優化”，IEEE國際通信會議，2013)，該文章研究了多點協作通信系統中，存在竊聽者的情況下，最大化合法用戶的SNR（signal-to-noise?ratio,信噪比），同時抑制竊聽者的SNR，優化整體網絡的安全速率。

經檢索還發現，J.Huang?and?A.L.Swindlehurst,“Robust?Secure?Transmission?in?MISO?Channels?Based?on?Worst-Case?Optimization,”IEEE?Transaction?on?Signal?Processing,April2012(“基于最差誤差準則下的多入單出系統魯棒性安全速率優化設計”，IEEE信號處理會刊，2012年四月)，該文章研究了點對點的MISO（Multiple-Input?Single-Output,多輸入單輸出）系統中，存在竊聽者的情況下，竊聽者的信道狀態信息有誤差，文中針對誤差最差情況進行了基于安全性能最優準則的魯棒性設計。

綜上所述，現有技術對解決中繼系統中存在竊聽用戶，并且中繼節點到竊聽用戶的信道狀態信息非完美的情況沒有進行深入研究，而以上兩篇文章只是對點對點通信的研究。因此在中繼系統中研究其安全速率的優化設計及魯棒性信號處理方法有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種基于安全速率的中繼系統源端和中繼端魯棒性聯合信號處理方法。本發明根據最小化中繼節點發射功率準則，在考慮竊聽用戶與中繼節點之間存在信道誤差的情況下，聯合設計了源端和各中繼端線性信號魯棒性處理方法，有效改善了系統的安全速率性能。