[發(fā)明專利]一種用于多用戶雙向中繼系統(tǒng)的信號對齊方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410693142.0
• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN104363036B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高暉;呂鐵軍;王艷
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04B7/0404
• 分類號: H04B7/0404;H04B7/06
• 代理公司: 暫無信息
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多用戶雙向中繼場景下的機會信號對齊方法，用于下述場景：包括一個中繼和多個用戶的雙向通信系統(tǒng)，中繼和用戶均配置多天線，且中繼的天線數(shù)目和用戶天線數(shù)目滿足一定條件，即，中繼的天線數(shù)大于等于用戶多天線數(shù)目，而用戶的天線數(shù)有限不足以支持經(jīng)典信號空間對齊傳輸方法，此時完美的信號空間對齊不再適用。本專利所述方法包括下列兩個操作步驟：(1)用戶波束成形向量設(shè)計階段：聯(lián)合設(shè)計每對進行信息交互的用戶的波束成形向量，使其在有限條件下盡可能的對齊到一個方向上。從而達到將信號最大程度對齊的目的。(2)用戶調(diào)度階段：在完成用戶的波束成形設(shè)計后，利用波束成形設(shè)計過程中得到的每對用戶對應(yīng)的奇異值進行用戶調(diào)度，并完成中繼處理矩陣的設(shè)計。接收端的波束成形設(shè)計可以參照上行設(shè)計。所述方法較單天線用戶的機會對齊的和速率有較大提升，且當(dāng)備選用戶足夠大時，該方案可達自由度可以接近系統(tǒng)最大可達自由度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于多用戶雙向中繼系統(tǒng)的傳輸方案，確切地說，是多天線用戶的波束成形向量設(shè)計以及用戶調(diào)度方案設(shè)計，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，雙向無線通信技術(shù)因其有效提高頻譜效率引起人們的關(guān)注，并應(yīng)用于自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)和蜂窩移動通信系統(tǒng)等多種領(lǐng)域。一般情況下，對于雙向中繼通信，信息傳輸主要由兩個階段構(gòu)成：多路接入(MAC)階段和廣播(BC)階段。在第一個階段，也就是MAC階段，用戶同時將信息發(fā)送給中繼。在BC階段，中繼將接收到的所有用戶信息進行處理并發(fā)送給所有用戶。用戶接收到信息后消除自信息的干擾并解碼得到所需的信息。

由于能夠在多用戶干擾信道中獲得更高的自由度(DoF)，干擾對齊(IA)技術(shù)被引入雙向中繼系統(tǒng)中。在MIMO Y信道的場景中，有人提出一種稱作信號空間對齊(SSA)的技術(shù)，該技術(shù)將信號對齊技術(shù)和雙向中繼網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，以求達到更高的DoF。該方案下，在MAC階段，三個用戶將信號同時傳送給中繼，進行信息交互的一對用戶的信息在中繼端對齊到一個方向。在BC階段，中繼將對齊的信號發(fā)送給接收端。可以證明，當(dāng)用戶配置M根天線，中繼配置N根天線，且天線數(shù)目滿足時，系統(tǒng)達到最優(yōu)的DoF為3M。此后，SSA技術(shù)又被應(yīng)用于多種場景。

為了在低復(fù)雜度的條件下實現(xiàn)更實際的應(yīng)用，人們在K小區(qū)的單入多出系統(tǒng)中提出了更為實際的機會干擾對齊(OIA)技術(shù)。可以證明，在三個用戶的干擾信道中，只要備選用戶足夠多，即使用戶使用隨機波束成形，當(dāng)接收用戶足夠多，提供干擾能夠?qū)R的機會時，系統(tǒng)可以達到最優(yōu)的DoF。有人考慮在多用戶雙向中繼系統(tǒng)中的多用戶增益，提出了信道對齊方案(CAPS)和半正交信道對齊方案(SCAPS)，通過引入多用戶分集，對齊每對用戶的信道減少了用戶對內(nèi)的干擾。

針對現(xiàn)有方法只在單天線用戶適用的問題，本發(fā)明提出了一種用戶多天線系統(tǒng)下聯(lián)合波束成形設(shè)計和用戶調(diào)度的方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種多用戶雙向中繼系統(tǒng)中的聯(lián)合波束成形設(shè)計和用戶調(diào)度的方法。在該系統(tǒng)中，用戶和中繼均配置多天線。本發(fā)明將引入多用戶增益，并與信號空間對齊相結(jié)合，提出一種聯(lián)合波束成形設(shè)計和用戶調(diào)度的方案。在用戶不能滿足完美信號空間對齊時，通過波束成形設(shè)計使其盡量對齊，然后在多用戶中選出相對而言對齊程度較好的用戶，完成波束成形設(shè)計和用戶調(diào)度。所述方法較單天線用戶的機會對齊和速率有較大提升，且當(dāng)備選用戶足夠大時，自由度可以接近最大可達自由度。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種多用戶雙向中繼場景下的機會信號對齊方法，用于下述場景：包括一個中繼和多個用戶的雙向通信系統(tǒng)，中繼和用戶均配置多天線，且中繼的天線數(shù)和用戶天線數(shù)量滿足一定條件，此時完美的信號空間對齊不再適用。所述方法包括下列兩個操作步驟：

(1)波束成形向量設(shè)計階段：聯(lián)合設(shè)計每對進行信息交互的用戶的波束成形向量，使其在有限條件下盡可能的對齊到一個方向上。從而盡可能達到將每對信號對齊的目的。