[發(fā)明專利]一種存在信道估計(jì)誤差及天線相關(guān)的MIMO中繼系統(tǒng)的預(yù)編碼方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201610021483.2
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105577249A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳小敏;朱益民;蘇君煦;朱秋明;胡續(xù)俊;方竹
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H04B7/04
• 分類號: H04B7/04
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種存在信道估計(jì)誤差及天線相關(guān)的MIMO中繼系統(tǒng)的預(yù)編碼方法，其特征在于：包 括如下步驟

第一步：針對MIMO中繼系統(tǒng)，構(gòu)建存在信道估計(jì)誤差及天線相關(guān)的信道模型，假設(shè)發(fā) 射-中繼端及中繼-接收端信道均存在信道估計(jì)誤差及天線相關(guān)，用分別 表示發(fā)射-中繼端和中繼-接收端信道矩陣，n_s，n_r，n_d分別是發(fā)射端，中繼端，接收端的天線 數(shù)并且滿足n_s≤min(n_r,n_d)條件；

第二步：符號子流經(jīng)發(fā)射端預(yù)編碼矩陣處理后轉(zhuǎn)發(fā)給中繼， 其中發(fā)射端發(fā)送信號須滿足發(fā)射端功率約束，發(fā)送信號經(jīng)過發(fā)射-中繼端信道可得中繼接 收信號

第三步：接收信號y_r經(jīng)中繼端預(yù)編碼矩陣處理得到并轉(zhuǎn)發(fā)給接收端，其 中轉(zhuǎn)發(fā)信號Y滿足中繼功率約束，轉(zhuǎn)發(fā)信號經(jīng)過中繼-接收端信道，得到接收端接收信號 接收端通過接收端處理矩陣得到還原信號

第四步：以最小均方誤差為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，比較發(fā)送信號x與接收端還原信號構(gòu)建MSE代 價(jià)函數(shù)以此實(shí)時迭代更新發(fā)射端預(yù)編碼矩陣、中繼端預(yù)編碼矩陣、 接收端處理矩陣，最終得到三者的最優(yōu)解以改善系統(tǒng)的誤比特率。

2.如權(quán)利要求1所述的存在信道估計(jì)誤差及天線相關(guān)的MIMO中繼系統(tǒng)的預(yù)編碼方法， 其特征在于：所述第一步構(gòu)建信道估計(jì)誤差及天線相關(guān)的信道模型包括：

H和G的天線相關(guān)矩陣用Kronecker模型表示，定義和Ψ_H和Ψ_G是發(fā)射天線相關(guān)矩陣，Σ_H和Σ_G是H和G的接收天線相關(guān)矩陣，天線相關(guān)矩陣是半正定及完全 已知的，和的元素服從均值為0方差為1的復(fù)高斯分布，定義和和是和的估計(jì)矩陣，ΔH和ΔG是信道估計(jì)誤差矩陣，其元素服從均值為0方差分別為 和的復(fù)高斯分布，因此，信道模型可以表示為：

3.如權(quán)利要求1所述的存在信道估計(jì)誤差及天線相關(guān)的MIMO中繼系統(tǒng)的預(yù)編碼方法， 其特征在于：所述第二步信號經(jīng)過發(fā)射端預(yù)編碼并發(fā)送至中繼端采用如下公式得到：

發(fā)射端節(jié)點(diǎn)發(fā)射信息x_i(i＝1,2,…,n_s)至中繼端，令ε [·]表示期望；中繼端接收信號可以表示為：

y_r＝HBx+w

其中為信號x的預(yù)編碼矩陣，滿足tr(Bxx^HB^H)＝tr(BB^H)≤_sP，tr[·]表示矩陣的 跡，P_s是發(fā)射端最大功率，是發(fā)射端至中繼端的MIMO信道矩陣，w是中繼端的加性高 斯白噪聲，均值為零，方差矩陣為為其噪聲功率，中繼端通過處理矩陣 對接收信號進(jìn)行處理，然后向接收端轉(zhuǎn)發(fā)信號，轉(zhuǎn)發(fā)信號為：

Y＝Fy_r

其中功率約束滿足tr(YY^H)≤P_r，P_r是中繼端最大功率。

4.如權(quán)利要求1所述的存在信道估計(jì)誤差及天線相關(guān)的MIMO中繼系統(tǒng)的預(yù)編碼方法， 其特征在于：所述第三步中繼轉(zhuǎn)發(fā)和接收端還原發(fā)射信號是根據(jù)以下公式得到：

接收端接收信號可以表示為：

r＝GY+n＝GFHS+GFw+n

其中是均值為零，方差矩陣為的加性高斯白噪聲，是n的方 差；

接收端的處理矩陣用來恢復(fù)出發(fā)射端的發(fā)射信號，令接收處理矩陣為則估計(jì) 信號矢量為：

。

5.如權(quán)利要求1所述的存在信道估計(jì)誤差及天線相關(guān)的MIMO中繼系統(tǒng)的預(yù)編碼方法， 其特征在于：所述第四步求取發(fā)射端預(yù)編碼矩陣、中繼端預(yù)編碼矩陣、接收端處理矩陣最優(yōu) 解的處理方法是根據(jù)以下公式得到：

(1).以最小均方誤差為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，求取MSE代價(jià)函數(shù)：

其中

功率約束為：

tr(BB^H)≤P_s

tr(YY^H)＝tr[F(HBB^HH^H+R_w)F^H]

＝tr[FZF^H]≤P_r

(2).由于發(fā)射端與中繼端需滿足功率約束，則對于最小化代價(jià)函數(shù)MSE的最優(yōu)化問題 可以表示為：

s.ttr(BB^H)≤P_s。

tr[FZF^H]≤P_r。