[發(fā)明專利]一種存在天線相關(guān)與信道估計(jì)誤差的MIMO多中繼系統(tǒng)的預(yù)編碼方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810301617.5
• 申請(qǐng)日: 2018-04-04
• 公開（公告）號(hào): CN108768473B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 景晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 景晨
• 主分類號(hào): H04B7/0413
• 分類號(hào): H04B7/0413;H04B7/0456;H04B17/309;H04B17/391
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明公開一種存在天線相關(guān)與信道估計(jì)誤差的MIMO多中繼系統(tǒng)的預(yù)編碼方法。該方法考慮信道存在天線相關(guān)與估計(jì)誤差，以發(fā)射端和中繼端的最大功率為約束，首先給出基于信道估計(jì)誤差及天線相關(guān)性的中繼系統(tǒng)和信道模型，構(gòu)建滿足MMSE準(zhǔn)則和功率約束的約束優(yōu)化函數(shù)，并給出發(fā)射端預(yù)編碼矩陣、中繼預(yù)編碼矩陣與接收節(jié)點(diǎn)處理矩陣的閉式解。該方法采用聯(lián)合迭代法交替更新直至算法收斂，得到各節(jié)點(diǎn)矩陣的最優(yōu)解。該迭代方法具有良好的收斂性，且易于實(shí)現(xiàn)；本發(fā)明提出的線性預(yù)編碼方法，考慮了實(shí)際情況中的直傳路徑以及兩跳信道可能都存在天線相關(guān)性與信道估計(jì)誤差的情況，更符合實(shí)際MIMO多中繼系統(tǒng)傳輸情況。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及存在直傳路徑的MIMO多中繼系統(tǒng)的線性預(yù)編碼方法，尤其涉及一種存在天線相關(guān)與信道估計(jì)誤差的MIMO多中繼系統(tǒng)的預(yù)編碼方法。

背景技術(shù)：

多輸入多輸出(multiple-input multiple-output,MIMO)中繼通信技術(shù)由于其廣泛的覆蓋范圍，高速率的傳輸以及能有效抵抗信道衰落，提高小區(qū)邊緣用戶服務(wù)質(zhì)量等優(yōu)勢(shì)受到廣泛關(guān)注。預(yù)編碼技術(shù)作為一種能提高系統(tǒng)性能的自適應(yīng)技術(shù)，目前已成為研究熱點(diǎn)。將現(xiàn)有的MIMO和中繼等無線通信技術(shù)進(jìn)行融合，進(jìn)一步挖掘其潛在優(yōu)勢(shì)是當(dāng)前5G技術(shù)的熱點(diǎn)內(nèi)容。

在覆蓋范圍較充足的情況下，需要考慮中繼系統(tǒng)中發(fā)射端和接收端的直傳路徑。此外，由于信道估計(jì)技術(shù)的局限性和天線之間的短距特性，在進(jìn)行預(yù)編碼矩陣設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮信道估計(jì)誤差以及天線相關(guān)性。在信道中考慮信道估計(jì)誤差和天線相關(guān)性的情況，對(duì)于改善通信系統(tǒng)的性能會(huì)有很大的幫助。近年來，關(guān)于MIMO多中繼的研究層出不窮，但大多都是基于理想信道的中繼結(jié)構(gòu)，而對(duì)于信道中存在的信道估計(jì)誤差和天線相關(guān)性的相關(guān)MIMO多中繼系統(tǒng)的研究還處于甚少階段。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，考慮天線相關(guān)與信道估計(jì)誤差的預(yù)編碼方法，提供一種存在天線相關(guān)與信道估計(jì)誤差的MIMO多中繼系統(tǒng)的預(yù)編碼方法，與傳統(tǒng)線性預(yù)編碼方法相比，本發(fā)明的方法能進(jìn)一步改善MIMO多中繼系統(tǒng)的誤碼性能。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案有：一種存在直傳路徑的MIMO多中繼系統(tǒng)，考慮信道存在天線相關(guān)與估計(jì)誤差的預(yù)編碼算法，包括如下步驟：

第一步：針對(duì)存在直傳路徑的MIMO多中繼系統(tǒng)，構(gòu)建存在天線相關(guān)性和信道估計(jì)誤差的信道模型，用表示信源S至中繼節(jié)點(diǎn)F的信道矩陣，表示中繼節(jié)點(diǎn)F_k至接收端D的信道矩陣，表示發(fā)射端S至接收端D的信道矩陣，其中，N₁,N₂,N₃分別表示發(fā)射端，中繼節(jié)點(diǎn)以及接收端的天線數(shù)目，K表示中繼站的數(shù)目；

第二步：發(fā)射信號(hào)矢量經(jīng)信源S_i傳輸至第k(k＝1...K)個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，第k個(gè)中繼端的接收信號(hào)為y_rk(t)；

第三步：中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收信號(hào)y_rk(t)進(jìn)行預(yù)編碼并將其轉(zhuǎn)發(fā)至接收節(jié)點(diǎn)，中繼轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)受中繼最大發(fā)送功率約束，接收信號(hào)經(jīng)過不完全自干擾消除后得到經(jīng)過D處線性處理矩陣的檢測(cè)處理得到信號(hào)

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(hào)x(t)與接收后還原信號(hào)構(gòu)建D處的均方誤差函數(shù)使S與D處的總均方誤差MSE(F_s,F_rk,W)最小，并結(jié)合中繼功率約束條件聯(lián)合設(shè)計(jì)發(fā)射端預(yù)編碼矩陣F_s，中繼端預(yù)編碼矩陣F_rk以及接收端線性處理矩陣W，將預(yù)編碼矩陣設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化為存在不等式約束的凸優(yōu)化問題，采用聯(lián)合迭代法進(jìn)行預(yù)編碼設(shè)計(jì)以改善系統(tǒng)的誤比特率。

進(jìn)一步地，所述第一步構(gòu)建存在天線相關(guān)性與信道估計(jì)誤差的信道模型包括：