专利名称：基于双向中继协议的上下行传输方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于双向中继协议的上下行传输方法和装置。
背景技术：
无线通信由于不需要直接的电缆连接，相对于有线通信，在传输便捷性上有着无可比拟的优越性。然而，由于复杂的无线链路传输环境，如多径衰落，阴影效应，无线传输接收机的性能往往不能有效地得到保证。这种现象在空间跨度较大的蜂窝通信系统中表现的尤为突出，例如，处在小区边缘手机用户的服务要求一般较难满足。近年来，为有效地提高接收用户的性能，扩大基站的无线的覆盖范围，基于中继(relay)的协作传输受到研究学者的广泛关注，并取得了一定的研究成果。虽然基于中继的协作传输可以很好提高用户接收性能，但考虑到实际硬件设备的可实现性，协作传输中的中继节点只能工作在半双工方式，即中继节点收发操作只能在正交的时间或频率上进行。由于需要更多的信道资源实现传输节点之间的信息交换，这种传统的单向中继传输(one-way relay)模型极大地降低了频谱的有效性。
发明内容
为解决现有技术中单向中继传输导致频谱有效性低的问题，本发明实施例提供了一种基于双向中继协议的上下行传输方法和装置。一种基于双向中继协议的上下行传输方法，包括中继节点接收基站和两个终端发送的待传输的信号；所述中继节点将所述待传输的信号与预编码矩阵乘积后，广播给所述基站和所述两个终端；所述基站接收到所述广播信号，并将所述广播信号进行自干扰消除后，乘以线性最小均方误差均衡器，然后将再进行解调；所述两个终端接收到所述广播信号，并将所述接收到的广播信号进行自干扰消除后，再进行解调。一种基于双向中继协议的上下行传输装置，包括接收单元，用于接收基站和两个终端发送的待传输的信号；广播单元，用于将所述待传输的信号与预编码矩阵乘积后，广播给所述基站和所述两个终端，以使所述基站接收到所述广播信号，并将所述广播信号进行自干扰消除后，乘以线性最小均方误差均衡器，然后将再进行解调；所述两个终端接收到所述广播信号，并将所述接收到的广播信号进行自干扰消除后，再进行解调。一种基站，包括发送单元，用于向中继节点发送待传输的信号；接收单元，用于接收所述中继节点发送的广播信号，所述广播信号是所述中继节点将所述待传输的信号与预编码矩阵乘积后形成的；解调单元，用于接收所述广播信号，并将所述广播信号进行自干扰消除后，乘以线性最小均方误差均衡器，然后将再进行解调。一种终端，包括发送单元，用于向中继节点发送待传输的信号；接收单元，用于接收所述中继节点发送的广播信号，所述广播信号是所述中继节点将所述待传输的信号与预编码矩阵乘积后形成的；解调单元，用于接收所述广播信号，并将所述广播信号进行自干扰消除后，再进行解调。本发明实施例所提供的基于主动推技术的互联网信息采集方法和装置中，使用了双向中继，减小了基站和手机终端发射信号的衰落，同时，上下行通过2个时隙完成。相比较传统的单向中继，提高了系统的频谱利用率。
图1是本发明实施方法的架构图；图2是本发明实施例方法的第一流程示意图；图3是本发明实施例方法的第二流程示意图；图4是本发明实施例方法中预编码矩阵迭代方法求解示意图；图5是本发明实施例中装置结构图；图6是本发明实施例中基站结构图；图7是本发明实施例中终端结构图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明实施例所提供的方法和装置进行详细的描述。实施例一本发明实施例一种基于双向中继协议的上下行传输方法所应用的架构图如图1 所示，其中包括一个基站、一个中继节点，以及两个终端，本发明实施例所提供方法如图2 所示，包括101、中继节点接收基站和两个终端发送的待传输的信号；在本发明实施例中，所述中继节点为双向中继(two-way relay)模型，是一种有效的双向链路传输模型，该中继节点能显著的提高无线信道的利用率，因为该中继节点使用物理层网络编码，将第一个时隙内接收到的两路信号进行有效的叠加操作，然后在第二时隙将该叠加信号广播给两个信号源。同时，由于每个源节点已知自己的发送信号，从而可以实现自干扰消除。本发明实施例中，终端可以为手机、移动电话等设备。102、中继节点将所述待传输的信号与预编码矩阵乘积后，广播给所述基站和所述两个终端；其中，中继预编码矩阵F求解如图3所示，具体步骤为
(21)初始化预编码矩阵F为
权利要求
1.一种基于双向中继协议的上下行传输方法，其特征在于，包括 中继节点接收基站和两个终端发送的待传输的信号；所述中继节点将所述待传输的信号与预编码矩阵乘积后，广播给所述基站和所述两个终端；所述基站接收到所述广播信号，并将所述广播信号进行自干扰消除后，乘以线性最小均方误差均衡器，然后将再进行解调；所述两个终端接收到所述广播信号，并将所述接收到的广播信号进行自干扰消除后， 再进行解调。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预编码矩阵采用下述方法进行求解(21)初始化预编码矩阵F^J^-Im， Tr(Rx)其中，F为预编码矩阵，Rx定义为民=H1BBffHf +H2PPffHf +σΙΜ , Pr为中继的最大发射功率，B为基站的预编码矩阵，H1为基站到中继节点的信道矩阵，σ〗Ι为协方差矩阵， Tr( ·)表示矩阵取迹操作；(22)更新均衡矩阵W为W = PffHfFffGf (G1FH2PPffHfFffGf +O^G1FFffGf +ctIw)—1 这里^OOOOOOOO O O其中Pk为手机终端k的发射功率，G1为中继节点到基站的信道矩阵，σ〗为基站接收的噪声方差，H2 = [h21，h22, . . . , ti2K]，h2k为手机终端k到中继节点的信道向量，σ〗为中继接收噪声方差；(23)更新中继节点预编码矩阵F，得到 minF /(F, W)其中c =_ι gLgm ι2_Σ( I §2,FH1^. I2 +P1 I gT2kFh2i \2) + σ2κ \\gT2kF\\2 +a2ki孟k，r = Tr{F(H1BBffHf +H2PPffHf +a2RlM)FH} , 为中继节点到手机终端k的信道向量。h为基站预编码矩阵B的第i个行向量，σ〗为手机终端k的接收噪声协方差；(24)重新更新均衡矩阵，迭代N次，所述N大于等于20。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述更新中继节点预编码矩阵F，包括 (31 )minx±0 Tr(^X)s.t. Tr(QX) = 1, Tr(饮X) < O, Tr(^X) <0,^ = 1,2 ‘其中％ =fq0 1”q Q0J ‘ q。=wC(GfWffPffHf) , %=Tr(a|WWQ0=(H2VV"H"2 +σκΙΜ) (Gf WffWG1) ^vec (.)表示将矩阵按列拉成列向量，0表示为克罗内克积， =(_Pr 0IxM2IxM'J其中 Q厂(H1BBffHf+H2PPffHf+σΙΜ)\Τ =Vx1 Q其中Q,= (H1^bfHf(H1^bfHf + P^hn2i)+ σ2κΙΜ))τ 0(g2kgT2ki^k、0 2 -QV M2Xl 乂丨,(32)求解(31)中的优化得到解为X，并且将X做奇异值分解为X= VVh, V为MXr矩阵，r为矩阵X的秩，如果X秩为1，则得到中继节点预编码矩阵为F = y(1) 这里mat( ·)是将行向量转化为矩阵的操作；(33)如果r> 1，则引入r Xr共轭对称矩阵M，使得Tr (Vff(^VM) = 0,i = 1,2,χ；(34)求解M的奇异值为S1,52,L, 51；并使得1氏1=1^\{旧|,約};(35)计算更新后的解X'为X'= ν(Ικ-(1/δ。)Μ)νΗ并使得X" =X' /a，这里a = X' (1,1)；(36)循环步骤(32)至(35)，直到X秩为1，得到中继预编码矩阵F为F = mat(—--)V⑴ 。
4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述基站接收到所述广播信号， 并将所述广播信号进行自干扰消除，包括所述基站将接收到的广播信号减去干扰项G1HI1Bsb,这里参数定义同要求1相同，sB为基站发送的信号向量；所述两个终端接收到所述广播信号，并将所述接收到的广播信号进行自干扰消除，包括所述两个终端将接收到的广播信号减去干扰项gLFh2iA ,这里参数定义同要求1相同， %为手机终端k发送的信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述线性最小均方误差均衡器为均衡矩阵W = PffHfFffGf (G1FH2PPffHfFffGf +O^G1FFffGf +ctIw)—1。
6.一种基于双向中继协议的上下行传输装置，其特征在于，包括 接收单元，用于接收基站和两个终端发送的待传输的信号；广播单元，用于将所述待传输的信号与预编码矩阵乘积后，广播给所述基站和所述两个终端，以使所述基站接收到所述广播信号，并将所述广播信号进行自干扰消除后，乘以线性最小均方误差均衡器，然后将再进行解调；所述两个终端接收到所述广播信号，并将所述接收到的广播信号进行自干扰消除后，再进行解调。
7.一种基站，其特征在于，包括发送单元，用于向中继节点发送待传输的信号；接收单元，用于接收所述中继节点发送的广播信号，所述广播信号是所述中继节点将所述待传输的信号与预编码矩阵乘积后形成的；解调单元，用于接收所述广播信号，并将所述广播信号进行自干扰消除后，乘以线性最小均方误差均衡器，然后将再进行解调。
8.—种终端，其特征在于，包括发送单元，用于向中继节点发送待传输的信号；接收单元，用于接收所述中继节点发送的广播信号，所述广播信号是所述中继节点将所述待传输的信号与预编码矩阵乘积后形成的；解调单元，用于接收所述广播信号，并将所述广播信号进行自干扰消除后，再进行解
全文摘要
本发明实施例提供了一种基于双向中继协议的上下行传输方法和装置，其中，该方法包括中继节点接收基站和两个终端发送的待传输的信号；所述中继节点将所述待传输的信号与预编码矩阵乘积后，广播给所述基站和所述两个终端；所述基站接收到所述广播信号，并将所述广播信号进行自干扰消除后，乘以线性最小均方误差均衡器，然后将再进行解调；所述两个终端接收到所述广播信号，并将所述接收到的广播信号进行自干扰消除后，再进行解调。应用本发明实施例所提供的方法和装置可以提高系统的频谱利用率。
文档编号H04W72/04GK102421194SQ20111045449
公开日2012年4月18日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者王睿, 陶梅霞 申请人:上海交通大学