一種用于雙向中繼通信系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于雙向中繼通信系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)方法，具有算法復(fù)雜度較低且檢測(cè)性能較優(yōu)的特點(diǎn)，主要包括以下步驟：列寫(xiě)信道傳輸方程、對(duì)信道傳輸方程進(jìn)行分組、對(duì)第一部分廣播信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和迭代計(jì)算。
【專利說(shuō)明】
一種用于雙向中繼通信系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于雙向中繼通信系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè) 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 雙向中繼通信系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)在于能夠在接收端正確恢復(fù)出發(fā)送的信號(hào)，所以信 號(hào)檢測(cè)技術(shù)的研究至關(guān)重要。迫零算法(Zero Forcing，ZF)和最小均方誤差算法(MMSE)是 兩種應(yīng)用于雙向中繼通信系統(tǒng)的最基本的線性檢測(cè)方法，在檢測(cè)信號(hào)的過(guò)程中，通過(guò)一個(gè) 加權(quán)矩陣實(shí)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)信道的作用，又接收信號(hào)的一個(gè)線性組合完成對(duì)每個(gè)符號(hào)的檢測(cè)。迫零 算法和最小均方誤差算法的計(jì)算均較為簡(jiǎn)單，但在檢測(cè)的過(guò)程中會(huì)放大噪聲，性能不夠理 想。最佳的檢測(cè)算法是極大似然檢測(cè)算法(Maximum likelihood，ML)，但極大似然檢測(cè)會(huì)隨 著雙向中繼通信系統(tǒng)中天線數(shù)目的增加而復(fù)雜度急劇增加，在實(shí)際應(yīng)用中難以實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于雙向中繼通信系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)方法， 該信號(hào)檢測(cè)方法具有算法復(fù)雜度較低且檢測(cè)性能較優(yōu)的特點(diǎn)。
[0004] 為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0005] -種用于雙向中繼通信系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟一:列寫(xiě)信道傳輸方程
[0007] 源節(jié)點(diǎn)A和源節(jié)點(diǎn)B在第一個(gè)時(shí)隙生成信號(hào)并由天線發(fā)射出去，中繼節(jié)點(diǎn)R利用天 線接收源節(jié)點(diǎn)A和源節(jié)點(diǎn)B發(fā)射的信號(hào)，并將接收信號(hào)疊加得到廣播信號(hào)，中繼節(jié)點(diǎn)R將所述 廣播信號(hào)于第二個(gè)時(shí)隙發(fā)射出去，源節(jié)點(diǎn)A和源節(jié)點(diǎn)B分別接收所述廣播信號(hào)。廣播信號(hào)由 信道傳輸方程式1計(jì)算。
[0008] y = Hs+n 式 1
[0009] 式1中，y表示源節(jié)點(diǎn)A和源節(jié)點(diǎn)B分別接收到的中繼節(jié)點(diǎn)R發(fā)送的廣播信號(hào)，H表示 信道傳輸矩陣，n表示高斯白噪聲，s表示中繼節(jié)點(diǎn)R接收到的源節(jié)點(diǎn)A和源節(jié)點(diǎn)B發(fā)送的源信 號(hào)。
[0010] 步驟二:對(duì)信道傳輸方程進(jìn)行分組
[0011] v = I/R+ n = II,sj + Has}J + n 式 2.
[0012]式2中爪」為轉(zhuǎn)置矩陣且小<=/;肥,」=[出1111]，/^ =[~~]7冊(cè)=[匕匕] 且81=[81 Sj]T，通過(guò)移除信道傳輸矩陣H中的第i列和第j列得到Hn，通過(guò)移除源信號(hào)s中第 i個(gè)和第j個(gè)元素得到sn。將=/代入式1得到式2。式2將信道傳輸矩陣H分為兩部分出 和Hii，將廣播信號(hào)y分為兩部分Hisi和Hiisn+n。將第一部分廣播信號(hào)Hisi視為信號(hào)，將第二 部分廣播信號(hào)Hiisn+n視為噪聲。
[0013]步驟三:對(duì)第一部分廣播信號(hào)HISI進(jìn)行檢測(cè)
[0014] 設(shè)檢測(cè)矩陣
，在約束條件Wft = I下利用拉格朗日乘數(shù) 法求解檢測(cè)矩陣w，〇為一個(gè)大于零的常數(shù)。
[0015] 利用式3對(duì)第一部分廣播信號(hào)HISI進(jìn)行檢測(cè)求出檢測(cè)信號(hào)L
[0016] .V = Wy = W!l,s, + WIIUS2 + Wn = s, + WII,.s2 + Wn .rl： 3
[0017] 步驟四：從廣播信號(hào)y中剔除檢測(cè)信號(hào)；以形成新的待檢廣播信號(hào)y，對(duì)于新的待檢 廣播信號(hào)y重復(fù)步驟二~四直至檢測(cè)信號(hào)g的信噪比小于閾值《。
[0018]步驟五:將所有檢測(cè)信號(hào)；求和得到雙向中繼通信系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)結(jié)果。
[0019] 具體的，中源節(jié)點(diǎn)A和源節(jié)點(diǎn)B均工作在半雙工模式，源節(jié)點(diǎn)A和源節(jié)點(diǎn)B的信號(hào)發(fā) 射功率相同。
[0020] 具體的，中繼節(jié)點(diǎn)R用于接收/發(fā)射信號(hào)的天線數(shù)目和源節(jié)點(diǎn)A或源節(jié)點(diǎn)B用于發(fā) 射/接收信號(hào)的天線數(shù)目一致。
[0021] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的信號(hào)檢測(cè)方法計(jì)算復(fù)雜度較低，能夠根據(jù)雙向中繼 通信系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)通信可靠度要求的不同，調(diào)整迭代計(jì)算次數(shù)，以達(dá)到簡(jiǎn)化計(jì)算的目 的，使用靈活。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，本發(fā)明的信號(hào)檢測(cè)方法相較迫零算法和最小均方誤差算法，誤 碼率得到降低，尤其對(duì)于多天線的雙向中繼通信系統(tǒng)，其誤碼率性能顯著改善。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為雙向中繼通信系統(tǒng)中源節(jié)點(diǎn)A、源節(jié)點(diǎn)B和中繼節(jié)點(diǎn)R的天線數(shù)目均為2時(shí)誤 碼率隨信噪比的變化曲線。
[0023] 圖2為雙向中繼通信系統(tǒng)中源節(jié)點(diǎn)A、源節(jié)點(diǎn)B和中繼節(jié)點(diǎn)R的天線數(shù)目均為4時(shí)誤 碼率隨信噪比的變化曲線。
[0024] 圖3為雙向中繼通信系統(tǒng)中源節(jié)點(diǎn)A、源節(jié)點(diǎn)B和中繼節(jié)點(diǎn)R的天線數(shù)目均為8時(shí)誤 碼率隨信噪比的變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0026] 實(shí)施例的信號(hào)檢測(cè)方法包括以下步驟：
[0027]步驟一:列寫(xiě)信道傳輸方程
[0028]雙向中繼通信系統(tǒng)中源節(jié)點(diǎn)A和源節(jié)點(diǎn)B在第一個(gè)時(shí)隙生成信號(hào)并由天線發(fā)射出 去，中繼節(jié)點(diǎn)R利用天線接收源節(jié)點(diǎn)A和源節(jié)點(diǎn)B發(fā)射的信號(hào)，并將接收信號(hào)疊加得到廣播信 號(hào)，中繼節(jié)點(diǎn)R將所述廣播信號(hào)于第二個(gè)時(shí)隙發(fā)射出去，源節(jié)點(diǎn)A和源節(jié)點(diǎn)B分別接收所述廣 播信號(hào)。中繼節(jié)點(diǎn)R用于接收/發(fā)射信號(hào)的天線數(shù)目和源節(jié)點(diǎn)A或源節(jié)點(diǎn)B用于發(fā)射/接收信 號(hào)的天線數(shù)目一致。源節(jié)點(diǎn)A和源節(jié)點(diǎn)B均工作在半雙工模式，源節(jié)點(diǎn)A和源節(jié)點(diǎn)B的信號(hào)發(fā) 射功率相同，兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)向中繼節(jié)點(diǎn)隨機(jī)發(fā)送200000個(gè)0、1代碼，步驟一中的信道均為加性 高斯白噪聲信道，即噪聲方差為〇 2,雙邊功率譜密度為No/2的信道。廣播信號(hào)由信道傳輸方 程式1計(jì)算。
[0029] y = Hs+n 式 1
[0030] 式1中，y表示源節(jié)點(diǎn)A和源節(jié)點(diǎn)B分別接收到的中繼節(jié)點(diǎn)R發(fā)送的廣播信號(hào)，H表示 信道傳輸矩陣，n表示高斯白噪聲，s表示中繼節(jié)點(diǎn)R接收到的源節(jié)點(diǎn)A和源節(jié)點(diǎn)B發(fā)送的源信 號(hào)。
[0031]步驟二:對(duì)信道傳輸方程進(jìn)行分組
[0032] .V = ///;.,〇 + /-/ = //"s', + //".s'" + ? 式 2
[0033] 式2中，Pi,j為轉(zhuǎn)置矩陣且Hn]，€> = fc~]7冊(cè)=[匕hj] 且81=[81 Sj]T，通過(guò)移除信道傳輸矩陣H中的第i列和第j列得到Hn，通過(guò)移除源信號(hào)s中第 i個(gè)和第j個(gè)元素得到sn。將=7代入式1得到式2。式2將信道傳輸矩陣H分為兩部分出 和Hii，將廣播信號(hào)y分為兩部分Hisi和Hiisn+n。將第一部分廣播信號(hào)Hisi視為信號(hào)，將第二 部分廣播信號(hào)Hnsn+n視為噪聲。
[0034]步驟三:對(duì)第一部分廣播信號(hào)HISI進(jìn)行檢測(cè)
[0035] 設(shè)檢測(cè)矩陣
，在約束條件WHI = I下利用拉格朗日乘數(shù) 法求解檢測(cè)矩陣W，〇為一個(gè)大于零的常數(shù)。
[0036] 利用式3對(duì)第一部分廣播信號(hào)HISI進(jìn)行檢測(cè)求出檢測(cè)信號(hào)：。
[0037] s = Wy^= Wl!,s, + lVIlns2 + Wn = Sj + Wllus? + Wn 八:i
[0038] 步驟四：從廣播信號(hào)y中剔除檢測(cè)信號(hào)：；以形成新的待檢廣播信號(hào)y，對(duì)于新的待檢 廣播信號(hào)y重復(fù)步驟二~四直至檢測(cè)信號(hào)：；的信噪比小于閾值《。
[0039] 步驟五:將所有檢測(cè)信號(hào)$求和得到雙向中繼通信系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)結(jié)果。
[0040] 經(jīng)仿真實(shí)驗(yàn)證實(shí)，本發(fā)明的信號(hào)檢測(cè)方法相較迫零算法和最小均方誤差算法，誤 碼率得到降低，如圖1~圖3所示。在雙向中繼通信系統(tǒng)中天線數(shù)目較多的情況下，本發(fā)明中 算法的信號(hào)檢測(cè)性能提升明顯，由圖3可知，在信噪比SNR為16dB時(shí)，實(shí)施例的的檢測(cè)誤碼率 BER已經(jīng)接近10 一4。
[0041]以上所述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，而并非本發(fā)明可行實(shí)施的窮舉。對(duì) 于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明原理和精神的前提下對(duì)其所作出的任何顯而 易見(jiàn)的改動(dòng)，都應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于雙向中繼通信系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)方法，其特征在于其包括以下步驟： 步驟一:列寫(xiě)信道傳輸方程 源節(jié)點(diǎn)A和源節(jié)點(diǎn)B在第一個(gè)時(shí)隙生成信號(hào)并由天線發(fā)射出去，中繼節(jié)點(diǎn)R利用天線接 收源節(jié)點(diǎn)A和源節(jié)點(diǎn)B發(fā)射的信號(hào)，并將接收信號(hào)疊加得到廣播信號(hào)，中繼節(jié)點(diǎn)R將所述廣播 信號(hào)于第二個(gè)時(shí)隙發(fā)射出去，源節(jié)點(diǎn)A和源節(jié)點(diǎn)B分別接收所述廣播信號(hào)；廣播信號(hào)由信道 傳輸方程式1計(jì)算： y = Hs+n 式 1 式1中，y表示源節(jié)點(diǎn)A和源節(jié)點(diǎn)B分別接收到的中繼節(jié)點(diǎn)R發(fā)送的廣播信號(hào)，Η表示信道 傳輸矩陣，η表示高斯白噪聲，s表示中繼節(jié)點(diǎn)R接收到的源節(jié)點(diǎn)Α和源節(jié)點(diǎn)Β發(fā)送的源信號(hào)； 步驟二:對(duì)信道傳輸方程進(jìn)行分組式2 式2中，？1,」為轉(zhuǎn)置矩陣且6,/^=/;肥,」=[出！111]，月> =|>1.%]__7'.;:出=[1^11」]且81 = [Sl ~]τ，通過(guò)移除信道傳輸矩陣Η中的第i列和第j列得到Ηπ，通過(guò)移除源信號(hào)s中第i個(gè)和 第j個(gè)元素得到sn;將= /代入式1得到式2;式2將信道傳輸矩陣Η分為兩部分HjPHn， 將廣播信號(hào)y分為兩部分Hisi和Hiisn+n;將第一部分廣播信號(hào)Hisi視為信號(hào)，將第二部分廣 播信號(hào)Hiisn+n視為噪聲； 步驟三:對(duì)第一部分廣播信號(hào)HISI進(jìn)行檢測(cè) 設(shè)檢測(cè)矩￥在約束條件1出=1下利用拉格朗日乘數(shù)法求 解檢測(cè)矩陣W，σ為一個(gè)大于零的常數(shù)； 利用式3對(duì)第一部分廣播信號(hào)HISI進(jìn)行檢測(cè)求出檢測(cè)信號(hào)^式3 步驟四：從廣播信號(hào)y中剔除檢測(cè)信號(hào)以形成新的待檢廣播信號(hào)y，對(duì)于新的待檢廣播 信號(hào)y重復(fù)步驟二~四直至檢測(cè)信號(hào)^的信噪比小于閾值ω ; 步驟五:將所有檢測(cè)信號(hào)：；求和得到雙向中繼通信系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)結(jié)果。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于雙向中繼通信系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)方法，其特征在于步 驟一中源節(jié)點(diǎn)Α和源節(jié)點(diǎn)Β均工作在半雙工模式，源節(jié)點(diǎn)Α和源節(jié)點(diǎn)Β的信號(hào)發(fā)射功率相同。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于雙向中繼通信系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)方法，其特征在于中 繼節(jié)點(diǎn)R用于接收/發(fā)射信號(hào)的天線數(shù)目和源節(jié)點(diǎn)A或源節(jié)點(diǎn)B用于發(fā)射/接收信號(hào)的天線數(shù) 目一致。
【文檔編號(hào)】H04B7/08GK105959053SQ201610458100
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日
【發(fā)明人】李莉
【申請(qǐng)人】石家莊學(xué)院