專利名稱：基于有限反饋的協(xié)作中繼波束形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)波束形成方法，尤其涉及一種基于有限反饋的協(xié)作中 繼波束形成方法，屬于無線通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
中繼輔助的蜂窩無線通信系統(tǒng)具有擴(kuò)展小區(qū)覆蓋范圍、改善小區(qū)邊緣用戶的頻譜效率、克服陰 影衰落等優(yōu)點(diǎn)。近年來，研究人員分別從中繼協(xié)議、信息論和處理算法的角度研究了中繼通信，例 如針對(duì)單輸入單輸出(Single-input Single-output, SISO)的無線中繼通信系統(tǒng)，有三種典型的中繼 協(xié)議，即放大轉(zhuǎn)發(fā)(Amplify-and-Forward, AF)、解碼轉(zhuǎn)發(fā)(Decode-and-Forward, DF)和壓縮轉(zhuǎn)發(fā) (Compress-and-Forward， CF)，其中AF中繼協(xié)議由于不需要解碼直接轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，處理復(fù)雜度和功 率消耗都很低，所以應(yīng)用更為廣泛。同時(shí)，多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)能夠通過利用空間復(fù) 用增益、空間分集增益和陣列增益提高通信的有效性和可靠性，將MIMO技術(shù)和中繼技術(shù)相結(jié)合能 夠利用二者的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步地提高通信性能。
目前針對(duì)中繼轉(zhuǎn)發(fā)矩陣的最優(yōu)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及中繼的最優(yōu)功率分配方案已有初步研究，但都是 針對(duì)單個(gè)多天線中繼的通信系統(tǒng)，而沒有考慮多個(gè)中繼的情況，多中繼協(xié)作通信涉及到分布式中繼 的協(xié)作或協(xié)同。當(dāng)系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都配備多根天線，且使用多個(gè)分布式中繼進(jìn)行協(xié)作通信時(shí)， 該系統(tǒng)的協(xié)作不能只局限在中繼的層次上，而應(yīng)該在包括多天線的發(fā)射機(jī)、多個(gè)分布式的中繼和多 天線的接收機(jī)的系統(tǒng)級(jí)上進(jìn)行協(xié)作。另外，目前針對(duì)多個(gè)中繼協(xié)作的研究主要集中在功率分配問題 而沒有考慮多中繼的相位旋轉(zhuǎn)(即波束形成)問題。在實(shí)際通信系統(tǒng)中，發(fā)送信號(hào)和信道都是復(fù)數(shù)， 這使得多中繼的聯(lián)合優(yōu)化不但包括聯(lián)合的功率分配而且包括聯(lián)合的相位旋轉(zhuǎn)，即波束形成。波束形 成技術(shù)是指發(fā)射機(jī)通過利用信道狀態(tài)信息對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行發(fā)送預(yù)相干疊加，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)射天線分集 的目的。
目前的研究通常假定每個(gè)中繼都必須獲取理想的信道狀態(tài)信息(Channel State Information, CSD，然后由于接收機(jī)的信道估計(jì)不準(zhǔn)確、信道信息的反饋有時(shí)延、噪聲污染，使得該假設(shè)是不現(xiàn) 實(shí)的，更為實(shí)用的情況是中繼只知道部分CSI。
綜上所述，多中繼輔助分布式MIMO系統(tǒng)中基于有限反饋的聯(lián)合波束成形問題具有重要的研究

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種能獲得較高的系統(tǒng)吞吐量，實(shí)現(xiàn)復(fù) 雜度較低的基于有限反饋的協(xié)作中繼波束形成方法。
技術(shù)方案本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種基于有限反饋的協(xié)作中繼波束形成方法。該方法適 用于一種通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括一個(gè)發(fā)射機(jī)、多個(gè)中繼和一個(gè)接收機(jī)，發(fā)射機(jī)配置多根天線， 每個(gè)中繼都配置單根天線，接收機(jī)配置多根天線，多個(gè)中繼相互協(xié)作并采用放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議；整個(gè)通信過程在兩個(gè)時(shí)隙完成，在第一時(shí)隙，發(fā)射機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行發(fā)射波束形成后廣播給所有中繼，在第 二時(shí)隙，所有中繼根據(jù)來自接收機(jī)的包含碼字標(biāo)號(hào)和功率放大因子的有限反饋信息確定分布式波束 形成的碼字，然后多個(gè)中繼將接收信號(hào)經(jīng)各自碼字分量處理后轉(zhuǎn)發(fā)給信宿。
本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種的基于有限反饋的波束形成方法，具體步驟如下
步驟1:發(fā)射機(jī)估計(jì)第一跳的信道響應(yīng)//,;
步驟2:發(fā)射機(jī)根據(jù)W,設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)的發(fā)射波束形成向量rf,，《-7^V,(:,1),其中，《為發(fā)射 機(jī)的發(fā)射功率，^來自于對(duì)好,進(jìn)行奇異值分解W,-tVf,^, R為左奇異矩陣，4為奇異值組成 的對(duì)角陣，^為右奇異矩陣，K(:,l)表示取酉陣的第一列
步驟3:接收機(jī)估計(jì)第一跳和第二跳的信道響應(yīng)A和W2 ;
步驟4:接收機(jī)首先根據(jù)廣義Lloyd算法設(shè)計(jì)碼本子空間，再與本發(fā)明所設(shè)計(jì)的碼字更新算法
相結(jié)合進(jìn)行迭代直至滿足收斂精度要求，得到所需碼本，最后將每個(gè)碼字能量歸一化。碼本設(shè)計(jì)與
碼字更新算法具體步驟為
Step 1:初始化一組聯(lián)合波束形成的碼本{^,;' = 1,...，28}，并隨機(jī)產(chǎn)生^次信道實(shí)現(xiàn)
{WU,A.2C其中5是反饋比特?cái)?shù)，好,..|和^.2表示第/次兩跳的信道實(shí)現(xiàn)，^是信道實(shí)現(xiàn)次數(shù)， 例如IA = 10000 ;
Step 2:針對(duì)給定的碼本卜,,乂' = 1, ,2"}，把信道空間劃分成2"個(gè)信道子空間，劃分準(zhǔn)則如下-
叫好,.,，好,.:
<formula>formula see original document page 5</formula>
接收噪聲方差，g為信宿接收噪聲方差，^為所有中繼的發(fā)送功率；
Step3:針對(duì)2"個(gè)信道子空間^J二，分別對(duì)每個(gè)聯(lián)合波束形成的碼字通過新設(shè)計(jì)的碼字算法 進(jìn)行更新。碼字更新問題可描述為
<formula>formula see original document page 5</formula>
針對(duì)上式，設(shè)計(jì)碼字更新算法，具體步驟如下
Step4:初始化"0， x0=0, a。-l,^-0; Step 5: While + ) < ) + 0.45^ )End
Step 6:令,=&+，；
Step 7:將^代入Step2生成更新的子空間，如此循環(huán)直至滿足收斂精度要求。 步驟5:接收機(jī)將所設(shè)計(jì)的碼本反饋給所有中繼；
步驟6:接收機(jī)根據(jù)兩跳信道信息選擇一個(gè)能使接收信噪比最大的碼字H^，然后計(jì)算出該碼
字對(duì)應(yīng)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)功率《，然后將f和Wj對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)反饋給所有中繼；
步驟7:每個(gè)中繼根據(jù)碼字標(biāo)號(hào)找到相應(yīng)碼字，進(jìn)而得到自己對(duì)應(yīng)的碼字分量，乘以接收信號(hào) 再放大后，在下一個(gè)時(shí)隙轉(zhuǎn)發(fā)給接收機(jī)；
步驟8:接收機(jī)采用最大比合并(MRC)進(jìn)行接收，接收矢量Z為z 早 ;其中
其中，(.)" 一矩陣或向量的共軛轉(zhuǎn)置；A'艱(.)一取對(duì)角元構(gòu)成一對(duì)角陣；A —夂x《的單位
陣，尺為中繼數(shù)；求和運(yùn)算；，—函數(shù)/W對(duì)自變量x求偏導(dǎo)；II—取矩陣的Frobenius 范數(shù)；max(.)—求最大值。
有益效果本發(fā)明提出了一種基于有限反饋的協(xié)作中繼波束形成方法，其特征在于，該方法適 用于一種通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括一個(gè)發(fā)射機(jī)、多個(gè)中繼和一個(gè)接收機(jī)，發(fā)射機(jī)配置多根天線， 每個(gè)中繼都配置單根天線，接收機(jī)配置多根天線，多個(gè)中繼相互協(xié)作并采用放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議。整個(gè)通 信過程在兩個(gè)時(shí)隙完成，在第一時(shí)隙，發(fā)射機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行發(fā)射波束形成后廣播給所有中繼，在第 二時(shí)隙，所有中繼根據(jù)來自接收機(jī)的包含碼字標(biāo)號(hào)和功率放大因子的有限反饋信息確定分布式波束 形成的碼字，然后多個(gè)中繼將接收信號(hào)經(jīng)各自碼字分量處理后轉(zhuǎn)發(fā)給信宿。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種非常 實(shí)用的基于有限反饋的波束形成方法，根據(jù)一種碼本設(shè)計(jì)算法和本發(fā)明所設(shè)計(jì)的碼字更新算法相互 迭代來設(shè)計(jì)碼本，中繼根據(jù)每次信道條件從該碼本中選擇能使接收機(jī)瞬時(shí)信噪比最大的碼字作為波 束形成向量。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的協(xié)作中繼波束形成碼本能在反饋開銷很小的情況下獲得明顯的性能增 益，碼字更新算法簡(jiǎn)單實(shí)用，以較低的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度獲得了較好的系統(tǒng)頻譜效率性能。


圖l是本發(fā)明的通信系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖，圖中《為發(fā)射機(jī)的發(fā)射波束形成向量，《,，…,《《為 K個(gè)中繼的波束形成分量，z為接收機(jī)的接收矢量，M為發(fā)射機(jī)的天線數(shù)，N為接收機(jī)的天線數(shù)， K為中繼數(shù)；
圖2 圖4給出了所設(shè)計(jì)的分布式波束形成碼本在不同反饋量和不同天線配置下的頻譜效率性 能。定義A-^和p^^Ar;
M《 《CT2
圖2給出了發(fā)射機(jī)天線數(shù)是4，中繼數(shù)是4，接收機(jī)接收天線數(shù)是4， A-A-20dB的情況下，不同的反饋比特?cái)?shù)S對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)頻譜效率累積分布函數(shù)曲線(Cumulative and Distributive Function, CDF)圖3給出了發(fā)射機(jī)天線數(shù)是4，中繼數(shù)是2，接收機(jī)接收天線數(shù)是4， A-^-20dB的情況下，
不同的反饋比特?cái)?shù)5對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)頻譜效率CDF曲線圖4和圖5給出了兩個(gè)分布式中繼的情況，圖4給出了發(fā)射機(jī)天線數(shù)是4，中繼數(shù)是2，接收機(jī) 接收天線數(shù)是2， P, :A-20dB的情況下，不同的反饋比特?cái)?shù)S對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)頻譜效率CDF曲線圖； 圖5給出了另一種發(fā)射機(jī)天線數(shù)的情形。
具體實(shí)施例方式
如圖l所示，本發(fā)明所述的通信系統(tǒng)包括一個(gè)發(fā)射機(jī)、多個(gè)中繼和一個(gè)接收機(jī)，發(fā)射機(jī)配 置多根天線，每個(gè)中繼都配置單根天線，接收機(jī)配置多根天線，多個(gè)中繼相互協(xié)作并采用放大 轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議。整個(gè)通信過程在兩個(gè)時(shí)隙完成，在第一時(shí)隙，發(fā)射機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行發(fā)射波束形成后 廣播給所有中繼，在第二時(shí)隙，所有中繼根據(jù)來自接收機(jī)的包含碼字標(biāo)號(hào)和功率放大因子的有 限反饋信息確定分布式波束形成的碼字，然后多個(gè)中繼將接收信號(hào)經(jīng)各自碼字分量處理后轉(zhuǎn)發(fā) 給信宿。
為與本發(fā)明所設(shè)計(jì)的基于有限反饋的協(xié)作中繼波束形成方法做性能比較，本發(fā)明還設(shè)計(jì)了一種 中繼需獲知全部信道狀態(tài)信息的協(xié)作多中繼最優(yōu)分布式波束形成方法，具體實(shí)施步驟如下 步驟l:發(fā)射機(jī)估計(jì)第一跳(發(fā)射機(jī)到所有中繼)的信道響應(yīng)好,；
步驟2:發(fā)射機(jī)根據(jù)好,設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)的發(fā)射波束形成向量rf,， rf'-V^^(:,1),其中，^為發(fā)射機(jī) 的發(fā)射功率，F(xiàn),來自于對(duì)好，進(jìn)行奇異值分解(Singular Value Decomposition, SVD)巧=f/,/l,K," ， t/, 為左奇異矩陣，4為奇異值組成的對(duì)角陣，",為右奇異矩陣，K(:,l)表示取酉陣的第一列；
步驟3:接收機(jī)估計(jì)第一跳和第二跳(所有中繼到接收機(jī))的信道響應(yīng)好,和好2;
步驟4:接收機(jī)根據(jù)接收機(jī)接收信噪比最大化準(zhǔn)則確定最優(yōu)的協(xié)作式轉(zhuǎn)發(fā)處理矩陣 ^=diag(《)，然后把該矩陣信息反饋給所有中繼。接收信噪比最大化問題的數(shù)學(xué)模型為
max
《好,"化Hgfg2化g,rf,
s.t. tr + of/, ] "f}=尸2
該最大化問題的最優(yōu)解^ =出紹00為《=f《，其中,
7<formula>formula see original document page 8</formula>
尸2
其中，尸2分別表示所有中繼的功率約束，trO表示矩陣的跡，cr,2和g分別表示中繼接收噪聲 方差和信宿接收噪聲方差，g-^"為Choleskey分解，{ }表示最大特征值對(duì)應(yīng)的歸一化特征 向量，i—'表示取逆，diag(^rf,《〃，+^/K)表示取對(duì)角元構(gòu)成一對(duì)角陣。
步驟5:接收機(jī)將協(xié)作式轉(zhuǎn)發(fā)處理矩陣A ^diag(《)反饋給多中繼；
步驟6:各個(gè)中繼將各自的接收信號(hào)經(jīng)波束形成向量《的分量處理后再轉(zhuǎn)發(fā)出去；
步驟7:接收機(jī)采用最大比合并(MRC)進(jìn)行接收，接收矢量Z為z ;
本發(fā)明所述的一種的基于有限反饋的波束形成方法的具體步驟如下 步驟l:發(fā)射機(jī)估計(jì)第一跳的信道響應(yīng)巧
步驟2:發(fā)射機(jī)根據(jù)好,設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)的發(fā)射波束形成向量rf,， rf,-V^K(:，1)，其中，K來自于 對(duì)W,進(jìn)行奇異值分解好,=t/,4^f . K(:,l)表示取酉陣的第一列； 步驟3:接收機(jī)估計(jì)第一跳和第二跳的信道響應(yīng)和好2 ;
步驟4:接收機(jī)首先根據(jù)廣義Lloyd算法設(shè)計(jì)碼本子空間，再與本發(fā)明所設(shè)計(jì)的碼字更新算法
相結(jié)合進(jìn)行迭代直至滿足收斂精度要求，得到所需碼本，最后將每個(gè)碼字能量歸一化。碼本設(shè)計(jì)與
碼字更新算法具體步驟為
Step 1:初始化一組聯(lián)合波束形成的碼本卜"y、l，…,2"，并隨機(jī)產(chǎn)生^次信道實(shí)現(xiàn)
{^,,,^.2^,，其中fi是反饋比特?cái)?shù)，^,和H,.2表示第!'次兩跳的信道實(shí)現(xiàn)，A是信道實(shí)現(xiàn)次數(shù)， 例如^ =10000 :
Step 2:針對(duì)給定的碼本卜^、1,…，2^,把信道空間劃分成28個(gè)信道子空間，劃分準(zhǔn)則如下
"^T^2^"^，,P",…,2氣y-P ，其中'
j = [W2diag(W,rf,)]W [Adiag(好,《)]'2J = ^diag(好f好,)+ "^diag(好,rf,《"W," ， cr,2為中繼
尸2
接收噪聲方差，c^為信宿接收噪聲方差，尸2為所有中繼的發(fā)送功率
Step3:針對(duì)2^個(gè)信道子空間[SJ二，分別對(duì)每個(gè)聯(lián)合波束形成的碼字通過新設(shè)計(jì)的碼字算法 進(jìn)行更新。碼字更新問題可描述為
8"=argmax
、
log2 〔xw ([^diag(仏,A.,)]" [",.2diag(" ,,《,)]} x〕 -1og2(A:Vdiag(好d)ac)
針對(duì)上式，設(shè)計(jì)碼字更新算法，具體步驟如下 Step4:初始化"O, x0=0, "0=1, 4=0: Step 5: While* + ) </(&) +0.45"* (《&)
End
Step 6:令"=;
Step 7:將代入Step2生成更新的子空間，如此循環(huán)直至滿足收斂精度要求。 步驟5:接收機(jī)將所設(shè)計(jì)的碼本反饋給所有中繼；
步驟6:接收機(jī)根據(jù)兩跳信道信息選擇一個(gè)能使接收信噪比最大的碼字HV然后計(jì)算出該碼 字對(duì)應(yīng)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)功率《，然后將f和^對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)反饋給所有中繼；
步驟7:每個(gè)中繼根據(jù)碼字標(biāo)號(hào)找到相應(yīng)碼字，進(jìn)而得到自己對(duì)應(yīng)的碼字分量，乘以接收信號(hào) 再放大后，在下一個(gè)時(shí)隙轉(zhuǎn)發(fā)給接收機(jī)；
步驟8:接收機(jī)采用最大比合并(MRC)進(jìn)行接收，接收矢量Z為Z = ，其中
其中，(.廣 一矩陣或向量的共軛轉(zhuǎn)置d艱(O—取對(duì)角元構(gòu)成一對(duì)角陣；^一A:x/:的單位 陣，/C為中繼數(shù)；求和運(yùn)算；，一函數(shù)/(x)對(duì)自變量x求偏導(dǎo)；||.||F—取矩陣的Frobenius 范數(shù)；max(.)—求最大值。
圖3 圖5給出了所設(shè)計(jì)的分布式波束形成碼本在不同反饋量和不同天線配置下的頻譜效率性 能。其中完全反饋的情況為本發(fā)明所設(shè)計(jì)的中繼需獲知全部信道狀態(tài)信息的協(xié)作多中繼最優(yōu)分布式 波束形成方法。
由圖3可見，當(dāng)fi從l增加到2， 5時(shí)，頻譜效率明顯增大，當(dāng)￡ = 5時(shí)，獲得大約0.6b/s/Hz的 增益?？梢?，所設(shè)計(jì)碼本在反饋開銷比較小的情況下得到很明顯的頻譜效率增益。
圖4和圖5給出了兩個(gè)分布式中繼的情況，在兩種接收機(jī)的接收天線數(shù)下，系統(tǒng)的頻譜效率在 反饋比特?cái)?shù)5 = 5時(shí)都非常接近理想情況下的性能?？梢娝岱植际讲ㄊ纬煞桨冈谒O(shè)計(jì)碼本下 以很小的反饋量獲得了明顯的系統(tǒng)性能增益。
權(quán)利要求
1.一種基于有限反饋的協(xié)作中繼波束形成方法，其特征在于，該方法適用于一種通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括一個(gè)發(fā)射機(jī)、多個(gè)中繼和一個(gè)接收機(jī)，發(fā)射機(jī)配置多根天線，每個(gè)中繼都配置單根天線，接收機(jī)配置多根天線，多個(gè)中繼相互協(xié)作并采用放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議；整個(gè)通信過程在兩個(gè)時(shí)隙完成，在第一時(shí)隙，發(fā)射機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行發(fā)射波束形成后廣播給所有中繼，在第二時(shí)隙，所有中繼根據(jù)來自接收機(jī)的包含碼字標(biāo)號(hào)和功率放大因子的有限反饋信息確定分布式波束形成的碼字，然后多個(gè)中繼將接收信號(hào)經(jīng)各自碼字分量處理后轉(zhuǎn)發(fā)給信宿；通過碼本設(shè)計(jì)和碼字更新算法來完成碼本的設(shè)計(jì)，中繼根據(jù)每次信道條件從該碼本中選擇能使接收機(jī)瞬時(shí)信噪比最大的碼字作為波束形成向量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于有限反饋的協(xié)作中繼波束形成方法，其特征在于該方法 的具體步驟如下步驟1:發(fā)射機(jī)估計(jì)第一跳的信道響應(yīng);步驟2:發(fā)射機(jī)根據(jù)W,設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)的發(fā)射波束形成向量rf,,《-V^V^'l)，其中，S為發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率，^來自于對(duì)好,進(jìn)行奇異值分解好,-tVi^"， R為左奇異矩陣，/^為 奇異值組成的對(duì)角陣，K為右奇異矩陣，K(:，l)表示取酉陣的第一列； 步驟3:接收機(jī)估計(jì)第一跳和第二跳的信道響應(yīng)好,和W2 ;步驟4:接收機(jī)首先根據(jù)廣義Lloyd算法設(shè)計(jì)碼本子空間，再與碼字更新算法相結(jié)合 進(jìn)行迭代直至滿足收斂精度要求，得到所需碼本，最后將每個(gè)碼字能量歸一化；步驟5:接收機(jī)將所設(shè)計(jì)的碼本反饋給所有中繼；步驟6:接收機(jī)根據(jù)兩跳信道信息選擇一個(gè)能使接收信噪比最大的碼字^，然后計(jì)算 出該碼字對(duì)應(yīng)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)功率。然后將f和"對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)反饋給所有中繼；步驟7:每個(gè)中繼根據(jù)碼字標(biāo)號(hào)找到相應(yīng)碼字，進(jìn)而得到自己對(duì)應(yīng)的碼字分量，乘以 接收信號(hào)再放大后，在下一個(gè)時(shí)隙轉(zhuǎn)發(fā)給接收機(jī)；步驟8:接收機(jī)采用最大比合并(MRC)進(jìn)行接收，接收矢量Z為 ， ;,其中R =f^ag(H^);
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于有限反饋的協(xié)作中繼波束形成方法，其特征在于，碼本 設(shè)計(jì)與碼字更新算法具體步驟為步驟1:初始化一組聯(lián)合波束形成的碼本(HW、1,…,2",并隨機(jī)產(chǎn)生Z^次信道實(shí)現(xiàn)(好,.,，好,」t'，，其中^是反饋比特?cái)?shù)，好i,和W,，表示第Z次兩跳的信道實(shí)現(xiàn)，^是信道實(shí)現(xiàn)次數(shù)，例如A =10000;步驟2:針對(duì)給定的碼本{^,7 = 1,-，21，把信道空間劃分成2"個(gè)信道子空間，劃分準(zhǔn)則如下ff,,,^^,力p-l,…,2 y7p ,其中，尸2為中繼接收噪聲方差，g為信宿接收噪聲方差，尸2為所有中繼的發(fā)送功率；步驟3:針對(duì)2^個(gè)信道子空間{&}二，分別對(duì)每個(gè)聯(lián)合波束形成的碼字通過新設(shè)計(jì)的 碼字算法進(jìn)行更新，碼字更新問題可描述為<formula>formula see original document page 3</formula>針對(duì)上式，設(shè)計(jì)碼字更新算法，具體步驟如下步驟4:初始化* = 0, x。=0, a。=l, J。=0; 步驟5: While + "A) < /(^) + 0.45^ (《^) JEnd步驟6:令^=&+1:步驟7:將h^代入步驟2生成更新的子空間，如此循環(huán)直至滿足收斂精度要求。 其中，(.廣一矩陣或向量的共軛轉(zhuǎn)置；取對(duì)角元構(gòu)成一對(duì)角陣；a:x/:的單位陣，/:為中繼數(shù)；z(.)-求和運(yùn)算；，一函數(shù)/0^對(duì)自變量;c求偏導(dǎo)；|||F —取矩陣的Frobenius范數(shù)；max(.) —求最大值。
全文摘要
基于有限反饋的協(xié)作中繼波束形成方法適用于一種通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括一個(gè)發(fā)射機(jī)、多個(gè)中繼和一個(gè)接收機(jī)，發(fā)射機(jī)配置多根天線，每個(gè)中繼都配置單根天線，接收機(jī)配置多根天線，多個(gè)中繼相互協(xié)作并采用放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議；整個(gè)通信過程在兩個(gè)時(shí)隙完成，在第一時(shí)隙，發(fā)射機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行發(fā)射波束形成后廣播給所有中繼，在第二時(shí)隙，所有中繼根據(jù)來自接收機(jī)的包含碼字標(biāo)號(hào)和功率放大因子的有限反饋信息確定分布式波束形成的碼字，然后多個(gè)中繼將接收信號(hào)經(jīng)各自碼字分量處理后轉(zhuǎn)發(fā)給信宿；通過碼本設(shè)計(jì)和碼字更新算法來完成碼本的設(shè)計(jì)，中繼根據(jù)每次信道條件從該碼本中選擇能使接收機(jī)瞬時(shí)信噪比最大的碼字作為波束形成向量。
文檔編號(hào)H04L1/02GK101552632SQ200910029240
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
發(fā)明者仲崇顯, 菲 俞, 李春國(guó), 楊綠溪, 睿 趙 申請(qǐng)人:東南大學(xué)