一種中繼系統信號的處理方法及裝置製造方法

2023-05-14 07:03:31

一種中繼系統信號的處理方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開一種中繼系統信號的處理方法及裝置，涉及通信網絡【技術領域】，用於解決中繼節點與多個源節點進行交互時，上行信道容量較低的問題。本發明實施例通過中繼節點獲取信號xul，其中信號xul為Mul個源節點各自發射的發射信號sul,i通過各個源節點和中繼節點之間的信道而生成的信號總和，Mul為大於等於1的自然數，i為0≤i≤Mul-1的自然數，發射信號sul,i為第i個源節點發射的信號；對信號xul和加權矩陣WulH相乘，得到信號uul；將信號uul發送給目的節點。本發明實施例提供的方案適於進行對中繼系統信號處理時採用。
【專利說明】一種中繼系統信號的處理方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及通信網絡【技術領域】，尤其涉及一種中繼系統信號的處理方法及裝置。【背景技術】
[0002]目前，蜂窩系統已經採用多入多出(Multiple-1nput Multiple-Output, ΜΙΜΟ)技術。在MIMO技術方案中，信號通過位於源和目的地之間的一個或多個中繼節點從源節點發送到目的節點。使用多發送天線和多接收天線來發送和接收信號，從而提高傳輸數據的速率。
[0003]現有技術中，首先中繼節點接收源節點發送的信號L，然後中繼節點通過對源節點和中繼節點之間的信道矩陣和/或中繼節點和目的節點之間的信道矩陣執行QR分解得到至少一個QR ;或者對源節點和中繼節點之間的信道矩陣和/或中繼節點和目的節點之間的信道矩陣進行Moore-Penrose逆矩陣的計算得到Moore-Penrose逆矩陣。從而再將信號L與得到的QR和/或Moore-Penrose逆矩陣相乘得到中繼信號，然後中繼節點向目的節點發送該中繼信號。
[0004]然而，現有技術中針對的是單點到單點(單源節點、單目的節點)的無線傳輸，當出現中繼節點與多個用戶源進行交互時，仍然需要執行上述單點到單點的方法來進行數據的傳輸，導致上行信道容量較低。

【發明內容】

[0005]本發明的實施例提供一種中繼系統信號的處理方法及裝置，用於解決中繼節點與多個源節點進行交互時，上行信道容量較低的問題。
[0006]第一方面，本發明的實施例提供一種中繼系統信號的處理方法，包括:
[0007]中繼節點獲取信號Xul，其中所述信號Xul為Mul個源節點各自發射的發射信號Suu通過各個源節點和中繼節點之間的信道而生成的信號總和，所述Mul為大於等於I的自然數，所述i為O≤i≤Mul-1的自然數，所述發射信號S11U為第i個源節點發射的信號；
[0008]所述中繼節點對所述信號Xul和加權矩陣WulH相乘，得到信號Uul ；
[0009]所述中繼節點將所述信號Uul發送給目的節點。
[0010]在第一種可能的實施例中，結合第一方面，在所述中繼節點對所述信號Xul和加權矩陣WulH相乘，得到信號Uul之前，所述方法還包括:
[0011]所述中繼節點獲取信道響應Jul，所述Jul為所述中繼節點到目的節點的信道響應。
[0012]在第二種可能的實施例中，結合第一方面中的第一種可能的實施例，在所述中繼節點對所述信號Xul和加權矩陣WulH相乘，得到信號Uul之前，所述方法還包括:
[0013]所述中繼節點對所述Jul進行奇異值SVD分解，得到矩陣Uul、矩陣Dul和矩陣VulH，所述矩陣VulH是矩陣Vul的共軛轉置矩陣；[0014]所述中繼節點對所述Mul個源節點的自相關信號之和進行所述SVD分解，得到矩陣Oul、矩陣ΣW+aV2j?和矩陣0ulH，其中，所述矩陣Oh為所述矩陣O的共軛轉置矩陣，所述Σ ul為對角陣，所述σ^2為所述中繼節點接收的幹擾噪聲的方差，所述In為單位矩陣。
[0015]在第三種可能的實施例中，結合第一方面或第一方面中的上述任一種可能的實施例，在所述中繼節點對所述信號Xul和加權矩陣WulH相乘，得到信號Uul之前，所述方法還包括:
[0016]所述中繼節點通過最大化上行信道容量得到所述中繼節點對所述Mul個源節點的發射功率其中，所述發射功率Zj的值滿足所述發射功率Zj與發射向量相乘得到的矩陣的對角線之和小於等於所述中繼節點發射的總功率Pk ;
[0017]所述中繼節點通過所述發射功率Zj得到關於Zj的j階對角矩陣Σ w，所述j為大於等於I的自然數；
[0018]所述中繼節點將所述矩陣Vul、所述對角矩陣ΣW和所述矩陣0ulH相乘得到矩陣Wul，對所述矩陣Wul進行共軛轉置，得到所述加權矩陣WulH，所述矩陣WulH為所述加權矩陣Wul的共軛轉置矩陣。
[0019]第二方面，本發明的實施例提供一種中繼系統信號的處理裝置，包括:
[0020]獲取模塊，用於獲取信號xul，並將所述信號Xul提供給加權模塊，其中所述信號Xul為Mul個源節點各自發射 的發射信號S11U通過各個源節點和中繼節點之間的信道而生成的信號總和，所述Mul為大於等於I的自然數，所述i為O < i < Mul-1的自然數，所述發射信號Suu為第i個源節點發射的信號；
[0021]所述加權模塊，用於對所述信號Xul和加權矩陣WulH相乘，得到信號uul，並將所述信號Uul提供給發送模塊；
[0022]所述發送模塊，用於將所述信號Uul發送給目的節點。
[0023]在第一種可能的實施例中，結合第二方面，
[0024]所述獲取模塊，還用於獲取信道響應Jul，所述Jul為所述中繼節點到目的節點的信道響應。
[0025]在第二種可能的實施例中，結合第二方面中的第一種可能的實施例，所述裝置還包括:
[0026]所述分解模塊，還用於對所述Jul進行奇異值SVD分解，得到矩陣Uul、矩陣Dul和矩陣VulH，所述矩陣VulH是矩陣Vul的共軛轉置矩陣；對所述Mul個源節點的自相關信號之和進
行所述SVD分解，得到矩陣Oul、矩陣和矩陣0ulH，其中，所述矩陣0ulH為所述矩陣
Oul的共軛轉置矩陣，所述Σ ul為對角陣，所辻σ2力所述中繼節點接收的幹擾噪聲的方差，所述In為單位矩陣。
[0027]在第三種可能的實施例中，結合第二方面或第二方面中的上述任一種可能的實施例，所述裝置還包括:
[0028]計算模塊，用於通過最大化上行信道容量得到所述中繼節點對所述MulA源節點的發射功率Zp其中，所述發射功率Zj的值滿足所述發射功率Zj與發射向量相乘得到的矩陣的對角線之和小於等於所述中繼節點發射的總功率Pk ;通過所述發射功率\得到關於Zj的j階對角矩陣Σ w，所述j為大於等於I的自然數；將所述矩陣Vul、所述對角矩陣Σ ?和所述矩陣0ulH相乘得到矩陣Wul，對所述矩陣Wul進行共軛轉置，得到所述加權矩陣WulH，所述矩陣WU1H為所述加權矩陣Wul的共軛轉置矩陣。
[0029]本發明實施例提供的一種中繼系統信號的處理方法及裝置，與現有技術中針對的是單點到單點(單源節點、單目的節點)的無線傳輸，當出現中繼節點與多個用戶源之間進行交互時，仍然需要執行上述單點到單點的方法來進行數據的傳輸，導致天線不能有效利用，從而使得上行信道容量較低的問題相比，本方案中繼節點對來自多個源節點發送的信號與預定加權矩陣進行相乘，得到一個加權之後的中繼信號，然後再將該中繼信號發送給目的節點，可以實現多個源節點對應一個中繼節點和一個目的節點，從而提高了上行信道容量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為本發明實施例提供的一種中繼系統信號的處理系統的結構示意圖；
[0032]圖2為本發明實施例提供的一種中繼系統信號的處理方法的流程圖；
[0033]圖3為本發明實施例提供的另一種中繼系統信號的處理方法的流程圖；
[0034]圖3(a)為本發明實施例提供的中繼系統信號的處理方法中一種上行信道容量的示意圖；
[0035]圖3(b)為本發明實施例提供的中繼系統信號的處理方法中另一種上行信道容量的不意圖；
[0036]圖4為本發明實施例提供的一種中繼系統信號的處理裝置的結構示意圖；
[0037]圖5為本發明實施例提供的另一種中繼系統信號的處理裝置的結構示意圖；
[0038]圖6為本發明實施例提供的中繼系統信號的處理系統中的一種中繼器的硬體結構圖。
【具體實施方式】
[0039]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0040]在本說明書中使用的術語〃部件"、〃模塊"、〃系統〃等用於表示計算機相關的實體、硬體、固件、硬體和軟體的組合、軟體、或執行中的軟體。例如，部件可以是但不限於，在處理器上運行的進程、處理器、對象、可執行文件、執行線程、程序和/或計算機。通過圖示，在計算設備上運行的應用和計算設備都可以是部件。一個或多個部件可駐留在進程和/或執行線程中，部件可位於一個計算機上和/或分布在2個或更多個計算機之間。此外，這些部件可從在上面存儲有各種數據結構的各種計算機可讀介質執行。部件可例如根據具有一個或多個數據分組(例如來自與本地系統、分布式系統和/或網絡間的另一部件交互的二個部件的數據，例如通過信號與其它系統交互的網際網路)的信號通過本地和/或遠程進程來通信。
[0041]此外，本發明的各個方面或特徵可以實現成方法、裝置或使用標準編程和/或工程技術的製品。本申請中使用的術語"製品"涵蓋可從任何計算機可讀器件、載體或介質訪問的電腦程式。例如，計算機可讀介質可以包括，但不限於:磁存儲器件(例如，硬碟、軟盤或磁帶等)，光碟(例如，⑶(Compact Disk,壓縮盤)、DVD (Digital Versatile Disk,數字通用盤)等)，智慧卡和快閃記憶體器件(例如，EPROM(ErasabIe Programmable Read-OnlyMemory，可擦寫可編程只讀存儲器)、卡、棒或鑰匙驅動器等)。另外，本文描述的各種存儲介質可代表用於存儲信息的一個或多個設備和/或其它機器可讀介質。術語"機器可讀介質"可包括但不限於，無線信道和能夠存儲、包含和/或承載指令和/或數據的各種其它介質。
[0042]具體的如圖1所示，本發明適用於一種中繼系統信號的處理系統，該系統包括多個用戶源:移動臺(Mobile Station，MS) 1011至MSlOlMul，中繼節點102和基站103。可以理解的是，在該系統中用戶源為源節點，基站為目的節點。
[0043]其中，用戶源包括Mul個MS，中繼節點102有個天線，基站103有Nul，ba個天線。
Mul為大於等於I的自然數，<和Nul，ba均為大於等於I的自然數。
[0044]用戶源101中的每個MS從多個天線(本發明不限制每個MS的天線數)發送可相互區分的信號。每個天線中的每一個在MMO方案下可以獨立的發送相關聯的信號。
[0045]中繼節點102從用戶源101接收信號，對接收到的信號執行預定的信號處理，生成中繼信號，然後再將該中繼信號發送給基站103。
[0046]基站103接收性中繼節點102發送的中繼信號。
[0047]結合本方案，中繼節點102，具體用於獲取信號Xul，其中信號Xul為Mul個用戶源101各自發射的發射信號S11U通過各個用戶源和中繼節點之間的信道而生成的信號總和，Mul為大於等於I的自然數，所述i為O≤i≤Mul-1的自然數，發射信號S11U為第i個用戶源發射的信號；對信號Xul和加權矩陣WulH相乘，得到信號Uul ;將信號Uul發送給基站103。
[0048]本發明與現有技術中針對的是單點到單點(單源節點、單目的節點)的無線傳輸，當出現中繼節點與多個用戶源之間進行交互時，仍然需要執行上述單點到單點的方法來進行數據的傳輸，導致天線不能有效利用，從而使得上行信道容量較低的問題相比，本方案中繼節點對來自多個源節點發送的信號與預定加權矩陣進行相乘，得到一個加權之後的中繼信號，然後再將該中繼信號發送給目的節點，可以實現多個源節點對應一個中繼節點和一個目的節點，從而提高了上行信道容量。
[0049]結合圖1，本發明提供一種中繼系統信號的處理方法，如圖2所示，該方法具體包括:
[0050]201，中繼節點獲取信號Xul，其中信號Xul為Mul個源節點各自發射的發射信號S11U通過各個源節點和中繼節點之間的信道而生成的信號總和，Mul為大於等於I的自然數，i為
0≤i Mul-1的自然數，發射信號S11U為第i個源節點發射的信號。
[0051]在本發明中以用戶源為源節點為例進行說明，後續直接用用戶源來表示源節點。
[0052]202，中繼節點對信號Xul和加權矩陣WulH相乘，得到信號uul。
[0053]信號 Uul 可以表示為公式(I):uul = ffulH.xul..............................(I)[0054]203，中繼節點將信號Uul發送給目的節點。
[0055]同樣的，本發明以基站為目的節點為例進行說明，後續直接用基站來表示目的節點。
[0056]本發明提供的一種中繼系統信號的處理方法，與現有技術中針對的是單點到單點(單源節點、單目的節點)的無線傳輸，當出現中繼節點與多個用戶源之間進行交互時，仍然需要執行上述單點到單點的方法來進行數據的傳輸，導致天線不能有效利用，從而使得上行信道容量較低的問題相比，本方案中繼節點對來自多個源節點發送的信號與預定加權矩陣進行相乘，得到一個加權之後的中繼信號，然後再將該中繼信號發送給基站，可以實現多個源節點對應一個中繼節點和一個目的節點，從而提高了上行信道容量。
[0057]進一步可選的，在步驟201:中繼節點獲取信號Xul之前，中繼節點獲取信道響應Jul，和獲取信道響應Bi。
[0058]首先中繼節點分別接收Mul fMS發送的導頻信號Li,基站發送的導頻信號K。然後中繼節點根據導頻信號Li和導頻信號K執行信道估計，估計第i個源節點與中繼節點之間的信道響應Bi,以及估計基站與中繼節點之間的信道響應Jul。
[0059]進一步可選的，在步驟201:中繼節點獲取信號Xul，具體包括:
[0060]用戶源發射的發射信號為suu，在本方案中設定有Mul個用戶，則第i個用戶源發射線的發射信號為SuU。
[0061]中繼節點接收的信號Xul和發射信號S11U之間的關係可以表示為公式⑵:
[0062]
【權利要求】
1.一種中繼系統信號的處理方法，其特徵在於，包括: 中繼節點獲取信號Xul，其中所述信號Xul為Mul個源節點各自發射的發射信號Suu通過各個源節點和中繼節點之間的信道而生成的信號總和，所述Mul為大於等於I的自然數，所述i為O≤i≤Mul-1的自然數，所述發射信號S11U為第i個源節點發射的信號； 所述中繼節點對所述信號Xul和加權矩陣WulH相乘，得到信號Uul ； 所述中繼節點將所述信號Uul發送給目的節點。
2.根據權利要求1所述的中繼系統信號的處理方法，其特徵在於，在所述中繼節點對所述信號Xul和加權矩陣WulH相乘，得到信號Uul之前，所述方法還包括: 所述中繼節點獲取信道響應Jul，所述Jul為所述中繼節點到目的節點的信道響應。
3.根據權利要求2所述的中繼系統信號的處理方法，其特徵在於，在所述中繼節點對所述信號Xul和加權矩陣WulH相乘，得到信號Uul之前，所述方法還包括: 所述中繼節點對所述Jul進行奇異值SVD分解，得到矩陣Uul、矩陣Dul和矩陣VulH，所述矩陣VulH是矩陣Vul的共軛轉置矩陣； 所述中繼節點對所述Mul個源節點的自相關信號之和進行所述SVD分解，得到矩陣Oul、矩陣
4.根據權利要求1-3中任一項所述的中繼系統信號的處理方法，其特徵在於，在所述中繼節點對所述信號Xul和加權矩陣WulH相乘，得到信號Uul之前，所述方法還包括: 所述中繼節點通過最大化上行信道容量得到所述中繼節點對所述Mul個源節點的發射功率其中，所述發射功率Zj的值滿足所述發射功率Zj與發射向量相乘得到的矩陣的對角線之和小於等於所述中繼節點發射的總功率Pk ； 所述中繼節點通過所述發射功率Zj得到關於Zj的j階對角矩陣Σ w，所述j為大於等於I的自然數； 所述中繼節點將所述矩陣Vul、所述對角矩陣Σ ?和所述矩陣0ulH相乘得到矩陣Wul，對所述矩陣Wul進行共軛轉置，得到所述加權矩陣WulH，所述矩陣WulH為所述加權矩陣Wul的共軛轉置矩陣。
5.一種中繼系統信號的處理裝置，其特徵在於，包括: 獲取模塊，用於獲取信號Xul，並將所述信號Xul提供給加權模塊，其中所述信號Xul為Mul個源節點各自發射的發射信號S11U通過各個源節點和中繼節點之間的信道而生成的信號總和，所述Mul為大於等於I的自然數，所述i為O ≤ i ≤ Mul-1的自然數，所述發射信號Sum為第i個源節點發射的信號； 所述加權模塊，用於對所述信號Xul和加權矩陣WulH相乘，得到信號Uul，並將所述信號Uul提供給發送模塊； 所述發送模塊，用於將所述信號Uul發送給目的節點。
6.根據權利要求5所述的中繼系統信號的處理裝置，其特徵在於， 所述獲取模塊，還用於獲取信道響應Jul，所述Jul為所述中繼節點到目的節點的信道響應。
7.根據權利要求6所述的中繼系統信號的處理裝置，其特徵在於，所述裝置還包括:所述分解模塊，還用於對所述Jul進行奇異值SVD分解，得到矩陣Uul、矩陣Dul和矩陣VulH，所述矩陣VulH是矩陣Vul的共軛轉置矩陣；對所述Mul個源節點的自相關信號之和進行所述SVD分解，得到矩陣Oul、矩陣ΣUi+ijI1n和矩陣0ulH，其中，所述矩陣0ulH為所述矩陣Oul的共軛轉置矩陣，所述Σ ul為對角陣，所述Off2為所述中繼節點接收的幹擾噪聲的方差，所述In為單位矩陣。
8.根據權利要求5-7中任一項所述的中繼系統信號的處理裝置，其特徵在於，所述裝置還包括: 計算模塊，用於通過 最大化上行信道容量得到所述中繼節點對所述Mul個源節點的發射功率Zp其中，所述發射功率Zi的值滿足所述發射功率Zj與發射向量相乘得到的矩陣的對角線之和小於等於所述中繼節點發射的總功率Pk ;通過所述發射功率Zj得到關於Zj的j階對角矩陣Σ w，所述j為大於等於I的自然數；將所述矩陣Vul、所述對角矩陣5 w和所述矩陣0ulH相乘得到矩陣Wul，對所述矩陣Wul進行共軛轉置，得到所述加權矩陣WulH，所述矩陣WulH為所述加權矩陣Wul的共軛轉置矩陣。
【文檔編號】H04B7/06GK103957044SQ201410188797
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月5日 優先權日:2014年5月5日
【發明者】鄭毅, 吳更石 申請人:華為技術有限公司