Y信道中低复杂度的干扰消除方法

摘要

本发明公开了一种Y信道中低复杂度的干扰消除方法，适用于4个用户和一个中继节点的Y信道，且用户和中继节点都配置6根天线。在多址(MA)阶段，每个用户对期望发送给其他3个用户的调制信号进行Alamouti编码以及码字对齐预编码，然后将预编码后的码字相加并且发送出去；在广播(BC)阶段，中继节点分离每对码字并且译码每对码字的元素，将译码得到的信号进行Alamouti编码以及预编码，然后将预编码后的码字发送出去，4个用户分离码字并且译码，进而得到自身的期望接收信号。该发明的最大似然译码复杂度与调制阶数的平方成正比。

主权项

Y信道中低复杂度的干扰消除方法，适用于四个用户和一个中继节点的Y信道，且每个用户和中继节点都配置6根天线，其特征在于，包括如下步骤：A，4个用户和中继节点计算归一化的码字对齐预编码矩阵V_ij，i＝1,2,3，4，j＝1,2,3,4，i≠j，V_ij的阶数为6×2，V_ij满足H_R1V₂₁＝H_R2V₁₂、H_R1V₃₁＝H_R3V₁₃、H_R1V₄₁＝H_R4V₁₄、H_R2V₃₂＝H_R3V₂₃、H_R2V₄₂＝H_R4V₂₄以及H_R3V₄₃＝H_R4V₃₄，其中，H_Rk是用户k到中继节点的信道矩阵，阶数为6×6，k＝1,2,3，4；B，用户1对其调制信号进行空时编码，得到3个空时码字，用户2对其调制信号进行空时编码，得到3个空时码字，用户3对其调制信号进行空时编码，得到3个空时码字，用户4对其调制信号进行空时编码，得到3个空时码字，然后3个用户分别对码字进行码字对齐预编码，最后将预编码后的码字发送出去，具体过程如下：B1，用户1对其调制信号s^k₂₁进行Alamouti编码，k＝1,2，得到用户1期望发送给用户2的2×2的码字S₂₁，$S_{21}=\left[\begin{array}{cc}{s^1}_{21}& -s^2{{}_{21}}^{*}\\ {s^2}_{21}& s^1{{}_{21}}^{*}\end{array}\right],$(·)^*表示共轭，用户1对其调制信号s^k₃₁进行Alamouti编码，k＝1,2，得到用户1期望发送给用户3的2×2的码字S₃₁，$S_{31}=\left[\begin{array}{cc}{s^1}_{31}& -s^2{{}_{31}}^{*}\\ {s^2}_{31}& s^1{{}_{31}}^{*}\end{array}\right],$(·)^*表示共轭，用户1对其调制信号s^k₄₁进行Alamouti编码，k＝1,2，得到用户1期望发送给用户4的2×2的码字S₄₁，$S_{41}=\left[\begin{array}{cc}{s^1}_{41}& -s^2{{}_{41}}^{*}\\ {s^2}_{41}& s^1{{}_{41}}^{*}\end{array}\right],$(·)^*表示共轭；B2，用户2对其调制信号s^k₁₂进行Alamouti编码，k＝1,2，得到用户2期望发送给用户1的2×2的码字S₁₂，$S_{12}=\left[\begin{array}{cc}{s^1}_{12}& -s^2{{}_{12}}^{*}\\ {s^2}_{12}& s^1{{}_{12}}^{*}\end{array}\right],$(·)^*表示共轭，用户2对其调制信号s^k₃₂进行Alamouti编码，k＝1,2，得到用户2期望发送给用户3的2×2的码字S₃₂，$S_{32}=\left[\begin{array}{cc}{s^1}_{32}& -s^2{{}_{32}}^{*}\\ {s^2}_{32}& s^1{{}_{32}}^{*}\end{array}\right],$(·)^*表示共轭，用户2对其调制信号s^k₄₂进行Alamouti编码，k＝1,2，得到用户2期望发送给用户4的2×2的码字S₄₂，$S_{42}=\left[\begin{array}{cc}{s^1}_{42}& -s^2{{}_{42}}^{*}\\ {s^2}_{42}& s^1{{}_{42}}^{*}\end{array}\right],$(·)^*表示共轭；B3，用户3对其调制信号s^k₁₃进行Alamouti编码，k＝1,2，得到用户3期望发送给用户1的2×2的码字S₁₃，$S_{13}=\left[\begin{array}{cc}{s^1}_{13}& -s^2{{}_{13}}^{*}\\ {s^2}_{13}& s^1{{}_{13}}^{*}\end{array}\right],$(·)^*表示共轭，用户3对其调制信号s^k₂₃进行Alamouti编码，k＝1,2，得到用户3期望发送给用户2的2×2的码字S₂₃，$S_{23}=\left[\begin{array}{cc}{s^1}_{23}& -s^2{{}_{23}}^{*}\\ {s^2}_{23}& s^1{{}_{23}}^{*}\end{array}\right],$(·)^*表示共轭，用户3对其调制信号s^k₄₃进行Alamouti编码，k＝1,2，得到用户3期望发送给用户4的2×2的码字S₄₃，$S_{43}=\left[\begin{array}{cc}{s^1}_{43}& -s^2{{}_{43}}^{*}\\ {s^2}_{43}& s^1{{}_{43}}^{*}\end{array}\right],$(·)^*表示共轭；B4，用户4对其调制信号s^k₁₄进行Alamouti编码，k＝1,2，得到用户4期望发送给用户1的2×2的码字S₁₄，$S_{14}=\left[\begin{array}{cc}{s^1}_{14}& -s^2{{}_{14}}^{*}\\ {s^2}_{14}& s^1{{}_{14}}^{*}\end{array}\right],$(·)^*表示共轭，用户4对其调制信号s^k₂₄进行Alamouti编码，k＝1,2，得到用户4期望发送给用户2的2×2的码字S₂₄，$S_{24}=\left[\begin{array}{cc}{s^1}_{24}& -s^2{{}_{24}}^{*}\\ {s^2}_{24}& s^1{{}_{24}}^{*}\end{array}\right],$(·)^*表示共轭，用户4对其调制信号s^k₃₄进行Alamouti编码，k＝1,2，得到用户4期望发送给用户3的2×2的码字S₃₄，$S_{34}=\left[\begin{array}{cc}{s^1}_{34}& -s^2{{}_{34}}^{*}\\ {s^2}_{34}& s^1{{}_{34}}^{*}\end{array}\right],$(·)^*表示共轭；B5，用户1对S₂₁、S₃₁和S₄₁进行预编码，得到V₂₁S₂₁、V₃₁S₃₁和V₄₁S₄₁，用户1发送V₂₁S₂₁+V₃₁S₃₁+V₄₁S₄₁；B6，用户2对S₁₂、S₃₂和S₄₂进行预编码，得到V₁₂S₁₂、V₃₂S₃₂和V₄₂S₄₂，用户2发送V₁₂S₁₂+V₃₂S₃₂+V₄₂S₄₂；B7，用户3对S₁₃、S₂₃和S₄₃进行预编码，得到V₁₃S₁₃、V₂₃S₂₃和V₄₃S₄₃，用户3发送V₁₃S₁₃+V₂₃S₂₃+V₄₃S₄₃；B8，用户4对S₁₄、S₂₄和S₃₄进行预编码，得到V₁₄S₁₄、V₂₄S₂₄和V₃₄S₃₄，用户4发送V₁₄S₁₄+V₂₄S₂₄+V₃₄S₃₄；C，中继节点译码，然后对译码得到的符号进行Alamouti编码以及预编码，最后将预编码后的码字发送给每个用户，具体过程如下：C1，中继节点用R₁表示其接收信号，$\begin{array}{c}{R}_1=H_{R1}{V}_{21}(S_{21}+S_{12})+H_{R1}{V}_{31}(S_{31}+S_{13})+H_{R1}{V}_{41}(S_{41}+S_{14})+\\ H_{R2}{V}_{32}(S_{32}+S_{23})+H_{R2}{V}_{\mathrm{42}}(S_{\mathrm{24}}+S_{\mathrm{42}})+H_{R3}{V}_{43}(S_{34}+S_{43})+N_{R1}\end{array},$N_R1是噪声，N_R1和R₁的阶数均为6×2，中继节点分离R₁中包含的6个具有Alamouti结构的码字，即分离S₂₁+S₁₂、S₃₁+S₁₃、S₄₁+S₁₄、S₃₂+S₂₃、S₂₄+S₄₂和S₃₄+S₄₃；C2，中继节点译码S₂₁+S₁₂的元素、S₃₁+S₁₃的元素、S₄₁+S₁₄的元素、S₃₂+S₂₃的元素、S₂₄+S₄₂的元素和S₃₄+S₄₃的元素，用a₁和a₂表示译码S₂₁+S₁₂的元素得到的符号，用b₁和b₂表示译码S₃₁+S₁₃的元素得到的符号，用c₁和c₂表示译码S₄₁+S₁₄的元素得到的符号，用d₁和d₂表示译码S₃₂+S₂₃的元素得到的符号，用e₁和e₂表示译码S₂₄+S₄₂的元素得到的符号，用f₁和f₂表示译码S₃₄+S₄₃的元素得到的符号；C3，中继节点对步骤C2译码得到的符号进行Alamouti编码，得到6个码字，分别是$A=\left[\begin{array}{cc}{a}_1& -{a_1}^{*}\\ a_2& {a_1}^{*}\end{array}\right],B=\left[\begin{array}{cc}{b}_1& -{b_2}^{*}\\ b_2& {b_1}^{*}\end{array}\right],C=\left[\begin{array}{cc}{c}_1& -{c_2}^{*}\\ c_2& {c_1}^{*}\end{array}\right],$$D=\left[\begin{array}{cc}{d}_1& -{d_2}^{*}\\ d_2& {d_1}^{*}\end{array}\right],E=\left[\begin{array}{cc}{e}_1& -{e_2}^{*}\\ e_2& {e_1}^{*}\end{array}\right]$和$F=\left[\begin{array}{cc}{f}_1& -{f_2}^{*}\\ f_2& {f_1}^{*}\end{array}\right],$(·)^*表示共轭；C4，中继节点对B、D和F进行预编码，得到V₁B、V₂D和V₃F，V₁、V₂和V₃的阶数均为2×2，$\left[\begin{array}{c}{V}_1\\ V_2\\ V_3\end{array}\right]=V_{12},$V₁₂是步骤A中的阶数为6×2的预编码矩阵，然后中继节点发送$\left[\begin{array}{c}A+V_{1}B\\ C+V_{2}D\\ E+V_{3}F\end{array}\right];$D，用户1对其接收信号译码，得到期望接收的码字，具体过程如下：D1，用户1根据其接收信号Y₁分离码字A、B、C、D、E、F，Y₁的表达式为Y₁＝H_1R1A+H_1R1V₁B+H_1R2C+H_1R2V₂D+H_1R3E+H_1R3V₃F+N₁，其中，N₁是噪声，[H_1R1 H_1R2 H_1R3]＝H_1R，H_1R是中继节点到用户1的信道矩阵，H_1R的阶数为6×6，Y₁、N₁、H_1R1、H_1R2和H_1R3的阶数均为6×2；D2，用户1译码A中的两个元素，即译码A的第一列的元素，用a₁′和a₂′表示译码得到的符号，用户1译码B中的两个元素，即译码B的第一列的元素，用b₁′和b₂′表示译码得到的符号，用户1译码C中的两个元素，即译码C的第一列的元素，用c₁′和c₂′表示译码得到的符号；D3，用户1用a₁′减s¹₂₁并且用a₂′减s²₂₁，得到用户2期望发送给用户1的信号，分别是a₁′‑s¹₂₁和a₂′‑s²₂₁；用户1用b₁′减s¹₃₁并且用b₂′减s²₃₁，得到用户3期望发送给用户1的信号，分别是b₁′‑s¹₃₁和b₂′‑s²₃₁；用户1用c₁′减s¹₄₁并且用c₂′减s²₄₁，得到用户4期望发送给用户1的信号，分别是c₁′‑s¹₄₁和c₂′‑s²₄₁；E，用户2对其接收信号译码，得到期望接收的码字，具体过程如下：E1，用户2根据其接收信号Y₂分离码字A、B、C、D、E、F，Y₂的表达式为Y₂＝H_2R1A+H_2R1V₁B+H_2R2C+H_2R2V₂D+H_2R3E+H_2R3V₃F+N₂，其中，N₂是噪声，[H_2R1 H_2R2 H_2R3]＝H_2R，H_2R是中继节点到用户2的信道矩阵，H_2R的阶数为6×6，Y₂、N₂、H_2R1、H_2R2和H_2R3的阶数均为6×2；E2，用户2译码A中的两个元素，即译码A的第一列的元素，用和表示译码得到的符号，用户2译码D中的两个元素，即译码D的第一列的元素，用和表示译码得到的符号，用户2译码E中的两个元素，即译码E的第一列的元素，用和表示译码得到的符号；E3，用户2用减s¹₁₂并且用减s²₁₂，得到用户1期望发送给用户2的信号，分别是和用户2用减s¹₃₂并且用减s²₃₂，得到用户3期望发送给用户2的信号，分别是和b₂′‑s²₃₂；用户2用减s¹₄₂并且用减s²₄₂，得到用户4期望发送给用户2的信号，分别是和F，用户3对其接收信号译码，得到期望接收的码字，具体过程如下：F1，用户3根据其接收信号Y₃分离码字A、B、C、D、E、F，Y₃的表达式为Y₃＝H_3R1A+H_3R1V₁B+H_3R2C+H_3R2V₂D+H_3R3E+H_3R3V₃F+N₃，其中，N₃是噪声，[H_3R1 H_3R2 H_3R3]＝H_3R，H_3R是中继节点到用户3的信道矩阵，H_3R的阶数为6×6，Y₃、N₃、H_3R1、H_3R2和H_3R3的阶数均为6×2；F2，用户3译码B中的两个元素，即译码B的第一列的元素，用和表示译码得到的符号，用户3译码D中的两个元素，即译码D的第一列的元素，用和表示译码得到的符号，用户3译码F中的两个元素，即译码F的第一列的元素，用和表示译码得到的符号；F3，用户3用减s¹₁₃并且用减s²₁₃，得到用户1期望发送给用户3的信号，分别是和用户3用减s¹₂₃并且用减s²₂₃，得到用户2期望发送给用户3的信号，分别是和用户3用减s¹₄₃并且用减s²₄₃，得到用户4期望发送给用户3的信号，分别是和G，用户4对其接收信号译码，得到期望接收的码字，具体过程如下：G1，用户4根据其接收信号Y₄分离码字A、B、C、D、E、F，Y₄的表达式为Y₄＝H_4R1A+H_4R1V₁B+H_4R2C+H_4R2V₂D+H_4R3E+H_4R3V₃F+N₄，其中，N₄是噪声，[H_4R1 H_4R2 H_4R3]＝H_4R，H_4R是中继节点到用户4的信道矩阵，H_4R的阶数为6×6，Y₄、N₄、H_4R1、H_4R2和H_4R3的阶数均为6×2；G2，用户4译码C中的两个元素，即译码C的第一列的元素，用和表示译码得到的符号，用户4译码E中的两个元素，即译码E的第一列的元素，用和表示译码得到的符号，用户4译码F中的两个元素，即译码F的第一列的元素，用和表示译码得到的符号；G3，用户4用减s¹₁₄并且用减s²₁₄，得到用户1期望发送给用户4的信号，分别是和用户4用减s¹₂₄并且用减s²₂₄，得到用户2期望发送给用户4的信号，分别是和用户4用减s¹₃₄并且用减s²₃₄，得到用户3期望发送给用户4的信号，分别是和