MIMO中继广播系统的信息处理方法

摘要

一种无线通信技术领域的MIMO中继广播系统的信息处理方法，包括以下步骤：基站向中继发射训练序列，中继进行后向信道估计处理，得到基站与中继间的估计信道和信道估计误差方差；中继向用户发射训练序列，用户进行前向信道估计处理，得到中继与用户间的估计信道和信道估计误差方差；基站对待发射信号进行预处理，并将预处理后的信号发射给中继；中继对接收到的信号进行线性处理，得到线性处理后的信号发送给用户；用户对接收信号进行检测处理，得到基站传输给用户的信息。本发明给出了中继信号处理矩阵的精确表达式，大大降低了信息处理复杂度，处理时间缩短；并且考虑了信道估计误差，能有效地改善系统的均方误差和比特误码率性能。

主权项

1.一种MIMO中继广播系统的信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，基站向中继发射训练序列S₁，中继根据接收到的信号X₁进行后向信道估计处理，得到基站与中继间的估计信道和信道估计误差方差第二步，中继向用户发射训练序列S₂，用户k根据接收到的信号x_2k进行前向信道估计处理，得到中继与用户k间的估计信道和信道估计误差方差第三步，基站对待发射信号x进行预处理，得到预处理后的信号s，并将该信号s发射给中继；第四步，中继对接收到的信号y_r进行线性处理，得到信号并将信号发送给用户；所述的线性处理，是：$\tilde{s}={\mathrm{Gy}}_r,$其中：G＝βQ，$\beta =\sqrt{P_r/\mathrm{tr}\left[Q({\bar{H}}_1{R}_s{\bar{H}}_1^H+(P_s{\rho }_1^2+{\sigma }_1^2)I_N)Q^H\right]},$$Q={({\bar{H}}_2^H{\bar{H}}_2+\frac{K(P_r{\rho }_2^2+{\sigma }_2^2)}{P_r}{I}_N)}^{-1}{\bar{H}}_2^H{P}^H{\bar{H}}_1^H{({\bar{H}}_1{R}_s{\bar{H}}_1^H+(P_s{\rho }_1^2+{\sigma }_1^2)I_N)}^{-1},$I_N表示N×N的单位矩阵，上标(·)^H表示共轭转置，tr(·)表示矩阵的迹，M是基站天线数，N是中继天线数，K是用户数，是基站与中继间的估计信道，且是中继与用户k间的估计信道P∈C^M×K为预处理矩阵，R_s为基站发射信号的互相关矩阵，即R_s＝αP^HP，α∈R₊，P_s是基站发射功率，P_r是中继发射功率，和分别为中继和用户的接收噪声功率，是基站和中继间的信道估计误差方差，是中继与用户间的信道估计误差方差；第五步，用户k对接收信号y_k进行检测处理，得到信号所述的检测处理，是：${\tilde{x}}_k={\beta }^{-1}{y}_k,$其中：$\beta =\sqrt{P_r/\mathrm{tr}\left[Q({\bar{H}}_1{R}_s{\bar{H}}_1^H+(P_s{\rho }_1^2+{\sigma }_1^2)I_N)Q^H\right]},$$Q={({\bar{H}}_2^H{\bar{H}}_2+\frac{K(P_r{\rho }_2^2+{\sigma }_2^2)}{P_r}{I}_N)}^{-1}{\bar{H}}_2^H{P}^H{\bar{H}}_1^H{({\bar{H}}_1{R}_s{\bar{H}}_1^H+(P_s{\rho }_1^2+{\sigma }_1^2)I_N)}^{-1},$I_N表示N×N的单位矩阵，上标(·)^H表示共轭转置，tr(·)表示矩阵的迹，M是基站天线数，N是中继天线数，K是用户数，是基站与中继间的估计信道，且是中继与用户k间的估计信道P∈C^M×K为预处理矩阵，R_s为基站发射信号的互相关矩阵，即R_s＝αP^HP，α∈R₊，P_s是基站发射功率，P_r是中继发射功率，和分别为中继和用户的接收噪声功率，是基站和中继间的信道估计误差方差，是中继与用户间的信道估计误差方差。