Y信道中的干扰消除方法
Y信道中的干扰消除方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及通信领域，尤其是Y信道中干扰消除方法。
【背景技术】
[0002] 中继技术可W扩展小区覆盖范围，消除或减少通信盲点，是当前无线通信技术的 研究热点之一。人们对中继信道的模型从不同的角度进行了扩展，提出了多用户双向中继 信道和多用户多向中继信道等模型，Y信道就是其中的一种。
[0003] Y信道模型包含多个用户和1个中继节点。用户之间没有直接的链路，每个用户 通过中继节点向其他用户发送信息。假定所有的节点都采用半双工模式，并且都已知信道 状态信息。Y信道的传输模式分为S种，分别是TDMA模式、MU-MIMO模式和两时隙传输模 式。两时隙传输模式中，第一时隙称为多址（MultipleAccess,M)阶段，第二时隙称为广 播炬roadcast，BC)阶段。在M阶段，多个用户向中继节点发送信号。在BC阶段，中继节 点对接收到的信号译码并且对译码得到的信号进行网络编码，然后转发给所有用户。
[0004] 文章"PerformanceOptimizationofMIMOYchannels:InterferenceAlignment andSignalDetection"给出了一种Y信道中信号的传输方法及译码方法。在该方法中，用 户对其发送信号进行信号空间对齐预编码，中继节点在译码前对接收信号进行波束赋形处 理，需要多次迭代才能得到最优的波束赋形向量，计算波束赋形向量的复杂度较高。
【发明内容】
[0005] 针对已有方案运算复杂度较高的问题，本发明提出了一种Y信道中的干扰消除方 法，适用于S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4根天线，该方法 能降低运算复杂度。
[0006] 实现本发明的技术思路是；在M阶段，每个用户对其调制信号进行Alamouti编 码W及干扰对齐预编码，然后将预编码后的码字进行组合并且发送出去，中继节点利用 Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性进行译码；在BC阶段，中继节点将M阶段 译码得到的信号进行Alamouti编码W及预编码，然后将预编码后的码字进行组合并且发 送出去，S个用户利用Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性分别译码中继节点 发送的信号，进而得到自身的期望接收信号。
[0007] 本发明的具体步骤如下：
[000引A，用户1对其调制信号进行空时编码，得到两个空时码字，用户2对其调制信号进 行空时编码，得到两个空时码字，用户3对其调制信号进行空时编码，得到两个空时码字， 然后=个用户分别对码字进行预编码，最后将预编码后的码字发送出去；
[0009] B，中继节点根据用户i到中继节点的信道矩阵电译码每对码字的元素，i= 1,2,3 ；
[0010] C，中继节点对步骤B译码得到的符号进行Alamotui编码并且对其中的两个码字 进行预编码，然后将预编码后的码字组合并且发送出去；
[0011] D，用户1译码得到用户2期望发送给用户1的信号w及用户3期望发送给用户1 的信号；
[0012]E，用户2译码得到用户1期望发送给用户2的信号W及用户3期望发送给用户2 的信号；
[0013]F，用户3译码得到用户1期望发送给用户3的信号W及用户2期望发送给用户3 的信号。
[0014] 进一步，所述步骤A具体包括：
[0015]A1，用户1对其调制信号sksi进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户1期望发 送给用户2的2X2的码字S,i，
（?r表示共辆，用户1对其调制信 号skji进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户1期望发送给用户3的2X2的码字S31，
I('r表示共辆；
[0016]A2,用户2对其调制信号sk。进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户2期望发 送给用户1的2X2的码字Si2，
I表示共辆，用户2对其调制信 号skjs进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户2期望发送给用户3的2X2的码字832，
，（?r表示共辆；
[0017]A3,用户3对其调制信号sk。进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户3期望发 送给用户1的2X2的码字Si3，
（?r表示共辆，用户3对其调制信 号sk23进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户3期望发送给用户2的2X2的码字823，
，（?r表示共辆；
[001引 A4，S个用户根据用户i到中继节点的信道矩阵电计算得到2X2的预编码矩阵 Vl2、V21、Vl3、V23、V31、V32，i= 1，2,3，也的阶数为 4X4,预编码矩阵满足HiV21=H3Vi2、H2V31 =H5V1占H4V32=HeV23，其中，Hi是HK1的前两列组成的矩阵，H2是HK1的后两列组成的矩阵，H3 是咕2的前两列组成的矩阵，H4是的后两列组成的矩阵，Hg是的前两列组成的矩阵， He是的后两列组成的矩阵；
[0019]A5,用户1分别用V21和V31对S21和S31进行预编码，得到V21S21和V3&1;用户2分 另IJ用V。和V32对S12和S32进行预编码，得到V12S。和V32S32;用户3分别用V。和V23对S。和 S23进行预编码，得到V13S13和V23S23;
[0020] A6，在相同的时间内，S个用户分别发送
到中继节 点。
[0021] 进一步，所述步骤B具体包括：
[00。] B1，中继节点用Ri表示步骤A6中的接收信号，R河W表示为Ri=H3(S2i+Si2)+Hs( S3i+Si3)+HeV23(S32+S23)+NKl，Nm是步骤A6中中继节点接收到的噪声矩阵，Ri和Nm的阶数均 为 4X2 ;
[002引 B2，S2i+Si2、S3i+S。和S32+S23都具有Alamouti码字的结构，中继节点利用Alamouti 码字对应的等效信道矩阵的正交特性译码S21+S12的元素、S31+S13的元素和S32+S23的元素， 用ai和a2表示译码S21+S。的元素得到的符号，用b1和b2表示译码S31+S。的元素得到的符 号，用Cl和C康示译码S32+S23的元素得到的符号。
[0024] 进一步，所述步骤C具体包括；
[0025] C1，中继节点对ai和曰2进行Alamouti编码，得到码字
中继节点对 bi和bg进行Alamouti编码，得到码字
，中继节点对Ci和c2进行Alamouti编 码，得到码字
[0026] C2,中继节点对A和B进行预编码，得到UiA和峭，其中，Ui和U2是用户和中继节 点都已知的预编码矩阵，两者的取值只要满足Ui声U2即可；
[0027] C3,中继节点发送
[002引进一步，所述步骤D具体包括：
[0029]D1，用户1用Yi表示步骤C3中的接收信号，Y1的阶数为4X2,其表达形式为Y1= 化B+H2ikC+Nie，Hue是H1E的前两列组成的矩阵，H21K是H1K的后两列组成的矩阵，H1K 是中继节点到用户1的信道矩阵，Hic的阶数为4X4,N1C是阶数为4X2的噪声；
[0030] D2,用户1根据Yi的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码A中的两个元素，即译码A的第一列的元素，用a/和32'表示译码得到的符号；
[0031] D3,用户1根据Yi的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码B中的两个元素，即译码B的第一列的元素，用V和b2'表示译码得到的符号；
[0032] D4,用户1用a/减sisi并且用32'减s22i，得到用户2期望发送给用户1的信号， 分别是a/ -slsi和 32' -s22i;
[0033] D5,用户1用bi'减SI31并且用b2'减s23i，得到用户3期望发送给用户1的信号， 分别是b/ -gigi和ba'
[0034] 进一步，所述步骤E具体包括：
[003引 E1，用户2用Y2表示步骤C3中的接收信号，Y2的阶数为4X2,其表达形式为Y2= H121AA+H。化B+H22KC+N2K，Hi2k是H的前两列组成的矩阵，H22K是H的后两列组成的矩阵，H是中继节点到用户2的信道矩阵，H2C的阶数为4X4,N2K是阶数为4X2的噪声；
[0036] E2,用户2根据Y2的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码A中的两个元素，即译码A的第一列的元素，用ai"和32"表示译码得到的符号；[0037] E3,用户2根据Y2的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码C中的两个元素，即译码C的第一列的元素，用Cl"和C2"表示译码得到的符号；
[003引 E4,用户2用a/减s\2并且用32"减得到用户1期望发送给用户2的信号， 分别是a/' -s\2和 32" -s2i2;
[0039]E5,用户2用Cl"减SI32并且用C2"减s232,得到用户3期望发送给用户2的信号， 分别是Cl" -SI32和C2" -s232。
[0040] 进一步，所述步骤F具体包括；
[0041] F1，用户3用Ys表示步骤C3中的接收信号，Y3的阶数为4X2,其表达形式为Y3 = Hi3kUiA+Hi3kU2B+H23kC+N3k，Hi3k是H3K的前两列组成的矩阵，H23K是H3K的后两列组成的矩阵，H3K 是中继节点到用户3的信道矩阵，Hsc的阶数为4X4,N3K是阶数为4X2的噪声；
[0042]F2,用户3根据Ys的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码B中的两个元素，即译码B的第一列的元素，用4和4表示译码得到的符号；
[0043]F3,用户3根据Ys的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码C中的两个元素，即译码C的第一列的元素，用q和4表示译码得到的符号；
[0044] F4,用户3用&减si。并且用4减s2。，得到用户1期望发送给用户3的信号，分别 是 和；
[0045]F5,用户3用马减si23并且用句减s223,得到用户2期望发送给用户3的信号，分别 乃￡Cj_ 5。和 <?2 _ 占。。
[0046] 与现有方案相比，本发明的S个用户采用Alamouti编码，中继节点利用Alamouti 码字对应的等效信道矩阵的正交特性译码每对码字的元素，不需要对接收信号进行波束赋 形，从而其减低了运 算复杂度。
【附图说明】
[0047] 图1是本发明实施例的系统模型；
[0048] 图2是本发明的流程图；
[0049] 图3是本发明中M阶段的流程图；
[0化日]图4是本发明中BC阶段的流程图。
【具体实施方式】
[0化1] 下面给出本发明的一种实施例，对本发明做进一步详细的说明。系统模型如图1 所示，包括3个用户和1个中继节点，都配置4根天线。在中继的帮助下，用户i期望将码 字Sji发送给用户j，同时接收来自用户j的码字SU，i= 1，2, 3,j= 1，2, 3,i声j。假定 用户间不存在无线链路，所有码字的传输都要经过中继节点。Sj.i和S。的表达形式如下
[00巧
（巧
[005引其中，sk^和Sk。.是调制符号，k= 1，2。S^和SU都具有Alamouti码字的结构。
[0054] S个用户对码字进行预编码，得到VijS。，i= 1，2, 3,j= 1，2, 3,i声j。V。是预 编码矩阵，为了满足发射功率不变，Vu满足IIVuM= 1，II?II表示范数。S个用户分别 发送
到中继节点，中继节点的接收信号为
[0 化 5]
[0056] 其中，Ri和Nei分别是接收信号和高斯白噪声。Hm是用户i到中继节点的信道矩 阵，阶数为4X4，i= 1，2,3。Hk的阶数为4X2，k= 1，2,…，6。中继节点不需要译码每个码 字的元素，只需要译码每对码字的元素即可，即译码S21+S12的元素、S31+Si3的元素和S32+S23 的元素。该样就要求每对码字对齐，即Vu需要满足 [0057] H1V21=H3V12&￥別=HsVi3H4V32=HeV23 (3)
[0化引满足上式的Vu有无数种取值，简单起见，令V^=V13= 12且
其中，12 是2X2的单位矩阵，则由式做可得到V21=Hi-iVl化-诚|I，Vsi=非也/|化-咕I，Vs2=恥嘴￥23/1化-嘴￥231I，II?II表示范数。此时，式似可W等价表示为
[0059] Ri=H3(S21+S。)+Hs(S31+S。) +HeV23 (S32+S23) +Nei(4)
[0060] 5"和Su都是Alamouti码字，i= 1，2, 3,j= 1，2, 3,i声j，从而Sji+S。都具有 Alamouti石马字的结构。文献"Combininginterferencealignmentandalamouticodesfor the3-usermimointe;rferencechannel"利用Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交 特性译码每个码字的元素，此处也可W采用类似的方法译码Sj,+Su的每个元素。不妨用a1 和32表示译码S21+S。的元素得到的符号，用b1和b康示译码S31+S。的元素得到的符号，用 Cl和C2表示译码S32+S23的元素得到的符号。如果译码都正确，ai=s\2+sl21，a2=S2i2+S221， bl-S別 +S13,bg-S31 +S13,Cl-S32 +S23，-S32+S33°
[006U在BC阶段，中继节点对M阶段译码得到的符号进行Alamouti编码，得到
[00化]中继节点发送
Ui和U2是归一化的预编码矩阵，U1声U2声I2, 12是 2X2的单位矩阵。用Yi表示用户i的接收信号，其表达形式为
[0066]
[0067] Hic和Nic分别表示是中继节点到用户i的信道矩阵和噪声矩阵，阶数均为4X4， Hiic表示H1C的前两列组成的矩阵，H表示H的后两列组成的矩阵。
[0068]A、B和C都是Alamouti码字，从而可基于式（5)义用与MA阶段相同的方法译码。 用户1译码A中的两个元素，即译码A的第一列的元素，用a/和32'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bi'和b2'表示译码得到的 符号。用户1用V减sl.i并且用32'减S22i，得到用户2期望发送给用户1的信号，分别 是a/Vsi和32' -S22i;用户1用V减slji并且用b2'减S23i，得到用户3期望发送给 用户1的信号，分别是bi' -siji和b2' -sSji。用户2和用户3可采用相同的方法得到其期 望接收的信号。
[0069] 下面结合附图W及预编码矩阵的设计方法，对本发明的具体实施过程做进一步说 明。
[0070] 结合本发明的流程图即图2,Y信道中的干扰消除方法的具体步骤如下：
[0071]A，用户1对其调制信号进行空时编码，得到两个空时码字，用户2对其调制信号进 行空时编码，得到两个空时码字，用户3对其调制信号进行空时编码，得到两个空时码字， 然后=个用户分别对码字进行预编码，最后将预编码后的码字发送出去；
[007引B，中继节点根据用户i到中继节点的信道矩阵电译码每对码字的元素，i= 1,2,3 ；
[0073] C，中继节点对步骤B译码得到的符号进行Alamotui编码并且对其中的两个码字 进行预编码，然后将预编码后的码字组合并且发送出去；
[0074] D，用户1译码得到用户2期望发送给用户1的信号W及用户3期望发送给用户1 的信号；
[0075] E，用户2译码得到用户1期望发送给用户2的信号W及用户3期望发送给用户2 的信号；
[0076] F，用户3译码得到用户1期望发送给用户3的信号W及用户2期望发送给用户3 的信号。
[0077] 图3是本发明方法中M阶段的流程图。结合图2和图3,本发明中M阶段的具体 步骤如下：
[007引 A1，用户1对其调制信号sksi进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户1期望发 送给用户2的2X2的码字S21:
(?r表示共辆，用户1对其调制信 号skji进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户1期望发送给用户3的2X2的码字S31，
良示共辆；
[0079]A2,用户2对其调制信号sk。进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户2期望发 送给用户1的2X2的码字Si2，
（?r表示共辆，用户2对其调制信 号skjs进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户2期望发送给用户3的2X2的码字832，
k表示共辆；
[0080]A3,用户3对其调制信号sk。进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户3期望发 送给用户1的2X2的码字Si3,
表示共辆，用户3对其调制信 号sks进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户3期望发送给用户2的2X2的码字823，
表示共辆；
[0081]A4，S个用户根据用户i到中继节点的信道矩阵电计算得到2X2的预编码矩阵 Vl2、V21、Vl3、V23、V31、V32，i= 1，2,3，也的阶数为 4X4,预编码矩阵满足HiV21=H3Vi2、H2V31 = H5V1占H4V32=HeV23，其中，Hi是HK1的前两列组成的矩阵，H2是HK1的后两列组成的矩阵，H3 是咕2的前两列组成的矩阵，H4是的后两列组成的矩阵，Hg是的前两列组成的矩阵， He是的后两列组成的矩阵；
[00間 A5,用户1分别用V21和V31对S21和S3进行预编码，得到V21S21和V3&1;用户2分 另IJ用V。和V32对S12和S32进行预编码，得到V12S。和V32S32;用户3分别用V。和V23对S。和S23进行预编码，得到V13S13和V23S23;
[0083]A6，在相同的时间内，S个用户分别发
到中继节 占. '?、、，
[0084]B1，中继节点用Ri表示步骤A6中的接收信号，R河W表示为R1=H3(S21+S。)+Hs(S3i+Si3)+HeV23(S32+S23)+NKl，Nm是步骤A6中中继节点接收到的噪声矩阵，Ri和Nm的阶数均 为4X2 ;
[00财 B2，S2i+Si2、S3i+S。和S32+S23都具有Alamouti码字的结构，中继节点利用Alamouti 码字对应的等效信道矩阵的正交特性译码S21+S12的元素、S31+S13的元素和S32+S23的元素， 用ai和a2表示译码S21+S。的元素得到的符号，用b1和b2表示译码S31+S。的元素得到的符 号，用Cl和C康示译码S32+S23的元素得到的符号。
[0086] 图4是本发明方法中BC阶段的流程图。结合图2和图4,本发明中BC阶段的具体 过程如下：
[0087]Cl，中继节点对ai和32进行Alamouti编码，得到码字
，中继节点对 bi和b2进行Alamouti编码，得到码字
'中继节点对Ci和c2进行Alamouti编 码，得到码字
[0088]C2,中继节点对A和B进行预编码，得到UiA和其中，Ui和U2是用户和中继节 点都已知的预编码矩阵，两者的取值只要满足Ui^U2即可；
[0089] C3,中继节点发这
[0090] D1，用户1用Yi表示步骤C3中的接收信号，Y1的阶数为4X2,其表达形式为Y1= HiieUiA+H。化B+H2ikC+Nie，Hue是H1E的前两列组成的矩阵，H21K是H1K的后两列组成的矩阵，H1K 是中继节点到用户1的信道矩阵，Hic的阶数为4X4,N1C是阶数为4X2的噪声；
[0091] D2,用户1根据Yi的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码A中的两个元素，即译码A的第一列的元素，用a/和32'表示译码得到的符号；
[0092] D3,用户1根据Yi的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码B中的两个元素，即译码B的第一列的元素，用V和b2'表示译码得到的符号；
[0093] D4,用户1用a/减sisi并且用32'减s22i，得到用户2期望发送给用户1的信号， 分别是a/ -slsi和 32' -s22i;
[0094] D5,用户1用bi'减SI31并且用b2'减s23i，得到用户3期望发送给用户1的信号， 分别是b/ -Slji和b2' -s23i;
[00巧]El，用户2用Y2表示步骤C3中的接收信号，Y2的阶数为4X2,其表达形式为Y2=H121AA+H。化B+H22KC+N2K，Hi2k是H的前两列组成的矩阵，H22K是H的后两列组成的矩阵，H 是中继节点到用户2的信道矩阵，H2C的阶数为4X4,N2K是阶数为4X2的噪声；
[0096] E2,用户2根据Y2的表达式W及Al amouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码A中的两个元素，即译码A的第一列的元素，用a/和32"表示译码得到的符号；
[0097]E3,用户2根据Y2的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码C中的两个元素，即译码C的第一列的元素，用Cl"和C2"表示译码得到的符号；
[009引 E4,用户2用a/减s\2并且用32"减得到用户1期望发送给用户2的信号， 分别是a/' -s\2和32" -s2i2;
[0099] E5,用户2用Cl"减SI32并且用C2"减s232,得到用户3期望发送给用户2的信号， 分别是Cl" -SI32和C2" -s232 ;
[0100] F1，用户3用Y3表示步骤C3中的接收信号，Y3的阶数为4X2,其表达形式为Y3= Hi3kUiA+Hi3kU2B+H23kC+N3k，Hi3k是H3K的前两列组成的矩阵，H23K是H3K的后两列组成的矩阵，H3K 是中继节点到用户3的信道矩阵，Hsc的阶数为4X4,N3K是阶数为4X2的噪声；
[0101] F2,用户3根据Ys的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码B中的两个元素，即译码B的第一列的元素，用4和4表示译码得到的符号；
[0102] F3,用户3根据Ys的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码C中的两个元素，即译码C的第一列的元素，用马和与表示译码得到的符号；
[0103] F4,用户3用&减s\3并且用4减s2i3,得到用户1期望发送给用户3的信号，分别 是占I. -/。和《2 ；
[0104] 巧，用户3用马减sl23并且用减S223,得到用户2期望发送给用户3的信号，分别 是马-yl;：!和与-^―23。
[0105] W上实施例仅仅是对本发明的举例说明，本领域的技术人员可W对本发明进行各 种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。该样，倘若本发明的该些修改和变型属于本 发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含该些改动和变型在内。
【主权项】
1. 一种Y信道中的干扰消除方法，适用于三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4根天线，其特征在于，包括如下步骤： A，用户1对其调制信号进行空时编码，得到两个空时码字，用户2对其调制信号进行空 时编码，得到两个空时码字，用户3对其调制信号进行空时编码，得到两个空时码字，然后 三个用户分别对码字进行预编码，最后将预编码后的码字发送出去，具体过程如下： A1，用户1对其调制信号Sk21进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户1期望发送 给用户2的2X2的码字S21，（· Γ表示共轭，用户1对其调制信 号Sk31进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户1期望发送给用户3的2X2的码字S 31，? (·Γ表示共轭； Α2,用户2对其调制信号Sk12进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户2期望发送 给用户1的2X2的码字S12，，（· Γ表示共轭，用户2对其调制信 号Sk32进行Alamouti编码，k = 1，2,得到用户2期望发送给用户3的2X2的码字S 32，;(· Γ表示共轭； A3,用户3对其调制信号Sk13进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户3期望发送 给用户1的2X2的码字S13，，（· Γ表示共轭，用户3对其调制信 号Sk23进行Alamouti编码，k = 1，2,得到用户3期望发送给用户2的2X2的码字S 23，，（· Γ表示共轭； A4,三个用户根据用户i到中继节点的信道矩阵知计算得到2X2的预编码矩阵V 12、 V21、V13、V23、V31、V32, i = 1，2, 3, HKi的阶数为 4X4,预编码矩阵满MH1V21=H3V1^ H2V31 = H5V13S H 4V32= H 6V23,其中，氏是H K1的前两列组成的矩阵，H 2是H K1的后两列组成的矩阵，H 3是Hk2的前两列组成的矩阵，H 4是H K2的后两列组成的矩阵，H 5是H K3的前两列组成的矩阵， 的后两列组成的矩阵； Α5,用户1分别用V21和V 31对S 21和S 31进行预编码，得到V 21S21和V 31S31;用户2分别用 V12和V 32对S 12和S 32进行预编码，得到V 12S12和V 32S32;用户3分别用V 13和V 23对S 13和S 23进行预编码，得到V13S13和V23S23; A6,在相同的时间内，三个用户分别发送到中继节点； B，中继节点根据用户i到中继节点的信道矩阵HKi译码每对码字的元素 ，i = 1，2, 3,具 体过程如下： BI，中继节点用札表示步骤A6中的接收信号，R i可以表示为R i = H 3 (S21+S12) +H5 (S31+S13)+H6V23 (S32+S23) +NK1，Nki是步骤A6中中继节点接收到的噪声矩阵，R JP Nki的阶数均为4X 2 ; B2, S21+S12、S31+SjP S 32+S23都具有Alamouti码字的结构，中继节点利用Alamouti码 字对应的等效信道矩阵的正交特性译码321+312的元素 、S 31+513的元素和S 32+S23的元素，用 aJP 82表示译码S21+S12的元素得到的符号，用b JP b 2表示译码S 31+S13的元素得到的符号， 用cJP c 2表示译码S 32+S23的元素得到的符号； C，中继节点对步骤B译码得到的符号进行Alamotui编码并且对其中的两个码字进行 预编码，然后将预编码后的码字组合并且发送出去，具体过程如下： C1，中继节点对ajp a 2进行Alamouti编码，得到码字1中继节点对Id1 和b2进行Alamouti编码，得到码字，中继节点对(^和c 2进行Alamouti编 码，得到码字C2,中继节点对A和B进行预编码，得到U1A和U2B，其中，UjP U 2是用户和中继节点都 已知的预编码矩阵，两者的取值只要满足U1^ U 2即可； C3,中继节点发送D，用户1译码得到用户2期望发送给用户1的信号以及用户3期望发送给用户1的信 号，具体过程如下： D1，用户1用￥1表示步骤C3中的接收信号，阶数为4X2,其表达形式为Y1 = H1irUAH1irU2EHH21rC+?^ Hm是H 11(的前两列组成的矩阵，H21r是H 11(的后两列组成的矩阵，H 1R是中继节点到用户1的信道矩阵，Hik的阶数为4X4, N 1K是阶数为4X2的噪声； D2,用户1根据Y1的表达式以及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性，译码 A中的两个元素，即译码A的第一列的元素，用a/和&2'表示译码得到的符号； D3,用户1根据Y1的表达式以及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性，译码 B中的两个元素，即译码B的第一列的元素，用b/和1^2'表示译码得到的符号； D4,用户1用a/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 a/ -S12JPla2' -S221; D5,用户1用b/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 b/ -S13JPb, -S231; E，用户2译码得到用户1期望发送给用户2的信号以及用户3期望发送给用户2的信 号，具体过程如下： E1，用户2用￥2表示步骤C3中的接收信号，Y 2的阶数为4X2,其表达形式为Y2 = Hi2kUiA+H12KU2B+H22KC+N2K，H 12k是H 2K的前两列组成的矩阵，H 22K是H 2K的后两列组成的矩阵，H 2K是中继节点到用户2的信道矩阵，H2k的阶数为4X4, N2k是阶数为4X2的噪声； Ε2,用户2根据Y2的表达式以及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性，译码 A中的两个元素，即译码A的第一列的元素，用ai"和a2"表示译码得到的符号； E3,用户2根据Y2的表达式以及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性，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； E4,用户2用叫"减S112并且用a2"减S212，得到用户1期望发送给用户2的信号，分别 是 a/' -S11JPla2" -S212; E5,用户2用C1 "减S132并且用c 2 "减S232，得到用户3期望发送给用户2的信号，分别 是 C1" _sl32和 C2" _S232 ; F，用户3译码得到用户1期望发送给用户3的信号以及用户2期望发送给用户3的信 号，具体过程如下： F1，用户3用乙表示步骤C3中的接收信号，Y 3的阶数为4X2,其表达形式为Y3 = HmU1 A+%3KU2B+H23KC+N3K，H 13K是H 3K的前两列组成的矩阵，H 23K是H 3K的后两列组成的矩阵，H 3K是中继节点到用户3的信道矩阵，H3k的阶数为4X4, N 3Κ是阶数为4X2的噪声； F2,用户3根据Y3的表达式以及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性，译码 B中的两个元素，即译码B的第一列的元素，用&和/1表示译码得到的符号； F3,用户3根据Y3的表达式以及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性，译码 C中的两个元素，即译码C的第一列的元素，用A和色表示译码得到的符号； F4,用户3用在减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 Λ-A 和 K1; F5,用户3用A减S123并且用之减S223，得到用户2期望发送给用户3的信号，分别是 4 -?3 和 ^*2 - ^23。
【专利摘要】本发明公开了Y信道中的干扰消除方法，适用于三个用户且用户和中继节点都配置4根天线的Y信道。在多址阶段，每个用户对其调制信号进行Alamouti编码以及预编码，然后将预编码后的码字进行组合并且发送出去，中继节点利用Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性进行译码；在广播阶段，中继节点将多址阶段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进行组合并且发送出去，三个用户利用Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性分别译码中继节点发送的信号，进而得到自身的期望接收信号。
【IPC分类】H04B7/04, H04L25/03, H04L1/06
【公开号】CN104901780
【申请号】CN201510287063
【发明人】田心记, 张延良, 贾利琴, 逯静, 孙江峰, 杨冬
【申请人】河南理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月28日
【技术领域】
[0001] 本发明设及通信领域，尤其是Y信道中干扰消除方法。
【背景技术】
[0002] 中继技术可W扩展小区覆盖范围，消除或减少通信盲点，是当前无线通信技术的 研究热点之一。人们对中继信道的模型从不同的角度进行了扩展，提出了多用户双向中继 信道和多用户多向中继信道等模型，Y信道就是其中的一种。
[0003] Y信道模型包含多个用户和1个中继节点。用户之间没有直接的链路，每个用户 通过中继节点向其他用户发送信息。假定所有的节点都采用半双工模式，并且都已知信道 状态信息。Y信道的传输模式分为S种，分别是TDMA模式、MU-MIMO模式和两时隙传输模 式。两时隙传输模式中，第一时隙称为多址（MultipleAccess,M)阶段，第二时隙称为广 播炬roadcast，BC)阶段。在M阶段，多个用户向中继节点发送信号。在BC阶段，中继节 点对接收到的信号译码并且对译码得到的信号进行网络编码，然后转发给所有用户。
[0004] 文章"PerformanceOptimizationofMIMOYchannels:InterferenceAlignment andSignalDetection"给出了一种Y信道中信号的传输方法及译码方法。在该方法中，用 户对其发送信号进行信号空间对齐预编码，中继节点在译码前对接收信号进行波束赋形处 理，需要多次迭代才能得到最优的波束赋形向量，计算波束赋形向量的复杂度较高。
【发明内容】
[0005] 针对已有方案运算复杂度较高的问题，本发明提出了一种Y信道中的干扰消除方 法，适用于S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4根天线，该方法 能降低运算复杂度。
[0006] 实现本发明的技术思路是；在M阶段，每个用户对其调制信号进行Alamouti编 码W及干扰对齐预编码，然后将预编码后的码字进行组合并且发送出去，中继节点利用 Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性进行译码；在BC阶段，中继节点将M阶段 译码得到的信号进行Alamouti编码W及预编码，然后将预编码后的码字进行组合并且发 送出去，S个用户利用Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性分别译码中继节点 发送的信号，进而得到自身的期望接收信号。
[0007] 本发明的具体步骤如下：
[000引A，用户1对其调制信号进行空时编码，得到两个空时码字，用户2对其调制信号进 行空时编码，得到两个空时码字，用户3对其调制信号进行空时编码，得到两个空时码字， 然后=个用户分别对码字进行预编码，最后将预编码后的码字发送出去；
[0009] B，中继节点根据用户i到中继节点的信道矩阵电译码每对码字的元素，i= 1,2,3 ；
[0010] C，中继节点对步骤B译码得到的符号进行Alamotui编码并且对其中的两个码字 进行预编码，然后将预编码后的码字组合并且发送出去；
[0011] D，用户1译码得到用户2期望发送给用户1的信号w及用户3期望发送给用户1 的信号；
[0012]E，用户2译码得到用户1期望发送给用户2的信号W及用户3期望发送给用户2 的信号；
[0013]F，用户3译码得到用户1期望发送给用户3的信号W及用户2期望发送给用户3 的信号。
[0014] 进一步，所述步骤A具体包括：
[0015]A1，用户1对其调制信号sksi进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户1期望发 送给用户2的2X2的码字S,i，
（?r表示共辆，用户1对其调制信 号skji进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户1期望发送给用户3的2X2的码字S31，
I('r表示共辆；
[0016]A2,用户2对其调制信号sk。进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户2期望发 送给用户1的2X2的码字Si2，
I表示共辆，用户2对其调制信 号skjs进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户2期望发送给用户3的2X2的码字832，
，（?r表示共辆；
[0017]A3,用户3对其调制信号sk。进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户3期望发 送给用户1的2X2的码字Si3，
（?r表示共辆，用户3对其调制信 号sk23进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户3期望发送给用户2的2X2的码字823，
，（?r表示共辆；
[001引 A4，S个用户根据用户i到中继节点的信道矩阵电计算得到2X2的预编码矩阵 Vl2、V21、Vl3、V23、V31、V32，i= 1，2,3，也的阶数为 4X4,预编码矩阵满足HiV21=H3Vi2、H2V31 =H5V1占H4V32=HeV23，其中，Hi是HK1的前两列组成的矩阵，H2是HK1的后两列组成的矩阵，H3 是咕2的前两列组成的矩阵，H4是的后两列组成的矩阵，Hg是的前两列组成的矩阵， He是的后两列组成的矩阵；
[0019]A5,用户1分别用V21和V31对S21和S31进行预编码，得到V21S21和V3&1;用户2分 另IJ用V。和V32对S12和S32进行预编码，得到V12S。和V32S32;用户3分别用V。和V23对S。和 S23进行预编码，得到V13S13和V23S23;
[0020] A6，在相同的时间内，S个用户分别发送
到中继节 点。
[0021] 进一步，所述步骤B具体包括：
[00。] B1，中继节点用Ri表示步骤A6中的接收信号，R河W表示为Ri=H3(S2i+Si2)+Hs( S3i+Si3)+HeV23(S32+S23)+NKl，Nm是步骤A6中中继节点接收到的噪声矩阵，Ri和Nm的阶数均 为 4X2 ;
[002引 B2，S2i+Si2、S3i+S。和S32+S23都具有Alamouti码字的结构，中继节点利用Alamouti 码字对应的等效信道矩阵的正交特性译码S21+S12的元素、S31+S13的元素和S32+S23的元素， 用ai和a2表示译码S21+S。的元素得到的符号，用b1和b2表示译码S31+S。的元素得到的符 号，用Cl和C康示译码S32+S23的元素得到的符号。
[0024] 进一步，所述步骤C具体包括；
[0025] C1，中继节点对ai和曰2进行Alamouti编码，得到码字
中继节点对 bi和bg进行Alamouti编码，得到码字
，中继节点对Ci和c2进行Alamouti编 码，得到码字
[0026] C2,中继节点对A和B进行预编码，得到UiA和峭，其中，Ui和U2是用户和中继节 点都已知的预编码矩阵，两者的取值只要满足Ui声U2即可；
[0027] C3,中继节点发送
[002引进一步，所述步骤D具体包括：
[0029]D1，用户1用Yi表示步骤C3中的接收信号，Y1的阶数为4X2,其表达形式为Y1= 化B+H2ikC+Nie，Hue是H1E的前两列组成的矩阵，H21K是H1K的后两列组成的矩阵，H1K 是中继节点到用户1的信道矩阵，Hic的阶数为4X4,N1C是阶数为4X2的噪声；
[0030] D2,用户1根据Yi的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码A中的两个元素，即译码A的第一列的元素，用a/和32'表示译码得到的符号；
[0031] D3,用户1根据Yi的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码B中的两个元素，即译码B的第一列的元素，用V和b2'表示译码得到的符号；
[0032] D4,用户1用a/减sisi并且用32'减s22i，得到用户2期望发送给用户1的信号， 分别是a/ -slsi和 32' -s22i;
[0033] D5,用户1用bi'减SI31并且用b2'减s23i，得到用户3期望发送给用户1的信号， 分别是b/ -gigi和ba'
[0034] 进一步，所述步骤E具体包括：
[003引 E1，用户2用Y2表示步骤C3中的接收信号，Y2的阶数为4X2,其表达形式为Y2= H121AA+H。化B+H22KC+N2K，Hi2k是H的前两列组成的矩阵，H22K是H的后两列组成的矩阵，H是中继节点到用户2的信道矩阵，H2C的阶数为4X4,N2K是阶数为4X2的噪声；
[0036] E2,用户2根据Y2的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码A中的两个元素，即译码A的第一列的元素，用ai"和32"表示译码得到的符号；[0037] E3,用户2根据Y2的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码C中的两个元素，即译码C的第一列的元素，用Cl"和C2"表示译码得到的符号；
[003引 E4,用户2用a/减s\2并且用32"减得到用户1期望发送给用户2的信号， 分别是a/' -s\2和 32" -s2i2;
[0039]E5,用户2用Cl"减SI32并且用C2"减s232,得到用户3期望发送给用户2的信号， 分别是Cl" -SI32和C2" -s232。
[0040] 进一步，所述步骤F具体包括；
[0041] F1，用户3用Ys表示步骤C3中的接收信号，Y3的阶数为4X2,其表达形式为Y3 = Hi3kUiA+Hi3kU2B+H23kC+N3k，Hi3k是H3K的前两列组成的矩阵，H23K是H3K的后两列组成的矩阵，H3K 是中继节点到用户3的信道矩阵，Hsc的阶数为4X4,N3K是阶数为4X2的噪声；
[0042]F2,用户3根据Ys的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码B中的两个元素，即译码B的第一列的元素，用4和4表示译码得到的符号；
[0043]F3,用户3根据Ys的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码C中的两个元素，即译码C的第一列的元素，用q和4表示译码得到的符号；
[0044] F4,用户3用&减si。并且用4减s2。，得到用户1期望发送给用户3的信号，分别 是 和；
[0045]F5,用户3用马减si23并且用句减s223,得到用户2期望发送给用户3的信号，分别 乃￡Cj_ 5。和 <?2 _ 占。。
[0046] 与现有方案相比，本发明的S个用户采用Alamouti编码，中继节点利用Alamouti 码字对应的等效信道矩阵的正交特性译码每对码字的元素，不需要对接收信号进行波束赋 形，从而其减低了运 算复杂度。
【附图说明】
[0047] 图1是本发明实施例的系统模型；
[0048] 图2是本发明的流程图；
[0049] 图3是本发明中M阶段的流程图；
[0化日]图4是本发明中BC阶段的流程图。
【具体实施方式】
[0化1] 下面给出本发明的一种实施例，对本发明做进一步详细的说明。系统模型如图1 所示，包括3个用户和1个中继节点，都配置4根天线。在中继的帮助下，用户i期望将码 字Sji发送给用户j，同时接收来自用户j的码字SU，i= 1，2, 3,j= 1，2, 3,i声j。假定 用户间不存在无线链路，所有码字的传输都要经过中继节点。Sj.i和S。的表达形式如下
[00巧
（巧
[005引其中，sk^和Sk。.是调制符号，k= 1，2。S^和SU都具有Alamouti码字的结构。
[0054] S个用户对码字进行预编码，得到VijS。，i= 1，2, 3,j= 1，2, 3,i声j。V。是预 编码矩阵，为了满足发射功率不变，Vu满足IIVuM= 1，II?II表示范数。S个用户分别 发送
到中继节点，中继节点的接收信号为
[0 化 5]
[0056] 其中，Ri和Nei分别是接收信号和高斯白噪声。Hm是用户i到中继节点的信道矩 阵，阶数为4X4，i= 1，2,3。Hk的阶数为4X2，k= 1，2,…，6。中继节点不需要译码每个码 字的元素，只需要译码每对码字的元素即可，即译码S21+S12的元素、S31+Si3的元素和S32+S23 的元素。该样就要求每对码字对齐，即Vu需要满足 [0057] H1V21=H3V12&￥別=HsVi3H4V32=HeV23 (3)
[0化引满足上式的Vu有无数种取值，简单起见，令V^=V13= 12且
其中，12 是2X2的单位矩阵，则由式做可得到V21=Hi-iVl化-诚|I，Vsi=非也/|化-咕I，Vs2=恥嘴￥23/1化-嘴￥231I，II?II表示范数。此时，式似可W等价表示为
[0059] Ri=H3(S21+S。)+Hs(S31+S。) +HeV23 (S32+S23) +Nei(4)
[0060] 5"和Su都是Alamouti码字，i= 1，2, 3,j= 1，2, 3,i声j，从而Sji+S。都具有 Alamouti石马字的结构。文献"Combininginterferencealignmentandalamouticodesfor the3-usermimointe;rferencechannel"利用Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交 特性译码每个码字的元素，此处也可W采用类似的方法译码Sj,+Su的每个元素。不妨用a1 和32表示译码S21+S。的元素得到的符号，用b1和b康示译码S31+S。的元素得到的符号，用 Cl和C2表示译码S32+S23的元素得到的符号。如果译码都正确，ai=s\2+sl21，a2=S2i2+S221， bl-S別 +S13,bg-S31 +S13,Cl-S32 +S23，-S32+S33°
[006U在BC阶段，中继节点对M阶段译码得到的符号进行Alamouti编码，得到
[00化]中继节点发送
Ui和U2是归一化的预编码矩阵，U1声U2声I2, 12是 2X2的单位矩阵。用Yi表示用户i的接收信号，其表达形式为
[0066]
[0067] Hic和Nic分别表示是中继节点到用户i的信道矩阵和噪声矩阵，阶数均为4X4， Hiic表示H1C的前两列组成的矩阵，H表示H的后两列组成的矩阵。
[0068]A、B和C都是Alamouti码字，从而可基于式（5)义用与MA阶段相同的方法译码。 用户1译码A中的两个元素，即译码A的第一列的元素，用a/和32'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bi'和b2'表示译码得到的 符号。用户1用V减sl.i并且用32'减S22i，得到用户2期望发送给用户1的信号，分别 是a/Vsi和32' -S22i;用户1用V减slji并且用b2'减S23i，得到用户3期望发送给 用户1的信号，分别是bi' -siji和b2' -sSji。用户2和用户3可采用相同的方法得到其期 望接收的信号。
[0069] 下面结合附图W及预编码矩阵的设计方法，对本发明的具体实施过程做进一步说 明。
[0070] 结合本发明的流程图即图2,Y信道中的干扰消除方法的具体步骤如下：
[0071]A，用户1对其调制信号进行空时编码，得到两个空时码字，用户2对其调制信号进 行空时编码，得到两个空时码字，用户3对其调制信号进行空时编码，得到两个空时码字， 然后=个用户分别对码字进行预编码，最后将预编码后的码字发送出去；
[007引B，中继节点根据用户i到中继节点的信道矩阵电译码每对码字的元素，i= 1,2,3 ；
[0073] C，中继节点对步骤B译码得到的符号进行Alamotui编码并且对其中的两个码字 进行预编码，然后将预编码后的码字组合并且发送出去；
[0074] D，用户1译码得到用户2期望发送给用户1的信号W及用户3期望发送给用户1 的信号；
[0075] E，用户2译码得到用户1期望发送给用户2的信号W及用户3期望发送给用户2 的信号；
[0076] F，用户3译码得到用户1期望发送给用户3的信号W及用户2期望发送给用户3 的信号。
[0077] 图3是本发明方法中M阶段的流程图。结合图2和图3,本发明中M阶段的具体 步骤如下：
[007引 A1，用户1对其调制信号sksi进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户1期望发 送给用户2的2X2的码字S21:
(?r表示共辆，用户1对其调制信 号skji进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户1期望发送给用户3的2X2的码字S31，
良示共辆；
[0079]A2,用户2对其调制信号sk。进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户2期望发 送给用户1的2X2的码字Si2，
（?r表示共辆，用户2对其调制信 号skjs进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户2期望发送给用户3的2X2的码字832，
k表示共辆；
[0080]A3,用户3对其调制信号sk。进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户3期望发 送给用户1的2X2的码字Si3,
表示共辆，用户3对其调制信 号sks进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户3期望发送给用户2的2X2的码字823，
表示共辆；
[0081]A4，S个用户根据用户i到中继节点的信道矩阵电计算得到2X2的预编码矩阵 Vl2、V21、Vl3、V23、V31、V32，i= 1，2,3，也的阶数为 4X4,预编码矩阵满足HiV21=H3Vi2、H2V31 = H5V1占H4V32=HeV23，其中，Hi是HK1的前两列组成的矩阵，H2是HK1的后两列组成的矩阵，H3 是咕2的前两列组成的矩阵，H4是的后两列组成的矩阵，Hg是的前两列组成的矩阵， He是的后两列组成的矩阵；
[00間 A5,用户1分别用V21和V31对S21和S3进行预编码，得到V21S21和V3&1;用户2分 另IJ用V。和V32对S12和S32进行预编码，得到V12S。和V32S32;用户3分别用V。和V23对S。和S23进行预编码，得到V13S13和V23S23;
[0083]A6，在相同的时间内，S个用户分别发
到中继节 占. '?、、，
[0084]B1，中继节点用Ri表示步骤A6中的接收信号，R河W表示为R1=H3(S21+S。)+Hs(S3i+Si3)+HeV23(S32+S23)+NKl，Nm是步骤A6中中继节点接收到的噪声矩阵，Ri和Nm的阶数均 为4X2 ;
[00财 B2，S2i+Si2、S3i+S。和S32+S23都具有Alamouti码字的结构，中继节点利用Alamouti 码字对应的等效信道矩阵的正交特性译码S21+S12的元素、S31+S13的元素和S32+S23的元素， 用ai和a2表示译码S21+S。的元素得到的符号，用b1和b2表示译码S31+S。的元素得到的符 号，用Cl和C康示译码S32+S23的元素得到的符号。
[0086] 图4是本发明方法中BC阶段的流程图。结合图2和图4,本发明中BC阶段的具体 过程如下：
[0087]Cl，中继节点对ai和32进行Alamouti编码，得到码字
，中继节点对 bi和b2进行Alamouti编码，得到码字
'中继节点对Ci和c2进行Alamouti编 码，得到码字
[0088]C2,中继节点对A和B进行预编码，得到UiA和其中，Ui和U2是用户和中继节 点都已知的预编码矩阵，两者的取值只要满足Ui^U2即可；
[0089] C3,中继节点发这
[0090] D1，用户1用Yi表示步骤C3中的接收信号，Y1的阶数为4X2,其表达形式为Y1= HiieUiA+H。化B+H2ikC+Nie，Hue是H1E的前两列组成的矩阵，H21K是H1K的后两列组成的矩阵，H1K 是中继节点到用户1的信道矩阵，Hic的阶数为4X4,N1C是阶数为4X2的噪声；
[0091] D2,用户1根据Yi的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码A中的两个元素，即译码A的第一列的元素，用a/和32'表示译码得到的符号；
[0092] D3,用户1根据Yi的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码B中的两个元素，即译码B的第一列的元素，用V和b2'表示译码得到的符号；
[0093] D4,用户1用a/减sisi并且用32'减s22i，得到用户2期望发送给用户1的信号， 分别是a/ -slsi和 32' -s22i;
[0094] D5,用户1用bi'减SI31并且用b2'减s23i，得到用户3期望发送给用户1的信号， 分别是b/ -Slji和b2' -s23i;
[00巧]El，用户2用Y2表示步骤C3中的接收信号，Y2的阶数为4X2,其表达形式为Y2=H121AA+H。化B+H22KC+N2K，Hi2k是H的前两列组成的矩阵，H22K是H的后两列组成的矩阵，H 是中继节点到用户2的信道矩阵，H2C的阶数为4X4,N2K是阶数为4X2的噪声；
[0096] E2,用户2根据Y2的表达式W及Al amouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码A中的两个元素，即译码A的第一列的元素，用a/和32"表示译码得到的符号；
[0097]E3,用户2根据Y2的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码C中的两个元素，即译码C的第一列的元素，用Cl"和C2"表示译码得到的符号；
[009引 E4,用户2用a/减s\2并且用32"减得到用户1期望发送给用户2的信号， 分别是a/' -s\2和32" -s2i2;
[0099] E5,用户2用Cl"减SI32并且用C2"减s232,得到用户3期望发送给用户2的信号， 分别是Cl" -SI32和C2" -s232 ;
[0100] F1，用户3用Y3表示步骤C3中的接收信号，Y3的阶数为4X2,其表达形式为Y3= Hi3kUiA+Hi3kU2B+H23kC+N3k，Hi3k是H3K的前两列组成的矩阵，H23K是H3K的后两列组成的矩阵，H3K 是中继节点到用户3的信道矩阵，Hsc的阶数为4X4,N3K是阶数为4X2的噪声；
[0101] F2,用户3根据Ys的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码B中的两个元素，即译码B的第一列的元素，用4和4表示译码得到的符号；
[0102] F3,用户3根据Ys的表达式W及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性， 译码C中的两个元素，即译码C的第一列的元素，用马和与表示译码得到的符号；
[0103] F4,用户3用&减s\3并且用4减s2i3,得到用户1期望发送给用户3的信号，分别 是占I. -/。和《2 ；
[0104] 巧，用户3用马减sl23并且用减S223,得到用户2期望发送给用户3的信号，分别 是马-yl;：!和与-^―23。
[0105] W上实施例仅仅是对本发明的举例说明，本领域的技术人员可W对本发明进行各 种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。该样，倘若本发明的该些修改和变型属于本 发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含该些改动和变型在内。
【主权项】
1. 一种Y信道中的干扰消除方法，适用于三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4根天线，其特征在于，包括如下步骤： A，用户1对其调制信号进行空时编码，得到两个空时码字，用户2对其调制信号进行空 时编码，得到两个空时码字，用户3对其调制信号进行空时编码，得到两个空时码字，然后 三个用户分别对码字进行预编码，最后将预编码后的码字发送出去，具体过程如下： A1，用户1对其调制信号Sk21进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户1期望发送 给用户2的2X2的码字S21，（· Γ表示共轭，用户1对其调制信 号Sk31进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户1期望发送给用户3的2X2的码字S 31，? (·Γ表示共轭； Α2,用户2对其调制信号Sk12进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户2期望发送 给用户1的2X2的码字S12，，（· Γ表示共轭，用户2对其调制信 号Sk32进行Alamouti编码，k = 1，2,得到用户2期望发送给用户3的2X2的码字S 32，;(· Γ表示共轭； A3,用户3对其调制信号Sk13进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户3期望发送 给用户1的2X2的码字S13，，（· Γ表示共轭，用户3对其调制信 号Sk23进行Alamouti编码，k = 1，2,得到用户3期望发送给用户2的2X2的码字S 23，，（· Γ表示共轭； A4,三个用户根据用户i到中继节点的信道矩阵知计算得到2X2的预编码矩阵V 12、 V21、V13、V23、V31、V32, i = 1，2, 3, HKi的阶数为 4X4,预编码矩阵满MH1V21=H3V1^ H2V31 = H5V13S H 4V32= H 6V23,其中，氏是H K1的前两列组成的矩阵，H 2是H K1的后两列组成的矩阵，H 3是Hk2的前两列组成的矩阵，H 4是H K2的后两列组成的矩阵，H 5是H K3的前两列组成的矩阵， 的后两列组成的矩阵； Α5,用户1分别用V21和V 31对S 21和S 31进行预编码，得到V 21S21和V 31S31;用户2分别用 V12和V 32对S 12和S 32进行预编码，得到V 12S12和V 32S32;用户3分别用V 13和V 23对S 13和S 23进行预编码，得到V13S13和V23S23; A6,在相同的时间内，三个用户分别发送到中继节点； B，中继节点根据用户i到中继节点的信道矩阵HKi译码每对码字的元素 ，i = 1，2, 3,具 体过程如下： BI，中继节点用札表示步骤A6中的接收信号，R i可以表示为R i = H 3 (S21+S12) +H5 (S31+S13)+H6V23 (S32+S23) +NK1，Nki是步骤A6中中继节点接收到的噪声矩阵，R JP Nki的阶数均为4X 2 ; B2, S21+S12、S31+SjP S 32+S23都具有Alamouti码字的结构，中继节点利用Alamouti码 字对应的等效信道矩阵的正交特性译码321+312的元素 、S 31+513的元素和S 32+S23的元素，用 aJP 82表示译码S21+S12的元素得到的符号，用b JP b 2表示译码S 31+S13的元素得到的符号， 用cJP c 2表示译码S 32+S23的元素得到的符号； C，中继节点对步骤B译码得到的符号进行Alamotui编码并且对其中的两个码字进行 预编码，然后将预编码后的码字组合并且发送出去，具体过程如下： C1，中继节点对ajp a 2进行Alamouti编码，得到码字1中继节点对Id1 和b2进行Alamouti编码，得到码字，中继节点对(^和c 2进行Alamouti编 码，得到码字C2,中继节点对A和B进行预编码，得到U1A和U2B，其中，UjP U 2是用户和中继节点都 已知的预编码矩阵，两者的取值只要满足U1^ U 2即可； C3,中继节点发送D，用户1译码得到用户2期望发送给用户1的信号以及用户3期望发送给用户1的信 号，具体过程如下： D1，用户1用￥1表示步骤C3中的接收信号，阶数为4X2,其表达形式为Y1 = H1irUAH1irU2EHH21rC+?^ Hm是H 11(的前两列组成的矩阵，H21r是H 11(的后两列组成的矩阵，H 1R是中继节点到用户1的信道矩阵，Hik的阶数为4X4, N 1K是阶数为4X2的噪声； D2,用户1根据Y1的表达式以及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性，译码 A中的两个元素，即译码A的第一列的元素，用a/和&2'表示译码得到的符号； D3,用户1根据Y1的表达式以及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性，译码 B中的两个元素，即译码B的第一列的元素，用b/和1^2'表示译码得到的符号； D4,用户1用a/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 a/ -S12JPla2' -S221; D5,用户1用b/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 b/ -S13JPb, -S231; E，用户2译码得到用户1期望发送给用户2的信号以及用户3期望发送给用户2的信 号，具体过程如下： E1，用户2用￥2表示步骤C3中的接收信号，Y 2的阶数为4X2,其表达形式为Y2 = Hi2kUiA+H12KU2B+H22KC+N2K，H 12k是H 2K的前两列组成的矩阵，H 22K是H 2K的后两列组成的矩阵，H 2K是中继节点到用户2的信道矩阵，H2k的阶数为4X4, N2k是阶数为4X2的噪声； Ε2,用户2根据Y2的表达式以及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性，译码 A中的两个元素，即译码A的第一列的元素，用ai"和a2"表示译码得到的符号； E3,用户2根据Y2的表达式以及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性，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； E4,用户2用叫"减S112并且用a2"减S212，得到用户1期望发送给用户2的信号，分别 是 a/' -S11JPla2" -S212; E5,用户2用C1 "减S132并且用c 2 "减S232，得到用户3期望发送给用户2的信号，分别 是 C1" _sl32和 C2" _S232 ; F，用户3译码得到用户1期望发送给用户3的信号以及用户2期望发送给用户3的信 号，具体过程如下： F1，用户3用乙表示步骤C3中的接收信号，Y 3的阶数为4X2,其表达形式为Y3 = HmU1 A+%3KU2B+H23KC+N3K，H 13K是H 3K的前两列组成的矩阵，H 23K是H 3K的后两列组成的矩阵，H 3K是中继节点到用户3的信道矩阵，H3k的阶数为4X4, N 3Κ是阶数为4X2的噪声； F2,用户3根据Y3的表达式以及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性，译码 B中的两个元素，即译码B的第一列的元素，用&和/1表示译码得到的符号； F3,用户3根据Y3的表达式以及Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性，译码 C中的两个元素，即译码C的第一列的元素，用A和色表示译码得到的符号； F4,用户3用在减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 Λ-A 和 K1; F5,用户3用A减S123并且用之减S223，得到用户2期望发送给用户3的信号，分别是 4 -?3 和 ^*2 - ^23。
【专利摘要】本发明公开了Y信道中的干扰消除方法，适用于三个用户且用户和中继节点都配置4根天线的Y信道。在多址阶段，每个用户对其调制信号进行Alamouti编码以及预编码，然后将预编码后的码字进行组合并且发送出去，中继节点利用Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性进行译码；在广播阶段，中继节点将多址阶段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进行组合并且发送出去，三个用户利用Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性分别译码中继节点发送的信号，进而得到自身的期望接收信号。
【IPC分类】H04B7/04, H04L25/03, H04L1/06
【公开号】CN104901780
【申请号】CN201510287063
【发明人】田心记, 张延良, 贾利琴, 逯静, 孙江峰, 杨冬
【申请人】河南理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月28日
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