下行信号加权处理方法、装置和通信系统.pdf

1、10申请公布号CN102055509A43申请公布日20110511CN102055509ACN102055509A21申请号200910212153122申请日20091111H04B7/06200601H04W16/2820090171申请人华为终端有限公司地址518129广东省深圳市龙岗区坂田华为基地B区2号楼72发明人郑毅吴更石74专利代理机构北京同立钧成知识产权代理有限公司11205代理人刘芳54发明名称下行信号加权处理方法、装置和通信系统57摘要本发明提供了一种下行信号加权处理方法、装置和通信系统。该方法包括获取基站到中继器的第一信道冲击响应和中继器到移动台的第二信道冲击响应；根据

2、第一信道冲击响应和第二信道冲击响应，确定预编码权值和中继权值；向基站和中继器分别发送预编码权值和中继权值，以供基站根据预编码权值对下行信号进行加权处理得到下行预编码加权信号并向中继器发送，以及以供中继器根据中继权值对中继器接收到的下行预编码加权信号进行加权处理得到下行中继加权信号，向移动台发送下行中继加权信号。本发明实施例在基站端和中继端分别对下行信号进行优化处理，从而有利于优化网络容量并提高通信质量。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书5页说明书13页附图6页CN102055516A1/5页21一种下行信号加权处理方法，其特征在于，包括获取基站到中继器的第

3、一信道冲击响应和中继器到移动台的第二信道冲击响应；根据所述第一信道冲击响应和第二信道冲击响应，确定预编码权值和中继权值；向所述基站和所述中继器分别发送所述预编码权值和所述中继权值，以供所述基站根据所述预编码权值对下行信号进行加权处理得到下行预编码加权信号，并向所述中继器发送所述下行预编码加权信号，以及以供所述中继器根据所述中继权值对中继器接收到的基站发射信号进行加权处理得到下行中继加权信号，向所述移动台发送所述下行中继加权信号。2根据权利要求1所述的下行信号加权处理方法，其特征在于，根据所述第一信道冲击响应和第二信道冲击响应，确定预编码权值和中继权值，包括确定中继权值迭代初始值以及下行信噪比阈

4、值；根据所述中继权值迭代初始值、所述下行信噪比阈值、所述第一信道冲击响应和所述第二信道冲击响应，确定达到所述下行信噪比阈值且所述基站的发射总功率为最小值时对应的预编码权值迭代初始值；根据所述预编码权值迭代初始值，确定达到所述下行信噪比阈值且所述中继器的发射总功率为最小值时对应的中继权值迭代值；根据所述中继权值迭代值、所述下行信噪比阈值和所述第二信道冲击响应，确定达到所述下行信噪比阈值且所述基站的发射总功率为最小值时对应的预编码权值迭代值；根据所述预编码权值迭代值，重新确定达到所述下行信噪比阈值且所述中继器的发射总功率为最小值时对应的中继权值迭代值；并根据重新确定的所述中继权值迭代值、所述下行信

5、噪比阈值和所述第二信道冲击响应，重新确定达到所述下行信噪比阈值且所述基站的发射总功率为最小值时对应的预编码权值迭代值；重复迭代直至所述中继器的发射总功率的最小值收敛为某一固定值；确定所述中继器的发射总功率的最小值收敛为某一固定值时对应的预编码权值迭代值和中继权值迭代值，分别为所述预编码权值和所述中继权值。3根据权利要求2所述的下行信号加权处理方法，其特征在于，所述预编码权值迭代初始值或所述预编码权值迭代值采用以下公式确定其中，TKTKHTK，K1，2，MWDIAGW1，W2WRWR如果所述移动台的数量为1个，则中继权值迭代值采用以下公式确定权利要求书CN102055509ACN10205551

6、6A2/5页3其中，CDIAGGTHTTHHHDIAGG如果所述移动台的数量为多个，则中继权值迭代值为下式中当RANKZ1时的全局最优解对应的中继权值MINZTRZDANDZ0FORK1，2，M其中，上述各式中，表示移动台的下行信噪比阈值；T表示预编码权值迭代初始值或预编码权值迭代值；GK表示中继器到移动台的第二信道冲击响应；表示GK的自相关矩阵，上角标或下角标K表示移动台的序号，且1KM，M表示移动台的总数量；表示下行干扰信号功率，表示下行噪声功率；W表示中继权值初始值或中继权值迭代值，下角标R表示中继器的序号，且1RR，R表示中继器的总数量；H表示基站到中继器的第一信道冲击响应；RX表示经

7、预编码的H的自相关矩阵和干扰的能量和，RX1，1表示RX的第1行第1列，RXR，R表示RX的第R行第R列。4根据权利要求2所述的下行信号加权处理方法，其特征在于，根据所述预编码权值迭代初始值或重新确定的所述预编码权值迭代值，确定或重新确定达到所述下行信噪比阈值且所述中继器的发射总功率为最小值时对应的中继权值迭代值，包括根据所述预编码权值迭代初始值或重新确定的所述预编码权值迭代值，确定或重新确定达到所述下行信噪比阈值、所述中继器的发射总功率为最小值且任一所述中继器的发射功率小于或等于预设门限值时对应的中继权值迭代值。5根据权利要求4所述的下行信号加权处理方法，其特征在于，所述预编码权值迭代初始值

8、或所述预编码权值迭代值采用以下公式确定权利要求书CN102055509ACN102055516A3/5页4其中，TKTKHTK，K1，2，MWDIAGW1，W2WRWR如果所述移动台的数量为多个，则中继权值迭代值为下式中当RANKZ1时的全局最优解对应的中继权值MINZTRZDFORK1，2，MZI，IPRI/DI，I，FORI1，2，RANDZ0其中，ZWWH上述各式中，表示移动台的下行信噪比阈值；T表示预编码权值迭代初始值或预编码权值迭代值；GK表示中继器到移动台的第二信道冲击响应；表示GK的自相关矩阵，上角标或下角标K表示移动台的序号，且1KM，M表示移动台的总数量；表示下行干扰信号功率

9、，表示下行噪声功率；W表示中继权值初始值或中继权值迭代值，下角标R表示中继器的序号，且1RR，R表示中继器的总数量；H表示基站到中继器的第一信道冲击响应；RX表示经预编码的H的自相关矩阵和干扰的能量和，RX1，1表示RX的第1行第1列，RXR，R表示RX的第R行第R列；PRI表示单个中继器发射功率的预设门限值。6一种下行信号加权处理装置，其特征在于，包括获取模块，用于获取基站到中继器的第一信道冲击响应和中继器到移动台的第二信道冲击响应；权值确定模块，用于根据所述第一信道冲击响应和第二信道冲击响应，确定预编码权权利要求书CN102055509ACN102055516A4/5页5值和中继权值；加权

10、处理模块，用于向所述基站和所述中继器分别发送所述预编码权值和所述中继权值，以供所述基站根据所述预编码权值对下行信号进行加权处理得到下行预编码加权信号，并向所述中继器发送所述下行预编码加权信号，以及以供所述中继器根据所述中继权值对中继器接收到的基站发射信号进行加权处理得到下行中继加权信号，向所述移动台发送所述下行中继加权信号。7根据权利要求6所述的下行信号加权处理装置，其特征在于，所述权值确定模块包括中继权值及信噪比初始化单元，用于确定中继权值迭代初始值以及下行信噪比阈值；预编码权值初始值确定单元，用于根据所述中继权值迭代初始值、所述下行信噪比阈值、所述第一信道冲击响应和所述第二信道冲击响应，确

11、定达到所述下行信噪比阈值且所述基站的发射总功率为最小值时对应的预编码权值迭代初始值；迭代单元，用于根据所述预编码权值迭代初始值，确定达到所述下行信噪比阈值且所述中继器的发射总功率为最小值时对应的中继权值迭代值；根据所述中继权值迭代值、所述下行信噪比阈值和所述第二信道冲击响应，确定达到所述下行信噪比阈值且所述基站的发射总功率为最小值时对应的预编码权值迭代值；根据所述预编码权值迭代值，重新确定达到所述下行信噪比阈值且所述中继器的发射总功率为最小值时对应的中继权值迭代值；并根据重新确定的所述中继权值迭代值、所述下行信噪比阈值和所述第二信道冲击响应，重新确定达到所述下行信噪比阈值且所述基站的发射总功率

12、为最小值时对应的预编码权值迭代值；重复迭代直至所述中继器的发射总功率的最小值收敛为某一固定值；权值确定单元，用于确定所述中继器的发射总功率的最小值收敛为某一固定值时对应的预编码权值迭代值和中继权值迭代值，分别为所述预编码权值和所述中继权值。8根据权利要求7所述的下行信号加权处理装置，其特征在于，所述迭代单元还用于根据所述预编码权值迭代初始值，确定达到所述下行信噪比阈值、所述中继器的发射总功率为最小值且任一所述中继器的发射功率小于或等于预设门限值时对应的中继权值迭代值时对应的中继权值迭代值；根据所述中继权值迭代值、所述下行信噪比阈值和所述第二信道冲击响应，确定达到所述下行信噪比阈值且所述基站的发

13、射总功率为最小值时对应的预编码权值迭代值；根据所述预编码权值迭代值，重新确定达到所述下行信噪比阈值、所述中继器的发射总功率为最小值且任一所述中继器的发射功率小于或等于预设门限值时对应的中继权值迭代值时对应的中继权值迭代值；并根据重新确定的所述中继权值迭代值、所述下行信噪比阈值和所述第二信道冲击响应，重新确定达到所述下行信噪比阈值且所述基站的发射总功率为最小值时对应的预编码权值迭代值；重复迭代直至所述中继器的发射总功率的最小值收敛为某一固定值。9根据权利要求68任一所述的下行信号加权处理装置，其特征在于，所述下行信号加权处理装置与所述中继器一体设置，或者，所述下行信号加权处理装置与所述基站一体设

14、置。10一种通信系统，包括基站、中继器和移动台，其特征在于，还包括下行信号加权处理装置，用于获取基站到中继器的第一信道冲击响应和中继器到移动台的第二信道冲击响应；根据所述第一信道冲击响应和第二信道冲击响应，确定预编码权权利要求书CN102055509ACN102055516A5/5页6值和中继权值；向所述基站和所述中继器分别发送所述预编码权值和所述中继权值；所述基站用于根据所述预编码权值对所述下行信号进行加权处理得到下行预编码加权信号，并向所述中继器发送所述下行预编码加权信号；所述中继器用于根据所述中继权值对中继器接收到的基站发射信号进行加权处理得到下行中继加权信号，向所述移动台发送所述下行中

15、继加权信号。11根据权利要求10所述的通信系统，其特征在于，所述下行信号加权处理装置与所述中继器一体设置，或者，所述下行信号加权处理装置与所述基站一体设置。12根据权利要求10或11所述的通信系统，其特征在于，所述移动台为单天线移动台，所述中继器为单天线中继器，所述基站为多天线基站。权利要求书CN102055509ACN102055516A1/13页7下行信号加权处理方法、装置和通信系统技术领域0001本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种下行信号加权处理方法、装置和通信系统。背景技术0002下一代网络NEXTGENERATIONNETWORK，简称NGN对频谱有效性和功率有效性提出了更高的要

16、求。中继式移动网络与传统蜂窝网相比，可有效改善网络覆盖质量，为在高频段实现宽带无线接入提供了一种高性价比的解决方案。0003中继式移动网络可以由多个中继器组成一个虚拟阵列相互协同工作。在中继式移动网络中，移动台MOBILESTATION，简称MS可在多个中继器的协作下通过基站BASESTATION，简称BS接入无线网络。在中继式移动网络中，现有技术通常是由基站对其下行发射向量进行优化处理，根据优化处理后的下行发射向量发送下行信号，以满足各移动台接收信号所需的下行信噪比SIGNALTONOISERATIO，简称SINR。0004发明人在实现本发明实施例过程中发现，现有技术没有对中继器的发射信号进

17、行优化处理，以优化网络容量和保证通信质量的技术手段。发明内容0005本发明提供了一种下行信号加权处理方法、装置和通信系统，有利于提高网络容量和改善通信质量。0006本发明实施例提供了一种下行信号加权处理方法，包括0007获取基站到中继器的第一信道冲击响应和中继器到移动台的第二信道冲击响应；0008根据所述第一信道冲击响应和第二信道冲击响应，确定预编码权值和中继权值；0009向所述基站和所述中继器分别发送所述预编码权值和所述中继权值，以供所述基站根据所述预编码权值对下行信号进行加权处理得到下行预编码加权信号，并向所述中继器发送所述下行预编码加权信号，以及以供所述中继器根据所述中继权值对中继器接收

18、到的基站发射信号进行加权处理得到下行中继加权信号，向所述移动台发送所述下行中继加权信号。0010本发明实施例还提供了一种下行信号加权处理装置，包括0011获取模块，用于获取基站到中继器的第一信道冲击响应和中继器到移动台的第二信道冲击响应；0012权值确定模块，用于根据所述第一信道冲击响应和第二信道冲击响应，确定预编码权值和中继权值；0013加权处理模块，用于向所述基站和所述中继器分别发送所述预编码权值和所述中继权值，以供所述基站根据所述预编码权值对下行信号进行加权处理得到下行预编码加权信号，并向所述中继器发送所述下行预编码加权信号，以及以供所述中继器根据所述中继说明书CN102055509AC

19、N102055516A2/13页8权值对中继器接收到的基站发射信号进行加权处理得到下行中继加权信号，向所述移动台发送所述下行中继加权信号。0014本发明实施例还提供了一种通信系统，包括基站、中继器和移动台，还包括0015下行信号加权处理装置，用于获取基站到中继器的第一信道冲击响应和中继器到移动台的第二信道冲击响应；根据所述第一信道冲击响应和第二信道冲击响应，确定预编码权值和中继权值；向所述基站和所述中继器分别发送所述预编码权值和所述中继权值；0016所述基站用于根据所述预编码权值对所述下行信号进行加权处理得到下行预编码加权信号，并向所述中继器发送所述下行预编码加权信号；0017所述中继器用于根

20、据所述中继权值对中继器接收到的基站发射信号进行加权处理得到下行中继加权信号，向所述移动台发送所述下行中继加权信号。0018本发明实施例通过为基站确定用于对基站需要向移动台发送的下行信号进行预编码加权处理的预编码权值，为中继器确定用于对中继器接收的基站下行信号进行加权处理的中继权值，即在基站端和中继端分别对下行信号进行优化处理，从而有利于优化网络容量并提高通信质量。附图说明0019为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前

21、提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。0020图1为本发明提供的下行信号加权处理方法实施例流程图；0021图2为本发明提供的预编码权值和中继权值确定方法实施例流程图；0022图3为本发明实施例应用场景中继式通信系统结构示意图；0023图4为本发明实施例多次迭代导致功率的变化趋势示意图；0024图5A为本发明信噪比与中继器最小发射总功率关系实施例示意图；0025图5B为本发明一种信噪比与基站最小发射总功率关系实施例示意图；0026图5C为本发明另一种信噪比与中继器最小发射总功率关系实施例示意图；0027图6为本发明提供的下行信号加权处理装置实施例的结构示意图；0028图7为本发明提供的通信系统

22、实施例的结构示意图。具体实施方式0029下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。0030图1为本发明提供的下行信号加权处理方法实施例流程图。如图1所示，本实施例下行信号加权处理方法包括0031步骤11、获取基站到中继器的第一信道冲击响应和中继器到移动台的第二信道冲击响应。说明书CN102055509ACN102055516A3/13页90032第一信道冲击响应可由中继器检测获取

23、。中继器到移动台的第二信道冲击响应可由移动台检测获取并发送给中继器；或者，对于上行通信和下行通信工作在相同频点等时分通信系统中，中继器到移动台的信道冲击响应与移动台到中继器的信道冲击响应相等，因此，也可根据中继器在上行通信过程中检测到的移动台到中继器的信道冲击响应作为上述第二信道冲击响应。0033步骤12、根据第一信道冲击响应和第二信道冲击响应，确定预编码权值和中继权值。0034预编码权值用于基站对需要向移动台发送的下行信号进行预编码加权处理，中继权值用于中继器对接收到的基站发射信号进行中继加权处理。中继权值和预编码权值可根据实际需要设置更新周期，以更新周期为时间间隔进行动态更新。0035步骤

24、13、向基站和中继器分别发送预编码权值和中继权值，以供基站根据预编码权值对下行信号进行加权处理得到下行预编码加权信号，并向中继器发送下行预编码加权信号，以及以供中继器根据中继权值对中继器接收到的基站发射信号进行加权处理得到下行中继加权信号，向移动台发送下行中继加权信号。0036本实施例下行加权处理方法通过为基站确定用于对基站需要向移动台发送的下行信号进行预编码加权处理的预编码权值，为中继器确定用于对中继器接收的基站下行信号进行加权处理的中继权值，即在基站端和中继端分别对下行信号进行优化处理，从而有利于优化网络容量并提高通信质量。0037图2为本发明提供的预编码权值和中继权值确定方法实施例流程图

25、。如图2所示，本实施例预编码权值和中继权值确定方法包括0038步骤21、确定中继权值迭代初始值以及下行信噪比阈值。0039步骤22、根据中继权值迭代初始值、下行信噪比阈值、第一信道冲击响应和第二信道冲击响应，确定达到下行信噪比阈值且基站的发射总功率为最小值时对应的预编码权值迭代初始值。0040步骤23、根据预编码权值迭代初始值，确定达到下行信噪比阈值且中继器的发射总功率为最小值时对应的中继权值迭代值。0041可选的，本步骤还可根据所述预编码权值迭代初始值，确定达到下行信噪比阈值、中继器的发射总功率为最小值且任一中继器的发射功率小于或等于预设门限值时对应的中继权值迭代值。0042步骤24、根据中

26、继权值迭代值、下行信噪比阈值和第二信道冲击响应，确定达到下行信噪比阈值且基站的发射总功率为最小值时对应的预编码权值迭代值。0043步骤25、根据预编码权值迭代值，重新确定达到下行信噪比阈值且中继器的发射总功率为最小值时对应的中继权值迭代值；并根据重新确定的中继权值迭代值、下行信噪比阈值和第二信道冲击响应，重新确定达到下行信噪比阈值且基站的发射总功率为最小值时对应的预编码权值迭代值；重复迭代直至中继器的发射总功率的最小值收敛为某一固定值。0044可选的，本步骤还可根据重新确定的所述预编码权值迭代值，重新确定达到所述下行信噪比阈值、所述中继器的发射总功率为最小值且任一所述中继器的发射功率小于或等于

27、预设门限值时对应的中继权值迭代值。由于每个中继器发射功率不可能无限制的增说明书CN102055509ACN102055516A4/13页10大，受到其物理条件的限制。该方案综合考虑了各中继器发射的总功率和单个中继器发射送的功率，在达到下行信噪比阈值的同时使得各中继器发射总功率最小、且单个中继器发射的功率不超过某个门限值，因此提高了方案的可行性。0045步骤26、确定中继器的发射总功率的最小值收敛为某一固定值时对应的预编码权值迭代值和中继权值迭代值，分别为预编码权值和中继权值。0046基站根据预编码权值对需要向移动台发送的下行信号进行预编码加权处理，得到下行预编码加权信号。基站向中继器发送下行预

28、编码加权信号。中继器在接收到下行预编码加权信号之后，根据中继权值对下行预编码加权信号进行中继加权处理，得到下行中继加权信号。中继器向移动台发送下行中继加权信号。0047本实施例通过迭代方法联合确定预编码权值和中继权值，根据确定的预编码权值和中继权值分别对下行信号进行加权处理，使得基站在向移动台发送的下行信号达到预设下行信噪比阈值时，基站发射总功率最小且各中继器发射总功率最小，从而有利于优化网络容量并提高通信质量。如果结合考虑单个中继器发射功率的上界联合确定预编码权值和中继权值，还有利于进一步提高方案可行性以及实现的可靠性。0048下面结合具体应用场景，对本发明实施例预编码权值和中继权值确定方法

29、的理论基础进行说明。0049图3为本发明实施例应用场景中继式通信系统结构示意图。如图3所示的中继式通信系统包括N个天线的基站、R个单天线的中继器和M个单天线的移动台。N个天线的基站通过R个单天线的中继器，将信号发送给M个单天线的移动台，基站向移动台方向发送的信号即为下行信号。0050如图3所示的应用场景中，中继器接收到的基站发射的下行信号XR可表示如下0051XRX1，X2XRXRT0052任一中继器接收到的基站发射的下行信号可表示如下00530054上述1式中，XR表示第R个中继器接收到的基站发射的下行信号，1RR；SI表示基站需要发送给第I个移动台的下行信号，1IM，TI表示基站对第I个移

30、动台进行下行信号发射加权处理的预编码权值；表示基站的每个天线和第R个中继器之间的信道冲击响应，即本发明实施例所述的第一信道冲击响应，VR表示第R个中继器引入的噪声。0055各中继器接收到基站发射的下行信号之后，对接收的下行信号进行加权处理，并向移动台发送加权处理后的下行信号。本发明实施例将中继器加权处理后的下行信号称为下行中继加权信号，下行中继加权信号可表示如下0056UWHXR20057上述2式中，U表示中继器对接收的基站下行信号进行中继加权处理后的下行中继加权信号，W为中继器对接收的基站下行信号进行中继加权处理的中继权值的矢量表达，在实际计算过程中可为中继权值初始值或中继权值迭代值，具体可

31、表示如下0058WDIAGW1，W2WRWR0059其中，WR为第R个中继器的中继权值，且1RR。0060移动台接收到的下行中继加权信号可表示如下说明书CN102055509ACN102055516A5/13页1100610062通过对YI进行分解可得00630064上述3式中，GI表示第I个中继器到移动台之间的信道冲击响应，即本发明实施例所述的第二信道冲击响应。通过3式分析可知，移动台接收到的下行信号主要包括三个部分所需的信号DESIREDSIGNAL、干扰信号INTERFERENCE和噪声NOISE。则第K个移动台接收到下行信号的信噪比为00650066上述5式中，为第K个移动台的接收到的

32、下行信号的信号功率，且可通过下式确定0067006800690070其中，表示中继器到第K个移动台信道冲击响应的自相关矩阵，即本发明实施例所述的中继器到第K个移动台的第二信道冲击响应的自相关矩阵。0071为第K个移动台接收到的下行信号的干扰功率，且可通过下式确定007200730074为基站第K个移动台接收到下行信号时的噪声功率，且可通过下式确定007500760077一确定基站下行信号处理的优化条件0078本发明实施例中继器对接收的下行信号进行加权处理的中继权值不是固定值，而是需要优化的对象。为了增加网络容量，可在任一移动台接收到基站的下行信号的信噪比满足预设要求时，尽可能降低基站和中继器的

33、发射总功率。0079如果考虑在达到下行信噪比要求的同时最小化基站的总发射功率，则可满足如下条件008000819说明书CN102055509ACN102055516A6/13页120082STSINRKK，FORK1，2，M0083上述9式表示的优化条件一为使任一移动台接收到的基站下行信号达到预设的信噪比要求值，且使基站发射总功率最小化。其中，K表示第K个移动台接收到的基站下行信号时的信噪比要求值，即本发明实施例所述的下行信噪比阈值，下角标K表示移动台的序号且1KM。PT表示基站的发射总功率，可采用下式确定0084008500860087根据5、6、7、8和10式，则可将9式所示的优化条件表示

34、如下00880089FORK1，2，M110090为简化计算过程，定义如下0091TITIHTI，I1，2M120092则11式可相应表示如下009300940095TK0FORK1，2，M0096其中，0097TKTKHTK，K1，2，M0098WDIAGW1，W2WRWR00990100表示移动台的下行信噪比阈值；0101T表示预编码权值迭代初始值或预编码权值迭代值；0102GK表示中继器到移动台的第二信道冲击响应；0103表示GK的自相关矩阵，上角标或下角标K表示移动台的序号，且1KM，M表示移动台的总数量；0104表示下行干扰信号功率，表示下行噪声功率；0105W表示中继权值初始值或中

35、继权值迭代值，下角标R表示中继器的序号，且1RR，R表示中继器的总数量；说明书CN102055509ACN102055516A7/13页130106H表示基站到中继器的第一信道冲击响应。0107二在单移动台情形下确定中继器对移动台的下行信号处理的优化条件0108接下来进一步考虑任一移动台即单移动台在达到下行信噪比要求的同时最小化中继器的总发射功率的优化条件。0109任一移动台接收到的加权后的下行信号可表示如下01100111则任一移动台在达到下行信噪比要求的同时最小化中继器的总发射功率的优化条件，可表示如下0112MINWWHDW01130114上述15式表示的优化条件二为使任一移动台接收到的

36、基站下行信号达到预设的信噪比要求值，且使中继器发射总功率最小化。其中，表示该移动台接收到下行信号时的信噪比要求值，D为自定义矩阵，定义如下01150116其中，RX表示经预编码的基站到中继器的下行信道冲击响应的自相关矩阵和干扰的能量和，即本发明实施例所述经预编码的第一下行信道响应的自相关矩阵和干扰的能量和，RX1，1表示RX的第1行第1列，以此类推，RXR，R表示RX的第R行第R列，R表示中继器的总数量，具体的，RX满足下式01170118令0119则15式所示的优化条件可表示如下012001211801220123其中CDIAGGTHTTHHHDIAGG。0124上述18式中的可采用拉格朗日

37、LAGRANGIAN方程求解的方法进行求解，拉格朗日方程如下01250126令偏导为零，可得0127说明书CN102055509ACN102055516A8/13页140128将20式的两边分别乘以可得01290130对21式进行变换，可得01310132其中，表示求主特征向量。0133根据22式求解出的即为使得移动台接收的下行信号达到下行信噪比要求值且中继器的发射总功率最小情形下对应的优化的中继权值。0134三在多移动台情形下确定中继器对移动台的下行信号处理的优化条件0135如果通信系统中存在多个移动台，多个移动台在接收下行信号的同时，彼此之间会产生干扰。该情形下，第K个移动台接收到的下行信

38、号可表示如下01360137则第K个移动台在达到自身下行信噪比要求的同时最小化中继器的总发射功率的优化条件，可表示如下0138MINWPR0139240140STSINRKK，FORK1，2，M0141上述24式表示的优化条件三为使任一移动台接收到的基站下行信号达到预设的信噪比要求值，且使中继器发射总功率最小化。其中，K表示第K个移动台接收到的下行信号时的信噪比要求值，下角标K表示移动台的序号且1KM。PR表示中继器的发射总功率，可采用下式确定0142PREUHU0143TRWHEXXHW250144WHDW0145其中，X表示中继器接收到的基站下行信号，D为自定义矩阵，其定义详见16式。01

39、46将24式所示的信噪比条件SINRKK根据23和25式展开，可得01470148其中，EK和FK分别满足以下关系01490150说明书CN102055509ACN102055516A9/13页150151根据25、26、27和28式，则可将24式表示的优化条件进一步表示如下0152MINWWHDW0153290154FORK1，2，M0155令ZWWH，且假设矩阵Z的秩等于1即RANKZ1，则29式表示的优化条件可进一步表示如下0156MINZTRZD0157300158ANDZ0FORK1，2，M0159求解中当RANKZ1时30式的最优解Z，该最优解Z对应的W即为所需的中继权值。0160

40、如果30式不存在RANKZ1的最优解，则可采用随机化算法求解30式中当Z的秩不为1时的次优值，其原理是通过单位矢量随机初始化选择的方法进行计算，具体如下01611、将Z矩阵ZOPT进行特征值分解可得ZOPTUUH，确定随机变量WLD1/2U1/2EL，其中U为Z矩阵的特征向量排列成的矩阵，为Z矩阵的特征值矩阵，WL是独立随机变量，均匀分布在复平面的单位圆上，其中L，I是0，2之间的均匀分布的随机变量。0162可以证明即单个中继器的功率以及各中继器的功率之和是固定的，因此EL的选取对单个中继器的功率以及各中继器的功率不会产生影响。在实际应用过程中，可随机选取某一EL的值并与该EL对应的WL作为独

41、立随机变量的初始值。01632、改变L，I取值，得到WL集合，判断WL集合中的每个独立随机变量对应的Z是否满足30式，如果不满足，则对不满足30式的独立随机变量进行缩放处理例如以某一常数相乘等，如果缩放后的独立随机变量满足30式，则将满足限制条件的WL作为下一随机迭代的候选值。01643、如果WL集合中存在多个满足限制条件的WL，则确定满足限制条件的WL中取值为最小值的WL候选值对应的Z作为次优解，该次优解对应的W即为所需的中继权值。0165上述30式表示的优化条件是以各中继器尽量小的发射总功率，达到尽量大的下行信噪比，即是将各中继器作为一个整体进行考虑。由于每个中继器的发射功率都不可能无限制

42、的增加，存在最大功率的上限。因此，如果在30式表示的优化条件的基础上，进一步考虑单个中继器的发射功率，使得每个中继器的发射功率都不超过某一预设门限值，则可得到优化条件四使任一移动台接收到的基站下行信号达到预设的信噪比要求值，使中继器发射总功率最小化且每个中继器的发射功率小于预设门限值PRI。优化条件可表示如下0166MINZTRZD0167FORK1，2，M310168ZIIPRI/DI，I，FORI1，2，RANDDZ0说明书CN102055509ACN102055516A10/13页160169上述31式如果存在当RANKZ1时的最优解Z，该最优解Z对应的W即为所需的中继权值；如果不存在当

43、RANKZ1时的最优解，则可采用上述随机化算法确定次优解，该次优解对应的W即为所需的中继权值。0170基于上述理论基础，下面结合图3所示的应用场景，说明本发明实施例联合确定预编码权值T和中继权值W方法、以及基站根据预编码权值T进行下行信号的加权发射，中继器根据中继权值W进行下行信号的加权发射的实现技术方案。具体的，可包括如下步骤0171步骤41、确定中继权值迭代初始值以及为移动台设置下行信噪比要求值K。0172初始化中继器接收到的下行信号波束矢量WCVECV，其中，I是0，2之间的均匀分布的随机变量，C为常数，其取值等于或稍大于基站接收下行中继信号的天线引入的噪声功率0173步骤42、确定预编

44、码权值迭代初始值根据中继权值迭代值以及信噪比要求值K，因此可根据13式计算TI，根据TI的定义12式即可求得相应的预编码权值TI。0174步骤42中中继权值的迭代值W为步骤41确定的中继权值迭代初始值或步骤43计算得到的中继权值。当步骤42中中继权值的迭代值W为步骤41确定的中继权值迭代初始值时，需要将步骤41确定的中继权值迭代初始值和信噪比要求值K代入13式，验证13式是否存在TI的解，如果有，执行步骤43；否则说明实际网络环境无发达到已设置好的信噪比要求值，需要降低信噪比要求即减小信噪比要求值。将减小后的信噪比要求值代入13式验证是否有解，可反复调整，直至得到13式中的TI的解，执行步骤4

45、4。0175如果多次减小信噪比要求值后，13式还是不存在TI的解，则可根据步骤41所示的方法重新确定中继权值迭代初始值，将重新确定的中继权值迭代初始值以及减小后的信噪比要求值K代入13式，反复调整中继权值迭代初始值以及信噪比要求值K，直至得到13式中的TI的解，执行步骤43。0176步骤43、单移动台情况时根据计算得到的预编码权值TI以及22式计算各中继器的发射总功率为最小值时对应的中继权值W，或者多移动台情况时根据计算得到的预编码权值TI以及用30式计算各中继器的发射总功率为最小值时对应的中继权值W，或者，多移动台情况时根据计算得到的预编码权值TI以及31式计算各中继器的发射总功率为最小值且

46、每个中继器的发射功率都小于或等于预设功率门限值时对应的中继权值W。0177在根据30式或31式求解中继权值时，可通过求解上述30式或31式在RANKZ1时的最优解Z，该最优解Z对应的W即为所需的中继权值。如果上述30式或31式不存在RANKZ1时的最优解，则采用上述随机算法求取非凸优化问题的次优解，该次优解对应的W即为所需的中继权值。0178步骤44、交替执行步骤42和步骤43，直至迭代过程中中继器的发射总功率的最小值趋于某一固定值，确定该固定值对应的中继权值W和预编码权值T，为所需的中继权值和预编码权值。0179如果中继器的发射总功率存在某一下界即中继器的发射总功率存在最小值，则每次交替进行

47、步骤42和步骤43迭代之后，中继器的发射总功率就会下降，通过上述算法可确定多次迭代之后中继器的发射总功率收敛为某一固定值，该固定值该固定值对应的中继权值W和预编码权值T，为所需的中继权值和预编码权值。0180步骤45、基站根据步骤44中确定的预编码权值对需要向移动台发送的下行信号说明书CN102055509ACN102055516A11/13页17进行预编码加权处理，得到下行编码加权信号向中继器发送下行编码加权信号0181步骤46、中继器接收到基站发送信号后，根据步骤44确定的中继权值对基站发射信号进行中继加权处理参见2式，得到下行中继加权信号，向移动台发送下行中继加权信号U。0182移动台接

48、收中继器发送的下行中继加权信号，其信号满足4式。采用本发明实施例进行下行信号加权处理过程中，有利于使得移动台达到所需的下行信噪比要求且中继器发射总功率最小化，从而有利于提高网络容量和保证通信质量。0183发明人在实现本发明实施例过程中采用模拟仿真的技术手段，对本发明实施例下行信号加权处理的实验数据进行仿真分析。图4为本发明实施例多次迭代导致功率的变化趋势示意图。如图4所示，在采样上述迭代方法联合确定预编码权值和中继权值的过程中，对于移动台达到某一相同的下行信噪比要求值，随着迭代的次数中继器所需的最小发射总功率不断下降并逐渐收敛为某一固定值。0184此外，发明人还针对不同基站天线数量S，中继器的

49、数量R以及移动台的数量D构成的通信系统中，对下行信噪比要求值与中继器所需最小发射总功率之间的对应关系进行了比较。图5A为本发明信噪比与中继器最小发射总功率关系实施例示意图；图5B为本发明一种信噪比与基站最小发射总功率关系实施例示意图；图5C为本发明另一种信噪比与中继器最小发射总功率关系实施例示意图。从图5A、图5B和图5C所示的变化趋势可见，本发明实施例在通信系统中存在多中继器的情况下，基站发射总功率和中继器发射总功率并没有随着中继器的数量的增加而增大，相反的，应用了本发明实施例对下行信号进行加权处理之后，可以较小的基站发射总功率和较小的中继器总功率达到移动台所需的信噪比要求值，可见，本发明实施例有利于优化网络容量并提高通信质量。0185图6为本发明提供的下行信号加权处理装置实施例的结构示意图。如图6所示，本实施例下行信号加权处理装置包括获取模块61、权值确定模块62和加权处理模块63。0186获取模块61用于获取基站到中继器的第一信道冲击响应和中继器到移动台的第二信道冲击响应。0187权值确定模块62用于根据第一信道冲击响应和第二信道冲击响应，确定