上行信号加权处理方法、装置和通信系统.pdf

1、10申请公布号CN102055510A43申请公布日20110511CN102055510ACN102055510A21申请号200910212154622申请日20091111H04B7/06200601H04B7/0820060171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发明名称上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上行信号加权处理方法、装置和通信系统，方法包括获取移动台到中继器的第一信道冲击响应和中继器到基站的第二信道冲击响应；根据第一

2、信道冲击响应和第二信道冲击响应，确定中继权值和解调权值；向中继器和基站分别发送中继权值和所述解调权值，以供中继器根据中继权值对中继器接收到的移动台上行信号进行加权处理得到上行中继加权信号，向基站发送上行中继加权信号，以及基站根据解调权值对基站接收到的中继发射信号进行解调加权处理，得到与移动台上行信号相应的上行估计信号。本发明在中继端和基站端分别对上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4页说明书12页附图5页CN102055517A1/4页21一种上行信号加权处理方法，其特征在于，包括获取移动台到中继器

3、的第一信道冲击响应和中继器到基站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，确定中继权值和解调权值；向所述中继器和所述基站分别发送所述中继权值和所述解调权值，以供所述中继器根据所述中继权值对中继器接收到的移动台上行信号进行加权处理得到上行中继加权信号，向所述基站发送所述上行中继加权信号，以及以供所述基站根据所述解调权值对基站接收到的中继发射信号进行解调加权处理，得到与所述移动台上行信号相应的上行估计信号。2根据权利要求1所述的上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，确定中继权值和解调权值，包括确定中继权值迭代初始值以及上行信噪比阈值；根

4、据所述中继权值迭代初始值、所述上行信噪比阈值、所述第一信道冲击响应、所述第二信道冲击响应和所述基站接收到的中继发射信号，确定解调权值迭代初始值；根据所述解调权值迭代初始值，确定达到所述上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、所述上行信噪比阈值和所述第二信道冲击响应，确定解调权值迭代值；根据所述解调权值迭代值，重新确定达到所述上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、所述上行信噪比阈值和所述第二信道冲击响应，重新确定所述解调权值迭代值；重复迭代直至所述中继器的发射总功率的最小值收

5、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中继权值迭代值和解调权值迭代值，分别为所述中继权值和所述解调权值。3根据权利要求2所述的上行信号加权处理方法，其特征在于，所述解调权值迭代初始值或者所述解调权值迭代值为采用以下公式确定的解调权值矩阵最大特征值对应的主特征向量其中，所述中继权值迭代值为以下公式中当RANKZ1时的全局最优解MINZTRZDZ0其中，ZWWH权利要求书CN102055510ACN102055517A2/4页3表示解调权值的矩阵最大特征值对应的主特征向量；W表示中继权值初始值或中继权值迭代值；TRZD表示中继器的发射总功率；表示第K个移动台到第

6、F个中继器的第一信道冲击响应的自相关矩阵，表示第J个移动台到第F个中继器的第一信道冲击响应的自相关矩阵，上角标K或者J表示移动台的序号，1KM，1JM且JK，M表示移动台的总数量；下角标F表示中继器的序号，1FR，R表示中继器的总数量；P表示移动台的发射功率，下角标K或者J表示移动台的序号；H表示从中继器到基站的第二信道冲击响应；RX表示所有移动台到中继器的第一信道冲击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，RXR，R表示RX的第R行第R列；表示上行干扰信号功率；表示上行噪声功率。4根据权利要求2所述的上行信号加权处理方法，其特征在于，根据所述解调权值迭代初始值或重新

7、确定的所述解调权值迭代值，确定或重新确定达到所述上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，包括根据所述解调权值迭代初始值或重新确定的所述解调权值迭代值，确定或重新确定达到所述上行信噪比阈值、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所述的上行信号加权处理方法，其特征在于，所述解调权值迭代初始值或者所述解调权值迭代值为采用以下公式确定的解调权值矩阵最大特征值对应的主特征向量其中，所述中继权值迭代值为以下公式中当RANKZ1时的全局最优解MINZTRZDZI，IPRI/DI，IFORI1，2，RA

8、NDZ0其中，ZWWH权利要求书CN102055510ACN102055517A3/4页4表示解调权值的矩阵最大特征值对应的主特征向量；W表示中继权值初始值或中继权值迭代值；TRZD表示中继器的发射总功率；表示第K个移动台到第F个中继器的第一信道冲击响应的自相关矩阵，表示第J个移动台到第F个中继器的第一信道冲击响应的自相关矩阵，上角标K表示移动台的序号，1KM，1JM，M表示移动台的总数量；下角标F表示中继器的序号，1FR，R表示中继器的总数量；P表示移动台的发射功率，下角标K或者J表示移动台的序号；H表示从中继器到基站的第二信道冲击响应；RX表示所有移动台到中继器的第一信道冲击响应的自相关矩

9、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；表示上行干扰信号功率；表示上行噪声功率；PRI表示单个中继器发射功率的预设门限值。6一种上行信号加权处理装置，其特征在于，包括获取模块，用于获取移动台到中继器的第一信道冲击响应、中继器到基站的第二信道冲击响应、以及基站接收到的中继发射信号；权值确定模块，用于根据所述第一信道冲击响应、第二信道冲击响应和基站接收到的中继发射信号，确定中继权值和解调权值；加权处理模块，用于向所述中继器和所述基站分别发送所述中继权值和所述解调权值，以供所述中继器根据所述中继权值对中继器接收到的移动台上行信号进行加权处理得到上行中继加

10、权信号，向所述基站发送所述上行中继加权信号，以及以供所述基站根据所述解调权值对所述上行中继加权信号进行解调加权处理，得到与所述移动台上行信号相应的上行估计信号。7根据权利要求6所述的上行信号加权处理装置，其特征在于，所述加权处理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上行信噪比阈值；解调权值初始值确定单元，用于根据所述中继权值迭代初始值、所述上行信噪比阈值、所述第一信道冲击响应、所述第二信道冲击响应和所述基站接收到的中继发射信号，确定解调权值迭代初始值；迭代单元，用于根据所述解调权值迭代初始值，确定达到所述上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

11、迭代值；根据所述中继权值迭代值、所述上行信噪比阈值和所述第二信道冲击响应，确定解调权值迭代值；根据所述解调权值迭代权利要求书CN102055510ACN102055517A4/4页5值，重新确定达到所述上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、所述上行信噪比阈值和所述第二信道冲击响应，重新确定所述解调权值迭代值；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中继权值迭代值和解调权值迭代值，分别为所述中继权值和所述解调权值。8根据权利要求7所述

12、的上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解调权值迭代初始值，确定达到所述上行信噪比阈值、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、所述上行信噪比阈值和所述第二信道冲击响应，确定解调权值迭代值；根据所述解调权值迭代值，重新确定达到所述上行信噪比阈值、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、所述上行信噪比阈值和所述第二信道冲击响应，重新确定所述解调权值迭代值

13、；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任一所述的上行信号加权处理装置，其特征在于，所述上行信号加权处理装置与所述中继器一体设置，或者，所述上行信号加权处理装置与所述基站一体设置。10一种通信系统，包括基站、中继器和移动台，其特征在于，还包括上行信号加权处理装置，用于获取移动台到中继器的第一信道冲击响应、中继器到基站的第二信道冲击响应、以及基站接收到的中继发射信号；根据所述第一信道冲击响应、第二信道冲击响应和基站接收到的中继发射信号，确定中继权值和解调权值；向所述中继器和所述基站分别发送所述中继权值和所述解调权值；所述中继器用于根据所述中继权值对中继器接

14、收到的移动台上行信号进行加权处理得到上行中继加权信号，向所述基站发送所述上行中继加权信号；所述基站用于根据所述解调权值对所述上行中继加权信号进行解调加权处理，得到与所述移动台上行信号相应的上行估计信号。11根据权利要求10所述的通信系统，其特征在于，所述上行信号加权处理装置与所述中继器一体设置，或者，所述上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CN102055510ACN102055517A1/12页6上行信号加权处理方法、装置和通信系统技术领域0001本发

15、明涉及通信技术领域，特别是涉及一种上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，现有技术通常是由移动台对其上行发射向量进行优化处理，根据优化处理后的

16、上行发射向量发送上行信号，以满足基站接收各用户信号所需的上行信噪比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本发明提供了一种上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上行信号加权处理方法，包括0007获取移动台到中继器的第一信道冲击响应和中继器到基站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，确定中继权值和解调权值；0009向所述中继器和所述基站分别发送所

17、述中继权值和所述解调权值，以供所述中继器根据所述中继权值对中继器接收到的移动台上行信号进行加权处理得到上行中继加权信号，向所述基站发送所述上行中继加权信号，以及所述基站根据所述解调权值对基站接收到的中继发射信号进行解调加权处理，得到与所述移动台上行信号相应的上行估计信号。0010本发明实施例还提供了一种上行信号加权处理装置，包括0011获取模块，用于获取移动台到中继器的第一信道冲击响应和中继器到基站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，确定中继权值和解调权值；0013加权处理模块，用于向所述中继器和所述基站分别发送所述中继权值和所述解调权值，

18、以供所述中继器根据所述中继权值对中继器接收到的移动台上行信号进行加权处理得到上行中继加权信号，向所述基站发送所述上行中继加权信号，以及以供所述基站根据说明书CN102055510ACN102055517A2/12页7所述解调权值对基站接收到的中继发射信号进行解调加权处理，得到与所述移动台上行信号相应的上行估计信号。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上行信号加权处理装置，用于获取移动台到中继器的第一信道冲击响应和中继器到基站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，确定中继权值和解调权值；向所述中继器和所述基站分别发送所述中继

19、权值和所述解调权值；0016所述中继器用于根据所述中继权值对中继器接收到的移动台上行信号进行加权处理得到上行中继加权信号，向所述基站发送所述上行中继加权信号；0017所述基站用于根据所述解调权值对基站接收到的中继发射信号进行解调加权处理，得到与所述移动台上行信号相应的上行估计信号。0018本发明实施例为中继器确定用于对中继器接收的移动台上行信号进行加权处理的中继权值，为基站确定用于对基站接收到的中继发射信号进行解调加权处理的解调权值，即在中继端和基站端分别对上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

20、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为本发明提供的上行信号加权处理方法实施例流程图；0021图2为本发明提供的中继权值和解调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为本发明一种信噪比与中继器最小发射总功率关系实施例示意图；0024图5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；0025图6为本发明提供的上行信号加权处理装置实施例的结构示意图；0026图

21、7为本发明提供的通信系统实施例的结构示意图。具体实施方式0027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。0028图1为本发明提供的上行信号加权处理方法实施例流程图。如图1所示，本实施例上行信号加权处理方法包括0029步骤11、获取移动台到中继器的第一信道冲击响应和中继器到基站的第二信道冲击响应。0030第一信道冲击响应可由中继器检测获取。中继器到基站的第二信道冲击响应以及基站接

22、收到的中继发射信号均可由基站检测获取，并将获取的第二信道冲击响应和基站接说明书CN102055510ACN102055517A3/12页8收到的中继发射信号发送给中继器。0031步骤12、根据上述第一信道冲击响应和第二信道冲击响应，确定中继权值和解调权值。0032中继权值用于中继器对接收到的移动台上行信号进行加权处理，解调权值用于基站对接收到的中继器上行信号进行解调加权处理。中继权值和解调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。0033步骤13、向中继器和基站分别发送上述中继权值和解调权值，以供中继器根据中继权值对中继器接收到的移动台上行信号进行加权处理得到上行中继加

23、权信号，向基站发送上行中继加权信号，以及以供基站根据解调权值对基站接收到的中继接收信号进行解调加权处理，得到与移动台上行信号相应的上行估计信号。0034本实施例上行加权处理方法通过为中继器确定用于对中继器接收的移动台上行信号进行加权处理的中继权值，为基站确定用于对基站接收到的中继发射信号进行解调加权处理的解调权值，即在中继端和基站端对上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。0035图2为本发明提供的中继权值和解调权值确定方法实施例流程图。如图2所示，本实施例中继权值和解调权值确定方法包括0036步骤21、确定中继权值迭代初始值以及上行信噪比阈值。0037步骤22、根据中继权

24、值迭代初始值、上行信噪比阈值、第一信道冲击响应和第二信道冲击响应，确定解调权值迭代初始值。0038步骤23、根据解调权值迭代初始值，确定达到上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。0039可选的，本步骤还可根据解调权值迭代初始值，确定达到上行信噪比阈值、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。0040步骤24、根据中继权值迭代值、上行信噪比阈值和第二信道冲击响应，确定解调权值迭代值。0041步骤25、根据解调权值迭代值，重新确定达到上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

25、权值迭代值、上行信噪比阈值和第二信道冲击响应，重新确定解调权值迭代值；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。0042可选的，本步骤还可重新确定的解调权值迭代值，重新确定达到上行信噪比阈值、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。由于每个中继器发射功率不可能无限制的增大，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，在达到上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。0043步骤26、确定中继器的发射总功率的最小值收敛为

26、某一固定值时对应的中继权值迭代值和解调权值迭代值，分别为中继权值和解调权值。0044中继器根据中继权值对其接收到的移动台上行信号进行加权处理得到上行中继说明书CN102055510ACN102055517A4/12页9加权信号，向基站发送上行中继加权信号和解调权值。基站根据解调权值对上行中继加权信号进行解调加权处理，得到与移动台上行信号相应的上行估计信号。0045本实施例通过迭代方法联合确定中继权值和解调权值，根据确定的中继权值和解调权值分别对上行信号进行加权处理，使得基站在移动台发送的上行信号达到预设信噪比阈值时，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

27、中继器发射功率的上界联合确定中继权值和解调权值，还有利于进一步提高方案实现的可靠性。0046下面结合具体应用场景，对本发明实施例确定中继权值和解调权值确定方法的理论基础进行说明。0047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M个单天线的移动台、R个单天线的中继器和N个天线的基站。M个单天线的移动台通过R个单天线的中继器，将信号发送给N个天线的基站，移动台向基站方向发送的信号即为上行信号。0048如图3所示的应用场景中，任一中继器接收到的各移动台的上行信号可表示如下00490050上述1式中，XR表示第R个中继器接收到的各移动台的上行信号；SI表示第I

28、I0M1个移动台发给基站的上行信号；FR，I表示第I个移动台和第R个中继器之间的上行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是第R个中继器引入的噪声。0051则各中继器接收到的各移动台发射的上行信号的矢量可表示如下00520053其中0054XX1X2XRT0055VV1V2VR0056FIF1，IF2，IFR，I0057各中继器接收到移动台发射的上行信号之后，对接收的上行信号进行加权处理，并向基站发生加权处理后的上行信号。本发明实施例将中继器加权处理后的上行信号称为上行中继加权信号。中继器的上行中继加权信号可表示如下0058TWHX30059其中0060WDIAGW1，W2，W

29、R0061上述3式中，T为各中继器的上行中继加权信号的矢量表达，WR表示第R个中继器对接收的上行信号进行加权处理的中继权值，W为中继权值的矢量表示。0062基站接收到的上行中继加权信号的矢量可表示如下0063YHTN40064上述4式中，Y表示基站接收到的中继器发射的上行中继加权信号，T表示各中说明书CN102055510ACN102055517A5/12页10继器的上行中继加权信号，H表示从中继器到基站的上行信道冲击响应即本发明实施例所述的第二信道冲击响应，N表示基站接收上行中继加权信号的天线引入的噪声。0065基站解调接收到的上行中继加权信号，解调后得到上行估计信号，该上行估计信号即可认为

30、是移动台的发射信号，具体可表示如下00660067上述5式中，表示基站解调后的上行估计信号，G表示线性解调矩阵，Y表示基站接收到的中继器发射的上行中继加权信号，H表示从中继器到基站的上行信道冲击响应，N表示基站接收上行中继加权信号时引入的噪声，V表示中继器在发射上行中继加权信号时引入的噪声。0068通过对5式进行分解可得00690070上述6式中表示线性调解矩阵G的第K行。通过6式分析可知，基站解调后的上行估计信号主要包括三个部分所需的信号DESIREDSIGNAL、干扰信号INTERFERENCE和有色噪声COLOREDNOISE。则基站接收到的第K个移动台发射的上行信号的信噪比为00710

31、072上述7式中，为基站接收到的第K个移动台的信号功率，且可通过下式确定00730074800750076其中，表示第K个移动台到第F个中继器的第一信道冲击响应的自相关矩阵。0077为基站接收到的第K个移动台的干扰功率，且可通过下式确定00780079900800081为基站接收到的第K个移动台的有色噪声功率，且可通过下式确定00820083如果中继器对接收的上行信号进行加权处理的中继权值W是某一固定值，基站接说明书CN102055510ACN102055517A6/12页11收到的每个移动台发射的上行信号的信噪比可为0084008500860087上述11式中，最大的SINRK等于解调矩阵G

32、的最大特征值，是最大特征值对应的主特征向量，且可由下式确定00880089上述12式中表示求主特征向量；0090W表示中继权值初始值或中继权值迭代值；0091TRZD表示中继器的发射总功率；0092表示第K个移动台到第F个中继器的第一信道冲击响应的自相关矩阵，表示第J个移动台到第F个中继器的第一信道冲击响应的自相关矩阵，其中，上角标K或者J表示移动台的序号，1KM，1JM，M表示移动台的总数量；下角标F表示中继器的序号，1FR，R表示中继器的总数量；0093P表示移动台的发射功率，下角标K或者J表示移动台的序号；0094H表示从中继器到基站的第二信道冲击响应；0095表示上行干扰信号功率；00

33、96表示上行噪声功率。0097对6式进行变形，可得00980099一确足优化条件0100本发明实施例中继器对接收的上行信号进行加权处理的中继权值W不是固定值，而是需要优化的对象。为了增加网络容量，可在基站接收到任一移动台的上行信号的信噪比满足预设要求时，尽可能降低各中继器的发射总功率，即考虑最小化中继器的总发射功率来求取中继权值W，具体的，可满足如下条件0101MINWPR0102STSINRKK，FORK1，2，M140103上述14式表示的优化条件一为使基站接收到任一移动台的上行信号达到信噪比预设值，且使各中继器发射总功率最小化。其中，K表示基站接收到任一移动台的上行信号时的信噪比预设值，

34、下角标K表示移动台的序号且1KM。PR表示各中继器的发射总功率，可采用下式确定说明书CN102055510ACN102055517A7/12页120104PRETHTTRWHEXXHWWHDW150105上述15式中，D为自定义对角矩阵，满足下式01060107其中，RX表示所有移动台到中继器的上行信道冲击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，RXR，R表示RX的第R行第R列。具体的，RX满足下式01080109其中表示第J个移动台到第F个中继器之间上行信道响应的自相关矩阵，则SINRKK可表示如下01100111其中E满足下式01120113根据1518式对14式

35、表示的优化条件一进行改写，则可得0114FORK1，2，M19011519式是非凸优化问题，其中UK满足下式01160117二采用半正定松弛算法求解Z的秩为1时非凸优化问题的全局最优值0118本发明实施例可采用半正定松弛SEMIDEFINITEPROGRAMMING，简称SDP算法求解非凸优化问题的全局最优值，得到下式0119ZWWH0120MINZTRZD0121210122FORK1，2，M0123Z0，ANDRANKZ10124求解21式中Z，求解得到的Z对应的W即为所需的中继权值。0125在21式的基础上进一步放松非凸限制，即去掉RANKZ1的限制，可得到22式0126MINZTRZD

36、0127FORK1，2，M220128Z00129引入松弛变量K量，即可将22式表示为标准SDP形式，可得到23式0130说明书CN102055510ACN102055517A8/12页1301310132K0FORK1，2，M0133Z00134采用SDP算法求解RANKZ1时非凸优化问题的全局最优值。通常情况下22式存在RANKZ1的解，该解对应的W即为所需的中继权值。中继器可根据中继权值对上行接收信号进行加权处理后向基站发送。0135如果23式不存在RANKZ1的解，则可采用以下随机化算法确定非凸优化问题的全局次优值。0136三采用随机化算法求解Z的秩不为1时非凸优化问题的次优值0137

37、随机化算法用于在中继器发射功率最小时求取对应的中继权值，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01381、根据22式和SDP算法求解Z矩阵ZOPT，将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，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。0139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作为独立随机变量的初

38、始值。01402、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22式，如果不满足，则对不满足22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22式。则将满足限制条件的WL作为下一随机迭代的候选值。01413、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。0142上述优化条件一是以各中继器尽量小的发射总功率，达到尽量大的上行信噪比，即是将各中继器作为一个整体进行考虑。如果在上述优化条件一的基础上，进一步考虑单个中继器的发射功率，

39、具体的，可满足如下条件0143MINWWHDW01440145FORK1，2，M0146DI，I|WI|2PRIFORI1，2，R0147上述24式表示优化条件二使基站接收到任一移动台的上行信号达到信噪比预设值，且使各中继器发射总功率最小化的同时，任一中继器的发射功率均小于某一预设功率门限值。其中，PRI表示单个中继器发射功率的预设门限值，WHDW表示各中继器的发射总功率。对24表示的优化条件二进行改写，则可得0148MINZTRZD说明书CN102055510ACN102055517A9/12页1401490150250151ZI，IPRI/DI，IFORI1，2，R0152ANDZ0015

40、3上述25式是非凸优化问题，采用SDP算法求解非凸优化问题的全局最优值。如果上述25式存在RANKZ1的解，该解相当于中继权值。如果上述25式不存在RANKZ1的解，则采用上述随机算法求取非凸优化问题的全局最优值，该最优解作为中继权值。中继器可根据中继权值对上行接收信号进行加权处理后向基站发送。0154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解调矩阵G和中继权值W方法、以及根据中继器根据中继权值W进行加权发射、基站根据调解矩阵G进行加权解调的实现技术方案。具体的，可包括如下步骤0155步骤41、确定中继权值迭代初始值。0156初始化中继器接收到的上行信号波束矢量W

41、CVECV，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上行中继信号的天线引入的噪声功率0157步骤42、根据实际网络环境确定上行信号的信噪比阈值SUBRK。0158在具体实现过程中，不同移动台的上行信噪比阈值可以相同或不同。下面仅以根据实际网络环境为某个或某些移动台确定相同信噪比阈值SINRK为例进行说明。0159如果基站的接收天线个数N大于中继器的个数R，上行信号的信噪比阈值SINRK为MAX，MAX可采用以下引理确定。0160引理如果在目的端的接收天线个数大于或等于中继器的个数，则在第K个中继器可达到的信噪比的渐进上界为其最大一般化特征值01610162

42、其中，表示第J个移动台到第F个中继器之间上行信道的自相关矩阵，PJ表示各中继器接收到第J个移动台发送的上行信号的总功率，表示0163可根据实际业务或管理策略等需求，预先为不同移动台设置要求达到的上行信噪比要求值K。在采样上述方法确定实际网络环境中的上行信号的信噪比阈值SINRK之后，需要根据网络环境中实际可达到的上行信号的信噪比阈值SINRK验证上行信噪比要求值K是否可行，如果SINRKK上说明设置的上行信噪比要求值K可以达到；否则，说明设置的上行信噪比要求值K在实际网络环境中无法达到，需要减小上行信噪比要求值K，使得减小后的上行信噪比要求值K满足SINRKK。0164步骤43、确定解调权值迭

43、代初始值根据中继权值迭代值以及信噪比阈值SINRK，因此可根据12式计算最大特征值对应的主特征向量根据即可得到解调矩阵G。0165如果是首次执行步骤43，则中继权值的迭代值W即为步骤41确定的中继权值迭代初始值；否则，则本步骤中的中继权值迭代值即为步骤44计算得出中继权值。0166步骤44、根据计算得到的解调矩阵G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，根据计算得到的解调矩阵G以及25式计算各中继器的发说明书CN102055510ACN102055517A10/12页15射总功率为最小值且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。0167中继

44、权值W的确定为非凸优化问题，可采用上述SDP算法求解非凸优化问题的全局最优值。求解上述22式或25式在RANKZ1时的全局最优值Z值，该全局最优值Z对应的W即为所需的中继权值。如果上述22式或25式不存在RANKZ1时的全局最优值，则采用上述随机算法求取非凸优化问题的次优值，该次优解对应的W即为所需的中继权值。0168步骤45、交替执行步骤43和步骤44，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和解调矩阵G，为所需的中继权值和解调矩阵。0169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，则每次交替进行步骤43和步骤44迭代之后，

45、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和解调矩阵G，为所需的中继权值和解调矩阵。0170步骤46、中继器根据步骤45中确定的中继权值W对接收的移动台发给基站的上行信号X进行加权处理后得到上行中继加权信号T并向基站发送上行中继加权信号T。本步骤中T与W之间的对应关系满足3式。0171步骤47、基站接收到的上行中继加权信号为YT与Y之间的关系满足4式，并根据步骤45中确定的解调向量G对基站接收到的上行中继加权信号Y进行加权解调，得到上行估计信号本步骤中T与Y之间的关系满足4式，G和Y之间的关系满足5式。0172

46、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，对本发明实施例信号的发送和接收方法的实验数据进行仿真分析。图4为本发明一种信噪比与中继器最小发射总功率关系实施例示意图；图5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。图4和图5的横坐标表示上行信号的信噪比，纵坐标表示中继器的最小发射总功率，“S2R6N6”表示系统中部署有2个移动台S，6个中继器R以及具有6个天线N的基站，其他数字的表达类似，不再赘述。图4和图5示意出了当系统中部署相同数量的中继器以及具有相同天线数量的基站时，如果要达到相同信噪比，中继器发射上行信号所需的中继器最小发射总功率，随着移动台数量的增加而增加，并

47、且中继器发射上行信号所需的中继器最小发射总功率是收敛的，可见，采用本发明实施例上行信号加权处理方法对上行信号进行加权处理，可有效达到预设上行信噪比要求且使中继器的发射功率最小化，从而有利于优化网络容量并提高通信质量。0173图6为本发明提供的上行信号加权处理装置实施例的结构示意图。如图6所示，本实施例上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。0174获取模块61用于获取移动台到中继器的第一信道冲击响应和中继器到基站的第二信道冲击响应。0175权值确定模块62用于根据上述第一信道冲击响应和第二信道冲击响应，确定中继权值和解调权值。0176加权处理模块63用于向中继

48、器和基站分别发送上述中继权值和解调权值，以供中继器根据中继权值对中继器接收到的移动台上行信号进行加权处理得到上行中继加权说明书CN102055510ACN102055517A11/12页16信号，向基站发送上行中继加权信号，以及以供基站根据解调权值对基站接收到的中继发射信号进行解调加权处理，得到与移动台上行信号相应的上行估计信号。0177在上述技术方案的基础上，可选的，权值确定模块62可包括中继权值及信噪比初始化单元621、解调权值初始值确定单元622、迭代单元623和权值确定单元624。0178中继权值及信噪比初始化单元621用于确定中继权值迭代初始值以及上行信噪比阈值。0179解调权值初始

49、值确定单元622用于根据中继权值迭代初始值、上行信噪比阈值、第一信道冲击响应和第二信道冲击响应，确定解调权值迭代初始值。0180迭代单元623用于根据解调权值迭代初始值，确定达到上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；根据中继权值迭代值、上行信噪比阈值和第二信道冲击响应，确定解调权值迭代值；根据解调权值迭代值，重新确定达到上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、上行信噪比阈值和第二信道冲击响应，重新确定解调权值迭代值；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。0181权值确定单元624用于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中继权值迭代值和解调权值迭代值，分别为上述中继权值和所述解调权值。0182在上述技术方案的基础上，如果在确定中继权值的过程中，也考虑单个中继器发射送的功率的上限以提高方案的可行性，该情形下，可选的，迭代单元623还可用于根据解调权值迭代初始值，确定达到上行信噪比阈值、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