一种消除X信道中多用户干扰的方法.pdf

本发明公开了一种消除X信道中多用户干扰的方法，适用于两个发送端分别配置四根天线的X信道。发送端采用速率为2的空时分组编码(R2-STBC)，得到2×2的编码矩阵，对发送到不同接收端的编码矩阵分别进行预编码，将预编码后的编码矩阵组成两个4×2的编码矩阵并分别发送，通过合理设计预编码矩阵能够使得接收端处理接收信号后消除了多用户干扰。本发明在保持传输效率不变的情况下，不但降低了反馈量，还提高了系统的可靠性。

权利要求书一种消除X信道中多用户干扰的方法，适用于两个发送端分别配置四根天线两个接收端分别配置N根天线的X信道，N≥1，其特征在于，包括如下步骤：
A，两个接收端分别计算两个发送端的预编码矩阵的元素，该预编码矩阵能使得发送端1发送到接收端1或接收端2的有用信号与发送端2发送到接收端1或接收端2的有用信号在传输过程中保持正交，然后两个接收端分别量化预编码矩阵的元素并将量化值反馈给两个发送端；
B，发送端1根据反馈信息及量化方法得到预编码矩阵                                                和，发送端2根据反馈信息及量化方法得到预编码矩阵和；
C，发送端1对其调制信号进行速率为2的空时分组编码，得到发送给第个接收端的编码矩阵，，、、和是实数，它们满足且；发送端2对其调制信号进行速率为2的空时分组编码，得到发送给第个接收端的编码矩阵，；
D，发送端1利用对进行预编码，，得到，然后用四根天线将和发送到接收端；与此同时，发送端2利用对进行预编码，得到，然后用四根天线将和发送到接收端；
E，接收端1分别译码发送端1和发送端2发送到该接收端的有用信号；
F，接收端2分别译码发送端1和发送端2发送到该接收端的有用信号。
根据权利要求1所述的一种消除X信道中多用户干扰的方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：
A1，预编码矩阵的每列相同，接收端1根据信道矩阵和计算预编码矩阵的元素、、和，然后采用均匀量化或非均匀量化的方法量化这四个参数，并将和的量化值反馈给发送端1，将和的量化值反馈给发送端2，其中，和分别是两个发送端到接收端1的信道矩阵，和的阶数均为，，是接收天线的数目；
A2，预编码矩阵的每列相同，接收端2根据信道矩阵和计算预编码矩阵的元素、、和，然后采用均匀量化或非均匀量化的方法量化这四个参数，并将和的量化值反馈给发送端1，将和的量化值反馈给发送端2，其中，和分别是两个发送端到接收端2的信道矩阵，和的阶数均为，。
根据权利要求1所述的一种消除X信道中多用户干扰的方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：
B1，发送端1首先根据反馈信息及量化方法得到预编码矩阵元素的取值，不妨仍用、、和表示，然后得到预编码矩阵和，，；
B2，发送端2首先根据反馈信息及量化方法得到预编码矩阵元素的取值，不妨仍用、、和表示，然后得到预编码矩阵和，，。
根据权利要求1所述的一种消除X信道中多用户干扰的方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：
D1，发送端1对进行预编码，，得到，发送端2对进行预编码，得到；
D2，在相同的时间内，发送端1用四根天线将发送出去，发送端2用四根天线将发送出去，两个接收端的接收信号分别为和；
D3，在相同的时间内，发送端1用四根天线将发送出去，发送端2用四根天线将发送出去，两个接收端的接收信号分别为和。
根据权利要求1所述的一种消除X信道中多用户干扰的方法，其特征在于，所述步骤E具体包括：
E1，接收端1根据信道矩阵和预编码矩阵计算得到，的每列相同，不妨表示为，进而得到，表示为

E2，接收端1根据信道矩阵和预编码矩阵计算得到，的每列相同，不妨表示为，进而得到，表示为

E3，接收端1对其接收信号进行相加操作，得到，然后得到对应的向量，，表示矩阵的第行第列的元素，，，表示复数共轭，表示转置；
E4，以消除多用户干扰为目的，接收端1处理，得到；
E5，计算，以的前4列作为等效接收信号，以作为等效信道矩阵，译码发送端1发送给接收端1的有用信号；
E6，计算，以的后4列作为等效接收信号，以作为等效信道矩阵，译码发送端2发送给接收端1的有用信号。
根据权利要求1所述的一种消除X信道中多用户干扰的方法，其特征在于，所述步骤F具体包括：
F1，接收端2根据信道矩阵和预编码矩阵计算得到，的每列相同，不妨表示为，进而得到，表示为

F2，接收端2根据信道矩阵和预编码矩阵计算得到，的每列相同，不妨表示为，进而得到，表示为

F3，接收端2对其接收信号进行相减操作，得到，然后得到的等效表达形式，，表示矩阵的第行第列的元素，，；
F4，以消除多用户干扰为目的，接收端2处理，得到；
F5，计算，以的前4列作为等效接收信号，以作为等效信道矩阵，译码发送端1发送给接收端2的有用信号；
F6，计算，以的后4列作为等效接收信号，以作为等效信道矩阵，译码发送端2发送给接收端2的有用信号。

说明书一种消除X信道中多用户干扰的方法 
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其是一种消除X信道中多用户干扰的方法。 
背景技术
多输入多输出(MIMO，Multi‑Input Multi‑Output)技术在发送端和接收端分别使用多根发射天线和多根接收天线，通过多根天线发送信号以及多根天线接收信号，改善了用户的服务质量。 
MIMO技术的传输方案可以分为两类，其一是空间复用方案，能提高了系统的传输效率；其二是空间分集方案，能提高系统的可靠性。研究较多的空间分集方案是正交空时分组码(OSTBC,Orthogonal Space Time Block Code)和准正交空时分组码(QOSTBC,Quasi‑Orthogonal Space Time Block Code)。OSTBC和QOSTBC都获得了分集增益，但是都不能获得复用增益，较为理想的编码方案应该能同时获得两种增益，兼顾系统的可靠性和有效性。于是，后来提出了完美空时分组码，其复用增益等于发送天线的个数，并且能实现全分集，即分集增益等于发送天线数量和接收天线数量的乘积。速率为2的空时分组码(R2‑STBC,Rate 2 Space Time Block Code)是完美空时分组码的一种。 
从系统中所支撑的用户数来划分，MIMO技术可分为单用户MIMO技术和多用户MIMO技术。单用户MIMO技术从MIMO技术诞生起便得到了学者们的广泛关注，目前已经研究得比较成熟。相比单用户MIMO技术，多用户MIMO技术更加贴近实际的通信系统，是目前关于MIMO技术的研究主流。多用户MIMO技术面临的最大问题是各个用户之间不可以互相协作，这使得接收端出现严重的干扰，从而降低整个系统的可靠性，因此，干扰消除技术是多用户MIMO的关键技术之一。 
每个用户配置多根天线的X信道是一种常见的多用户MIMO系统。X信道包含两个发送端和两个接收端，每个发送端分别向两个接收端发送信号。干扰对齐可以使得每个接收端的有用信号和干扰信号分别落在不同的向量空间中，从而达到消除干扰的效果。2012年Li Feng在文章“Space‑time processing for X channels using precoders”中将空时编码及其预编码引入X信道，通过对空时编码矩阵的每列进行预编码，将每个发送端发送到接收端的信号分别落在不同的向量空间中，从而接收端可以分别译码每个用户的发送信号，该方法获得了空时编码带来的分集增益，其可靠性优于相同场景中的干扰对齐方案，其传输效率为4symbols/channel use。然而，该方法的发送端需要已知信道状态信息或者16个预编码矩阵，反馈量较高。 
发明内容
针对已有方案反馈量较高的问题，本发明提出了一种消除X信道中多用户干扰的方法，适用于两个发送端都配置四根天线且两个接收端都配置N根天线的X信道，N≥1，极大地降低了反馈量。 
实现本发明的技术思路是：发送端采用速率为2的空时分组编码(R2‑STBC)，得到2×2的编码矩阵，对发送到不同接收端的编码矩阵分别进行预编码，将预编码后的编码矩阵组成两个4×2的编码矩阵并分别发送，通过合理设计预编码矩阵能够使得接收端处理接收信号后消除了多用户干扰。 
为解决上述技术问题，本发明提出的一种消除X信道中多用户干扰的方法，适用于两个发送端分别配置四根天线两个接收端分别配置N根天线的X信道，N≥1，包括如下步骤： 
A，两个接收端分别计算两个发送端的预编码矩阵的元素，该预编码矩阵能使得发送端1发送到接收端1或接收端2的有用信号与发送端2发送到接收端1或接收端2的有用信号在传输过程中保持正交，然后两个接收端分别量化预编码矩阵的 元素并将量化值反馈给两个发送端； 
B，发送端1根据反馈信息及量化方法得到预编码矩阵A1和A2，发送端2根据反馈信息及量化方法得到预编码矩阵B1和B2； 
C，发送端1对其调制信号ck(k=1，2，…，8)进行速率为2的空时分组编码，得到发送给第i(i＝1，2)个接收端的编码矩阵Ci，