上行信号加权处理方法、 装置和通信系统 【技术领域】
本发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 下一代网络 (Next Generation Network， 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。
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 (Mobile Station， 简称 MS) 可在多个中继器的协作下通过基站 (Base Station， 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 (Signal to Noise Ratio， 简称 SINR)。
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 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。
本发明实施例提供了一种上行信号加权处理方法， 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。
本发明实施例还提供了一种上行信号加权处理装置， 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和中继器到基站的第二 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。
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 ：
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。
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 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提下， 还可 以根据这些附图获得其他的附图。
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 ；
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 ；
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 ；
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 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 ；
图 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
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。
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 ：
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。
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收到的中继发射信号发送给中继器。
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。
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。
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。
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。
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 ： 步骤 21、 确定中继权值迭代初始值以及上行信噪比阈值。
步骤 22、 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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：
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(i ＝ 0..M-1) 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。
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 ：
其中 ：
x ＝ [x1x2...xR]T
v ＝ [v1v2...vR]
fi ＝ [f1， if2， i...fR， i]
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 ：
t ＝ WHx (3)
其中 ：
W ＝ diag(w1， w2， ...， wR)
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。
基站接收到的上行中继加权信号的矢量可表示如下 ：
y ＝ Ht+n (4)
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
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。
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 号即可认为是移动台的发射信号， 具体可表示如下 ：
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。
通过对 (5) 式进行分解可得 ：
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 (Desired Signal)、 干扰信号 (Interference) 和有色噪声 (Colored noise)。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 ：
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：
(8) 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。 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 ：(9)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 ：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， 基站接收到的每个移动台发射的上行信号的信噪比可为 ：
上述 (11) 式中， 最大的 SINRK 等于解调矩阵 G 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 ：
上述 (12) 式中表示求主特征向量 ；w 表示中继权值初始值或中继权值迭代值 ； Tr(ZD) 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， 其中， 上角标 k 或者 j 表 示移动台的序号， 1 ≤ k ≤ M， 1 ≤ j ≤ M， M 表示移动台的总数量 ； 下角标 f 表示中继器的序 号， 1 ≤ f ≤ R， 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 ；
表示上行干扰信号功率 ； 表示上行噪声功率。 对 (6) 式进行变形， 可得 ：( 一 ) 确足优化条件
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 ：
minw PR
s.t. SINRk ≥ γk， for k ＝ 1， 2， ...， M (14)
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， γk 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， 下角标 k 表示移动台的序号且 1 ≤ k ≤ M。PR 表示各中继器的 发射总功率， 可采用下式确定 ：
11102055510 A CN 102055517
说明书(15)7/12 页PR ＝ E{tHt} ＝ Tr{wHE(xxH)w} ＝ wHDw 上述 (15) 式中， D 为自定义对角矩阵， 满足下式 ：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， [Rx]1， [Rx]R，R 表示 Rx 的第 R 行第 R 列。具体的， Rx 满足下 1 表示 Rx 的第 1 行第 1 列， 式：
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SINRK ≥ γk 可表示如下 ：
其中 E 满足下式 ：根据 (15-18) 式对 (14) 式表示的优化条件一进行改写， 则可得 ： for k ＝ 1， 2， ...， M (19) 式是非凸优化问题， 其中 Uk 满足下式 ： (19)( 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
本发明实施例可采用半正定松弛 (Semidefinite Programming， 简称 SDP) 算法求 解非凸优化问题的全局最优值， 得到下式 ： H
Z ＝ ww
minZ Tr(ZD)
(21)
for k ＝ 1， 2， ...， MZ ≥ 0， and rank(Z) ＝ 1
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。
在 (21) 式的基础上进一步放松非凸限制， 即去掉 Rank(Z) ＝ 1 的限制， 可得到 (22) 式 ：
minZ Tr(ZD)
for k ＝ 1， 2， ...， M(22)Z≥0 引入松弛变量 βk 量， 即可将 (22) 式表示为标准 SDP 形式， 可得到 (23) 式 ：βk ≥ 0 for k ＝ 1， 2， ...， M
Z≥0
采用 SDP 算法求解 Rank(Z) ＝ 1 时非凸优化问题的全局最优值。通常情况下 (22) 式存在 Rank(Z) ＝ 1 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。
如果 (23) 式不存在 Rank(Z) ＝ 1 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。
( 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
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 ：
1、 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 ： Zopt ＝ H -1/2 -1/2 U∑U ， 确定随机变量 wl ＝ D U ∑ el， 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， 之间的均匀分布的随机变量。
其中 θl，i 是 [0， 2π)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始值。
2、 改变 θl， 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 i 取值， 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。
3、 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。
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， 具体的， 可满足如下条件 ： H
minw w Dw
for k ＝ 1， 2， ...， M 2
Di， 2， ...， R i|wi| ≤ PRi for i ＝ 1，
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 ：
minZ Tr(ZD)
13102055510 A CN 102055517
说明书(25)9/12 页Zi， 2， ...， R i ≤ PRi/[D]i， i for i ＝ 1，
and Z ≥ 0
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 Rank(Z) ＝ 1 的解， 该解相当于中继权值。如果上述 (25) 式不存在 Rank(Z) ＝ 1 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。
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 ：
步骤 41、 确定中继权值迭代初始值。
初始化中继器接收到的上行信号波束矢量 w ＝ c×vec(v)， 其中，θi 是[0， 2π) 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 步骤 42、 根据实际网络环境确定上行信号的信噪比阈值 SUBRk。
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。
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 λmax， λmax 可采用以下引理确定。
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 ：
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 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 γk。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
γk 是否可行， 如果 SINRK ≥ γk 上说明设置的上行信噪比要求值 γk 可以达到 ； 否则， 说明设 置的上行信噪比要求值 γk 在实际网络环境中无法达到， 需要减小上行信噪比要求值 γk， 使得减小后的上行信噪比要求值 γk 满足 SINRK ≥ γk。
步骤 43、 确定解调权值迭代初始值 ： 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。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。
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。
中继权值 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 Rank(Z) ＝ 1 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 Rank(Z) ＝ 1 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。
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。
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， 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。
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。 步骤 47、 基站接收到的上行中继加权信号为 y(t 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。
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。
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。
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。
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。
加权处理模块 63 用于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。
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。
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。
解调权值初始值确定单元 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。
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。
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。 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、 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。
本实施例上行信号加权处理装置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。本实施例上行信号加权处理装置的表现实体不受限制， 例如该 上行信号加权处理装置可独立设置， 或者， 该上行信号加权处理装置还可与中继器或者与 基站一体设置， 其具体实现上行信号加权处理的机理可参见图 1- 图 5 以及本发明上行信号 加权处理方法实施例的文字记载， 在此不再赘述。
图 7 为本发明提供的通信系统实施例的结构示意图。如图 7 所示， 本实施例通信 系统包括 ： 移动台 71、 上行信号加权处理装置 72、 中继器 73 和基站 74。
移动台 71 用于发送上行信号。
上行信号加权处理装置 72 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 ； 向中继器 73 和基站 74 分别发送中继权值和所述解调权值。
中继器 73 用于根据中继权值对中继器 73 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 74 发送上行中继加权信号。
基站 74 用于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。
上述技术方案中， 上行信号加权处理装置 72 的表现实体不受限制， 可选的， 上行 信号加权处理装置 72 可独立设置， 或者上行信号加权处理装置 72 可作为中继器 73 的一个 功能模块， 与中继器 73 一体设置， 或者， 上行信号加权处理装置 72 可作为基站 74 的一个功 能模块， 与基站 74 一体设置。有关上行信号加权处理装置 72 的细化功能结构可参见图 6 对应实施例的记载， 在此不再赘述。
上述技术方案中， 通信系统中移动台、 中继器和基站的数量根据实际需要部署， 可 选的， 移动台可为单天线移动台， 中继器为单天线中继器， 基站为多天线基站。通信系统中 各节点交互实现上行信号加权处理的机理可参见图 1- 图 3 以及本发明上行信号加权处理 方法实施例的文字记载， 在此不再赘述。
本实施例通信系统中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， 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。 本领域普通技术人员可以理解 ： 附图只是一个实施例的示意图， 附图中的模块或流 程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解 ： 实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分 布于实施例的装置中， 也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上 述实施例的模块可以合并为一个模块， 也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述， 不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解 ： 实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过 程序指令相关的硬件来完成， 前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中， 该程序 在执行时， 执行包括上述方法实施例的步骤 ； 而前述的存储介质包括 ： ROM、 RAM、 磁碟或者 光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是 ： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制 ； 尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解 ： 其依然 可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换 ； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范 围。