[发明专利]多用户双向MIMO中继系统下包含直传链路的预编码方法

权利要求书

1.多用户双向MIMO中继系统下包含直传链路的预编码方法，其特征在于，包括：

步骤一：分别计算第一时隙内发射端和接收端在直传链路下接收的信号以及中继接收到的信号；

发射端用户和接收端用户配备相同的天线数为N_k，中继节点配备N_r个天线；

在第一个传输时隙内，信源节点和K个用户同时发送各自的信号到中继节点；为信源节点的信号向量且满足为第k个用户的信号向量且满足为第k个用户的预编码矩阵；

中继节点的接收信号向量可表达为：

在直传链路下，信源节点处的接收信号向量和第k个用户处的接收信号向量可表示为：

其中，为信源节点到中继节点之间的MIMO信道矩阵；为第k个用户到中继节点之间的MIMO信道矩阵；为第k个用户到信源节点之间的MIMO信道矩阵；为信源节点到第k个用户之间的MIMO信道矩阵；和分别为中继节点、信源节点和第k个接收端用户处的复加性高斯白噪声，且满足均值为零，方差矩阵分别为和和分别为中继节点、信源节点和第k个接收端用户处的噪声功率；

步骤二：分别计算第二时隙内信源和第k个接收端用户通过中继转发接收到的信号；

步骤三：分别计算信源和第k个用户在两个时隙内接收的总信号；

步骤四：分别计算信源和第k个用户处的信号波形均方误差表达式，并以系统和均方误差最小化为目标，构建直传链路下MIMO中继系统的收发预编码方法的优化问题表示式；

信源节点处的信号波形估计均方误差(MSE₁)矩阵和第k个用户处的信号波形估计均方误差(MSE_2,k)矩阵可分别直接的表示为：

在所有节点功率限制条件下，直传链路下MIMO中继系统的收发预编码方法的优化问题表示式为：

其中MSE₁为信源节点处的信号波形估计均方误差矩阵，MSE_2,k为第k个用户处的信号波形估计均方误差矩阵，P_r为中继节点处最大的发射功率，P_s2为第k个用户处最大的发射功率；B₁为信源预编码矩阵；

步骤五：对中继转发矩阵F采用QR分解的方法进行优化；

步骤六：固定给定中继转发矩阵F和第k个用户预编码B_2,k直接通过对MSE₁和MSE_2,k分别求偏导方法求解信源接收滤波矩阵W₁和第k个用户接收滤波矩阵W_2,k；

步骤七：固定中继转发矩阵F、信源接收滤波矩阵W₁和第k个用户接收滤波矩阵W_2,k，通过平方约束二次规划问题优化第k个用户预编码B_2,k；

步骤八：联合第k个用户预编码B_2,k、信源接收滤波矩阵W₁和第k个用户接收滤波矩阵W_2,k，设最大迭代次数为I_max，迭代终止门限为ε，迭代次数为n，则第k个用户预编码矩阵B_2,k进行迭代至收敛，得到优化后的预编码矩阵；判断条件或者n＞I_max是否满足，满足则结束迭代；否则，跳转到步骤6，继续迭代直到满足收敛条件。

2.根据权利要求1所述的多用户双向MIMO中继系统下包含直传链路的预编码方法，其特征在于：所述步骤二中信源处接收到的信号为第k个接收端用户接收到的信号为其中H_1r为中继节点到信源节点之间的MIMO信道矩阵，为中继节点通过中继的预处理矩阵，G_kr为中继节点到第k个用户之间的MIMO信道矩阵，和分别为信源节点和第k个用户处的复高斯白噪声。