[发明专利]一种高阶调制下信号子空间正交对齐方法

权利要求书

1.一种高阶调制下信号子空间正交对齐方法，其特征在于,所述的高阶调制下信号子空间正交对齐方法具体包括：

步骤一、建立MIMO Y信道系统模型；

步骤二、对用户发送的信号进行高阶调制，将其信息比特做相应的调制映射；

步骤三、MAC阶段将调制后的信号经过预编码处理发送给中继；

步骤四、中继端实现信号子空间两两对齐到同一信号空间方向；

步骤五、中继端将每一对齐后的空间方向上的叠加信号应用物理层网络编码技术解调映射；

步骤六、在实现信号空间两两对齐的基础上设计信号子空间正交对齐，以及确定模型收发天线数目需满足的条件；

步骤七、从功率分配角度出发解决功率有效性；

步骤八、确定交互信号形成的空间方向的求解顺序；

步骤九、求解获取信号子空间正交方向的预编码矢量；

步骤十、BC阶段中继端将MAC阶段接收到的物理层网络编码信号的译码信号发送给各用户；

步骤十一、用户根据边信息，采用零空间抑制获得期望信号；

所述步骤八包括：判断每一信道的质量优劣，以确定求解交互信号形成的空间方向的顺序；其中，所述判断信道质量好坏的步骤，包括：对系统中每一用户与中继之间的信道矩阵进行奇异值分解，并计算每一信道矩阵对应的奇异值；根据每一信道矩阵对应的奇异值以及奇异值分解后得到数据，判断信道质量的好坏；

所述步骤九包括：

9A、按信道质量优劣的顺序排列，从最差信道矩阵到最优信道矩阵依次记为H_r,1、H_r,2、H_r,3、…、H_r,k，同时将各信道对应的用户按信道优劣的顺序依次将各用户标记为用户1,2,…,k，选取预编码矢量实现正交的信号空间对齐；

9B、确定最差信道与第二差信道所对应的交互信号的预编码矢量及相应的对齐后的空间方向；

9C、确定其余组预编码矢量及相应的对齐后的空间方向；

其中，步骤9B包括：最差信道H_r,1与第二差信道H_r,2所对应的交互信号在中继端对齐到同一空间方向上，则有：

其中，v_2,1,v_1,2为维的矢量，等式右边是相应的维零空间矩阵，并按照下述选择准则从中选择一列零空间矢量，选择准则：计算每一个列零空间矢量的模值，从中选择模值最大的一个零空间矢量作为第一组交互信号的预编码矢量v_2,1,v_1,2；根据v_2,1,v_1,2，利用公式，D₁₂＝H_r,1·v_2,1＝H_r,2·v_1,2确定第一个空间对齐方向；

步骤9C包括：定义一个P矩阵，P的初始矩阵为[D₁₂]，每求解一个空间方向，将其作为P矩阵中新的列向量，求P矩阵的正交投影矩阵Q＝(I_N-P*(P^H*P)^-1*P^H)，对Q进行特征值分解，并求其最大特征值对应的特征向量，将求得的特征向量作为确定的空间方向D_ij，i和j分别对应用户i和用户j。

2.根据权利要求1所述的高阶调制下信号子空间正交对齐方法，其特征在于，所述步骤一包括：

1A、k用户的MIMO Y信道系统模型，由k个用户和一个中继组成，每个用户天线数为M_i，中继端天线数为N，每个用户通过中继向其他两个用户发送独立的信息，完成一次信息交互需要两个时隙；

1B、完成一次信息交互经历的第一个时隙叫多址接入MAC阶段，在该阶段中，所有用户同时发送信号到中继端，中继端接收到的信号可以表示为其中，Y_r和N_r分别是N×1维的中继接收信号矢量和高斯白噪声矢量，X_i是用户i发送的M_i×1维信号矢量，H_r，i是用户i到中继的N×M_i维信道矩阵，信道矩阵的每个元素均为独立同分布；

1C、在完成一次信息交互的第二个时隙，即广播信道阶段，中继将第一个时隙获得的信号广播给所有用户。