CN101969324B - 一种信号中继传输方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号中继传输方法，应用于多天线中继系统，包括：中继节点接收上一跳节点发送的信号，进行接收滤波处理，生成N个第一信号；N为所述上一跳节点的发射天线数量或上一跳节点发送数据流的个数；将所述N个第一信号映射为对应的N个第二信号；其中，每一个第二信号为所述N个第一信号的线性加权组合；对应加权系数根据中继节点与上一跳节点之间的第一信道的当前状态信息、以及与下一跳节点之间的第二信道的当前状态信息确定；中继节点对N个第二信号进行发射预处理后放大转发到所述下一跳节点。本发明还提供一种相应的中继节点装置及多天线通信系统。采用本发明能解决信号中继采用AF转发模式下噪声放大的问题，提升系统整体性能。

Description

一种信号中继传输方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及无线通信，尤其涉及一种信号中继传输方法，相应的中继节点装置及多天线中继系统。

背景技术

随着移动新技术的应用，全球移动通信的用户数量和移动数据的业务量不断增长，这种增长在带来收益的同时也带来系统高效运行需要解决的问题：增加系统容量和提高频谱资源的利用率。因此，如何利用有限的频谱资源为更多的用户提供更全面的服务成为现阶段关注的重要问题之一。传统蜂窝系统中，频谱资源缺乏，小区边缘用户的需求得不到满足，数据传输速率小。

为了解决移动通信系统所面临的上述问题，采用中继(Relay)技术的宽带无线接入迅速成为无线通信领域目前的研究热点。这项技术最早的为直接进行能量放大的放大转发技术(Amplify and Forward，AF)，后逐渐增强成译码转发技术(Decode and Forward，DF)。中继技术不仅可以提高系统容量，扩大小区覆盖范围，而且成本低，灵活性好。

多输入多输出(MIMO)技术的突破性在于利用各个天线间独立的多径传输衰落来提高系统的容量和可靠性。由于MIMO系统的先进性和成熟性，将MIMO技术和中继技术相结合，可以有效提高频谱效率，极大地改善中继系统链路性能。在中继系统中对MIMO技术的应用将成为未来移动通信系统的发展趋势。

在中继系统的各节点采用MIMO配置时，应用中继传输(Relaying)的策略可以使得系统对终端天线配置的要求降低，并可解决终端分布式天线问题，获得多用户的分布式天线增益。中继传输方案要求在中继节点(Relay Node，RN)装配双向的滤波器，完成接收滤波和发射预处理的操作，在放大转发的工作模式下，中继节点对上一跳链路进行均衡，并在下一跳链路发射时进行发射预处理。RN的前向和后向滤波器可以采用相同的滤波方式(如基于迫零(ZF)算法的中继传输方式(ZF Relaying)，基于匹配滤波(MF)算法的中继传输方式(MF Relaying)，基于最小均方误差(MMSE)算法的中继传输方式(MMSERelaying))，也可以采用不同方式，应视系统需求而定。

在现有中继传输(Relaying)方案中，装配双向滤波器的中继节点在放大转发的工作方式下，将完成对上一跳链路的均衡，及对下一跳链路的发射预处理。

现有技术中，RN的后向滤波器之后的多个并行信号与前向滤波器之前的多个并行信号之间是一一对应的。也即：RN不对后向滤波器进行接收滤波处理后输出的多个并行信号作任何处理，直接作为前向滤波器的输入信号，使得在进行AF放大转发时，信号中的噪声部分也得到了同样放大，影响下一跳信号传输的可靠性。

发明内容

本发明实施例提供一种信号中继传输方法，解决信号中继采用AF转发模式下噪声放大的问题。

本发明实施例还提供相应的中继节点装置及多天线系统，解决信号中继采用AF转发模式下噪声放大的问题。

本发明实施例提供的信号中继传输方法，应用于多天线中继系统，包括：

中继节点接收上一跳节点发送的信号，进行接收滤波处理，生成N个第一信号；所述N为上一跳节点发送数据流的个数；

所述中继节点将所述N个第一信号映射为对应的N个第二信号；其中，每一个第二信号为所述N个第一信号的线性加权组合；对应加权系数根据所述中继节点与所述上一跳节点之间的第一信道的当前状态信息、以及与下一跳节点之间的第二信道的当前状态信息确定；

所述中继节点对所述N个第二信号进行发射预处理后放大转发到所述下一跳节点。

本发明实施例提供的中继节点装置，包括：

接收滤波单元，用于接收上一跳节点发送的信号，进行接收滤波处理，生成N个第一信号；所述N为上一跳节点发送数据流的个数；

信道状态信息存储单元，用于存储所述中继节点与所述上一跳节点之间的第一信道的当前状态信息，以及存储所述中继节点与下一跳节点之间的第二信道的当前状态信息；

映射单元，用于将所述N个第一信号映射为对应的N个第二信号；其中，每一个第二信号为所述N个第一信号的线性加权组合；对应加权系数根据所述信道状态信息存储单元中存储的所述中继节点与所述上一跳节点之间的第一信道的当前状态信息、以及与下一跳节点之间的第二信道的当前状态信息确定；

转发单元，用于对所述N个第二信号进行发射预处理后放大转发到所述下一跳节点。

本发明实施例提供的多天线中继系统，包括基站、一个或一个以上中继节点以及用户设备，所述中继节点用于：

接收上一跳节点发送的信号，进行接收滤波处理，生成N个第一信号；所述N为上一跳节点发送数据流的个数；

将所述N个第一信号映射为对应的N个第二信号；其中，每一个第二信号为所述N个第一信号的线性加权组合；对应加权系数根据所述中继节点与所述上一跳节点之间的第一信道的当前状态信息、以及与下一跳节点之间的第二信道的当前状态信息确定；

对所述N个第二信号进行发射预处理后放大转发到所述下一跳节点；

其中：

所述上一跳节点和所述下一跳节点为所述中继节点；或者

所述上一跳节点为所述基站或用户设备，所述下一跳节点为所述中继节点；或者

所述上一跳节点为所述中继节点，所述下一跳节点为所述基站或所述用户设备；或者

所述上一跳节点为所述基站，所述下一跳节点为所述用户设备；或者

所述上一跳节点为所述用户设备，所述下一跳节点为所述基站。

采用本发明，中继节点接收上一跳节点发送的信号进行接收滤波处理后，生成N个第一信号(N为上一跳节点发送数据流的个数)；中继节点将该N个第一信号映射为对应的N个第二信号；其中，每一个第二信号为N个第一信号的线性加权组合；对应加权系数根据中继节点与其上一跳节点及下一跳节点之间的信道的当前状态信息确定；中继节点再对N个第二信号进行发射预处理后放大转发到下一跳节点。采用本发明，进行发射预处理前的信号，是由接收滤波处理后的多个并行信号根据与中继节点相关的上一跳及下一跳的相应信道的当前信道状态进行变化后得到的，由于信道状态是动态变化的，因此，本发明的这种信号变化也是动态的、自适应的，通过信号变化(即建立起接收滤波处理后的N个第一信号与发射预处理前的N个第二信号之间的动态映射关系)能有效解决AF转发模式下噪声放大的问题，提升多天线中继系统整体可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的信号中继传输方法步骤流程图；

图2为本发明信号中继传输方法应用的典型多天线中继系统结构示意图；

图3为采用本发明提供的信号中继传输方法对应的信号传递顺序示意图；

图4为信号源节点进行线性预编码操作时与本发明方法对应的系统结构示意图；

图5为本发明实施例提供的中继节点装置结构示意图；

图6为本发明实施例提供的多天线中继系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明提供的方法、装置及系统进行详细阐述。

本发明实施例提供一种信号中继传输方法，应用于多天线中继系统，其步骤流程如图1所示，包括：

步骤S101、中继节点接收上一跳节点发送的信号，进行接收滤波处理，生成N个第一信号；其中，N为上一跳节点发送数据流的个数。

步骤S102、中继节点将该N个第一信号映射为对应的N个第二信号；其中，每一个第二信号分别为N个第一信号的线性加权组合；对应加权系数根据中继节点与其上一跳节点之间的第一信道的当前状态信息、以及与其下一跳节点之间的第二信道的当前状态信息确定。

步骤S103、中继节点对N个第二信号进行发射预处理后放大转发到其下一跳节点。

本发明实施例提供的信号中继传输方法应用的典型多天线中继系统结构示意图如图2所示。图2中：

将中继节点R的上一跳节点称之为源节点S，中继节点R的下一跳节点称之为目标节点D。在两跳网络中，源节点S为基站或用户设备，目标节点D相应为用户设备或基站。在多跳网络中，源节点S也可以是一个中继节点，也可以是用户设备或基站；目标节点D也可以是一个中继节点，或为用户设备或基站。

假设源节点S配置的天线数为N_S，中继节点R配置的天线数为N_R以及目标节点D配置的天线数量为N_D。信号从源节点S经中继节点R发送到目标节点D。采用本发明上述方法的信号传递顺序示意图如图3所示，源节点S的发射信号为x_S，源节点S与中继节点R之间的信道为H_SR，信号x_S经过信道H_SR(信道H_SR的数量为N_S*N_R)传送到中继节点R。G_SR表示R的后向滤波器，x_R，1为中继节点R将接收的信号y_R经过其后向滤波器G_SR滤波处理后得到的多个并行信号(x_R，1的信号数量等于该中继节点R的接收天线数量)。中继节点R对该多个并行信号x_R，1进行映射处理，得到对应的x_R，2；中继节点R将x_R，2作为其前向滤波器G_RD的输入信号，由前向滤波器G_RD进行发射预处理后再进行功率归一化的放大转发，经过中继节点R与目标节点D之间的信道H_RD(信道H_RD的数量为N_R*N_D)到达目标节点D，目标节点D的接收信号为y_D。图3中，P_R表示信号x_R，1与信号x_R，2之间的动态映射关系。

源节点S的发射信号为x_S， $E(x_S^H\·x_S)=N_S\·E_S.$ E_S为源节点S的发射功率，E(…)表示取括号中内容的均值。源节点S与中继节点R之间的信道H_SR的每个元素独立同复高斯分布，模方的期望为g² _SR。中继节点R的接收信号为：

y_R＝H_SRx_S+n_R

上式中n_R表示中继节点R的接收噪声，每个接收天线噪声功率为σ_R ²。中继节点R的发射信号为x_R， $E(x_R^H\·x_R)=N_R\·E_R,$ E_R为中继节点R的发射功率。中继节点R与目标节点D之间的信道H_RD的每个元素独立同复高斯分布，模方的期望为g² _RD。目标节点D的接收信号为：

y_D＝H_RDx_R+n_D

其中n_D表示目标节点D的接收噪声，每个接收天线噪声功率为σ_D ²。定义：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{SR}}=\frac{E_S{g}_{\mathrm{SR}}^2}{{\mathrm{\σ}}_R^2},$ ${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{RD}}=\frac{E_R{g}_{\mathrm{RD}}^2}{{\mathrm{\σ}}_D^2}$

不失一般性，可以假设 ${\mathrm{\σ}}_R^2={\mathrm{\σ}}_D^2={\mathrm{\σ}}^2,$ E_S＝E_R＝1。

若在中继节点R使用AF策略，即x_R是y_R的线性变换，基于ZF的反向和前向滤波器的级联是其中较为简单可行的方案。用G_SR表示R的反向滤波器，则经中继节点R的后向滤波器滤波后的信号(也即前文所述第一信号)

x_R，1＝G_SR·y_R＝G_SRH_SRx_S+G_SRn_R

信道H_SR和反向滤波器G_SR在x_S与x_R，1之间构成了并行的若干空间信道。类似的，用G_RD表示中继节点R的前向滤波器，目的节点D接收到的信号为：

y_D＝H_RDβG_RDx_R，2+n_D

其中β是功率归一化系数。前向滤波器G_RD和信道H_RD在x_R，2与y_D之间也构成了并行的若干空间信道。

当中继节点R采用基于迫零算法的中继传输方式(ZF relaying)时，可知 $G_{\mathrm{SR}}=H_{\mathrm{SR}}^{-1},$ $G_{\mathrm{RD}}=H_{\mathrm{RD}}^{-1},$ 定义中继节点R的待发射信号x_R，3＝G_RDx_R，2，有

$x_{R,3}=G_{\mathrm{RD}}{x}_{R,2}=H_{\mathrm{RD}}^{-1}{P}_R{x}_S+H_{\mathrm{RD}}^{-1}{P}_R{H}_{\mathrm{SR}}^{-1}{n}_R$

定义：

$K=E(x_{R,3}^H,x_{R,3})=E\left[{\left(H_{\mathrm{RD}}^{-1}{P}_R{x}_S\right)}^H{H}_{\mathrm{RD}}^{-1}{P}_R{x}_S\right]+E\left[{\left(H_{\mathrm{RD}}^{-1}{P}_R{H}_{\mathrm{SR}}^{-1}{n}_R\right)}^H{H}_{\mathrm{RD}}^{-1}{P}_R{H}_{\mathrm{SR}}^{-1}{n}_R\right]$ 为中继节点R的待发射信号总功率。

上式第一部分中， $E\left[{\left(H_{\mathrm{RD}}^{-1}{P}_R{x}_S\right)}^H{H}_{\mathrm{RD}}^{-1}{P}_R{x}_S\right]=E\left\{\mathrm{tr}\right[H_{\mathrm{RD}}^{-1}{P}_R{x}_S{\left(H_{\mathrm{RD}}^{-1}{P}_R{x}_S\right)}^H\left]\right\}=\mathrm{tr}\left[{\left(H_{\mathrm{RD}}^H{H}_{\mathrm{RD}}\right)}^{-1}\right],$ 即中继节点R待发射信号中信号功率部分与映射矩阵P_R无关。

而第二部分中， $K_n=E\left[{\left(H_{\mathrm{RD}}^{-1}{P}_R{H}_{\mathrm{SR}}^{-1}{n}_R\right)}^H{H}_{\mathrm{RD}}^{-1}{P}_R{H}_{\mathrm{SR}}^{-1}{n}_R\right],$ 即为中继节点R的待发射信号中的噪声功率。它可以进一步简化为 $K_n={\mathrm{\σ}}^2\·\mathrm{tr}\left\{{\left[{\left(H_{\mathrm{SR}}{P}_R^{-1}{H}_{\mathrm{RD}}\right)}^H\left(H_{\mathrm{SR}}{P}_R^{-1}{H}_{\mathrm{RD}}\right)\right]}^{-1}\right\},$ 说明中继节点R待发射信号中的噪声功率部分受映射矩阵的影响。

以上各式中， $\mathrm{\β}=\sqrt{\frac{N_R}{K}}$ 为中继节点R在进行AF转发时的放大转发系数。

在进行空间信道映射之后，目标节点D的接收信号为： $y_D=\sqrt{\frac{N_R}{K}}{P}_R{x}_S+\sqrt{\frac{N_R}{K}}{P}_R{H}_{\mathrm{SR}}^{-1}{n}_R+n_D$

而目标节点D进行均衡后的信号为： ${\hat{x}}_S=P_R^{-1}{y}_D=\sqrt{\frac{N_R}{K}}{x}_S+\sqrt{\frac{N_R}{K}}{H}_{\mathrm{SR}}^{-1}{n}_R+P_R^{-1}{n}_D$

从上式可以看出，除了对中继节点R的待发射信号中噪声功率K_n产生影响之外，P_R对接收各数据流信噪比无影响。因此，在基于ZF的MIMO AF系统中，空间信道映射矩阵P_R的优化目标是：最小化待转发信号中的相对噪声功率，即

$P_{R,\mathrm{opt}}=\underset{P_R}{\arg }\min K_n$

经推导可得

$P_{R,\mathrm{opt}}=U_2{I}_p{V}_1^H$

其中U₂是H_RD的左奇异矩阵，V₁是H_SR的右奇异矩阵，I_p是反对角线单位阵。

下面以中继节点R采用基于迫零算法的中继传输方式(ZF Relaying)为例，详述具体如何实现信号映射。

当中继节点R的上一跳节点(源节点S)未采用线性预编码、且中继节点采用基于迫零算法的中继传输方式时，不失一般性，中继节点将接收滤波处理后的N个并行的第一信号(信号x_R，1)映射为对应的N个并行的第二信号(信号x_R，2)，具体方法为：

由中继节点与上一跳节点之间的信道(为描述方便，本文称之为第一信道)的当前状态信息生成第一信道矩阵，第一信道矩阵中的各元素为中继节点与上一跳节点之间的各信道对应的当前信道状态表征值。以及由中继节点与下一跳节点之间的信道(为描述方便，本文称之为第二信道)的当前状态信息生成第二信道矩阵；第二信道矩阵中的各元素为中继节点和其下一跳节点之间的各信道对应的当前信道状态表征值。获取第一信道矩阵的右奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第一变换矩阵；获取第二信道矩阵的左奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第二变换矩阵；由第二变换矩阵、反对角线单位阵和第一变换矩阵的共轭转置矩阵进行矩阵相乘，得到当前映射矩阵。将N个第一信号作为一个矩阵列，乘以当前映射矩阵，得到对应的N个第二信号。

结合上例，中继节点R与上一跳节点(源节点S)之间的信道H_SR的信道数量为N_S*N_R，本发明动态获取每一个H_SR信道的当前信道状态信息，根据设定的规则，得到表征每一个信道状态的对应信道状态表征值，将每一个H_SR信道对应的信道状态表征值用矩阵的方式表示，得到第一信道矩阵。例如：

设置第一信道矩阵的行数为中继节点R对应的接收天线数量N_R，列数为源节点S对应的发射天线的数量N_S；该第一信道矩阵的第一行从左至右的各元素分别为：A(1，1)、A(1，2)……A(1，N_S)；该第一信道矩阵的第二行从左至右的各元素分别为：A(2，1)、A(2，2)……A(2，N_S)；……；该第一信道矩阵的第N_R行从左至右的各元素分别为：A(N_R，1)、A(N_R，2)……A(N_R，N_S)；其中：

A(1，1)为：从源节点S的第一根发射天线到中继节点R的第一根接收天线的对应信道的信道状态表征值；

A(1，2)为：从源节点S的第二根发射天线到中继节点R的第一根接收天线的对应信道的信道状态表征值；

按照上述规律：

A(1，N_S)为：从源节点S的第N_S根发射天线到中继节点R的第一根接收天线的对应信道的信道状态表征值；

同理，A(2，1)为：从源节点S的第一根发射天线到中继节点R的第二根接收天线的对应信道的信道状态表征值；

A(2，2)为：从源节点S的第二根发射天线到中继节点R的第二根接收天线的对应信道的信道状态表征值；

A(2，N_S)为：从源节点S的第N_S根发射天线到中继节点R的第二根接收天线的对应信道的信道状态表征值；

……

A(N_R，1)为：从源节点S的第一根发射天线到中继节点R的第N_R根接收天线的对应信道的信道状态表征值；

A(N_R，2)为：从源节点S的第二根发射天线到中继节点R的第N_R根接收天线的对应信道的信道状态表征值；

A(N_R，N_S)为：从源节点S的第N_S根发射天线到中继节点R的第N_R根接收天线的对应信道的信道状态表征值。

采用上述相同的方法，可以得到由中继节点R和目标节点D之间的各第二信道的对应信道状态表征值作为元素的对应第二信道矩阵。

根据第一信道矩阵(即H_SR对应矩阵)获得其右奇异矢量(获得矩阵右奇异矢量的具体方法为现有技术，在此不详述)，并按照对应奇异值大小降序排列构成第一变换矩阵V₁；根据第二信道矩阵(即H_RD对应矩阵)获得其左奇异矢量(获得矩阵左奇异矢量的具体方法为现有技术，在此不详述)，并按照对应奇异值大小降序排列构成第二变换矩阵U₂，根据矩阵乘法获得当前映射矩阵： $P_R=U_2{I}_p{V}_1^H,$ 其中I_p是反对角线单位阵，v₁ ^H表示矩阵V₁的共轭转置矩阵。则上述实施中的的多个并行信号x_R，2根据矩阵乘法获得：x_R，2＝P_Rx_R，1。

当中继节点的上一跳节点采用了线性预编码时(当源节点S的天线数大于发送数据流数量时，源节点S采用线性预编码技术将待发送数据流映射至发送天线)，该源节点会通知其下一跳中继节点已采用线性预编码操作。不失一般性，中继节点接收到其上一跳节点采用线性预编码通知后，将接收滤波处理后的N个并行的第一信号(信号x_R，1)映射为对应的N个并行的第二信号(信号x_R，2)，具体方法为：

由中继节点与上一跳节点之间的第一信道的当前信道状态表征值生成第一信道矩阵，由中继节点与下一跳节点之间的第二信道的当前信道状态表征值生成第二信道矩阵；由第一信道矩阵和线性预编码采用的预编码矩阵相乘，得到等效矩阵，获取等效矩阵的右奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第一变换矩阵；获取第二信道矩阵的左奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第二变换矩阵；由第二变换矩阵、反对角线单位阵和第一变换矩阵的共轭转置矩阵进行矩阵相乘，得到当前映射矩阵；将N个第一信号作为一个矩阵列，乘以当前映射矩阵，得到对应的N个第二信号。

沿用上例，源节点S经预编码操作的发送信号x_S＝Fd_S(d_S是经过预编码操作之前的信号，F为预编码矩阵)。此时，第一变换矩阵V₁是矩阵H_equ＝H_SRF的右奇异矢量构成的矩阵，且右奇异矢量按照对应奇异值的大小降序排列。如图4所示，为源节点S进行线性预编码操作时的对应系统结构示意图。

上述实施例是以中继节点采用基于基于迫零算法的中继传输方式为例，具体描述了如何建立起第一信号和第二信号之间的映射。在其它中继传输方式下，为了有效降低中继节点在下一跳待转发信号中的噪声功率，同样可以根据中继节点与其上一跳节点及下一跳节点之间的各信道的当前信道状态信息确定出相应的映射关系。

采用本发明，需要动态获知中继节点与其上一跳节点及下一跳节点之间的各信道的当前信道状态信息。信道状态信息的获取方式，可以采用现有技术中的各种获取方式，本发明对此不作限定。例如，对于中继节点与上一跳节点之间的各第一信道，可以由中继节点通过接收上一跳节点发送的信号后进行信道估计，确定出相应信道的当前状态信息，并更新本地存储的对应信道的当前状态信息。对于中继节点与下一跳节点之间的各第二信道，可以通过获取用户设备的反馈或利用时分双工系统的信道互易性，确定出相应信道的当前状态信息，并更新本地存储的对应的第二信道的当前状态信息。

基于同一发明构思，根据本发明上述实施例提供的信号中继传输方法，本发明实施例提供一种相应的中继节点装置，其结构示意图如图5所示，包括：

接收滤波单元51，用于接收上一跳节点发送的信号，进行接收滤波处理，生成N个第一信号；N为上一跳节点发送数据流的个数；

信道状态信息存储单元52，用于存储中继节点与上一跳节点之间的第一信道的当前状态信息，以及存储中继节点与下一跳节点之间的第二信道的当前状态信息；

映射单元53，用于将N个第一信号映射为对应的N个第二信号；其中，每一个第二信号为N个第一信号的线性加权组合；对应加权系数根据所述信道状态信息存储单元52中存储的中继节点与上一跳节点之间的第一信道的当前状态信息、以及与下一跳节点之间的第二信道的当前状态信息确定；

转发单元54，用于对N个第二信号进行发射预处理后放大转发到下一跳节点。

一实施例中，中继节点装置还可以包括：

第一控制单元55，用于控制接收滤波单元51和转发单元54采用基于迫零算法的中继传输方式，并向映射单元53发送第一触发信号；映射单元53接收到第一触发信号后具体用于：

由第一信道的当前状态信息对应的当前信道状态表征值生成第一信道矩阵，由第二信道的当前状态信息对应的当前信道状态表征值生成第二信道矩阵；

获取第一信道矩阵的右奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第一变换矩阵；获取第二信道矩阵的左奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第二变换矩阵；由第二变换矩阵、反对角线单位阵和第一变换矩阵的共轭转置矩阵进行矩阵相乘，得到当前映射矩阵；以及将N个第一信号作为一个矩阵列，乘以当前映射矩阵，得到对应的N个第二信号。

一实施例中，中继节点装置还可以包括：预编码通知接收单元56和第二控制单元57；

预编码通知接收单元56，用于接收上一跳节点发送的采用线性预编码通知，并触发第二控制单元57；

第二控制单元57，用于控制接收滤波单元51和转发单元54采用基于迫零算法的中继传输方式，并向映射单元53发送第二触发信号；映射单元53接收到第二触发信号后具体用于：

由第一信道的当前状态信息对应的当前信道状态表征值生成第一信道矩阵，由第二信道的当前状态信息对应的当前信道状态表征值生成第二信道矩阵；

由第一信道矩阵和线性预编码采用的预编码矩阵相乘，得到等效矩阵，获取等效矩阵的右奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第一变换矩阵；获取第二信道矩阵的左奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第二变换矩阵；由第二变换矩阵、反对角线单位阵和第一变换矩阵的共轭转置矩阵进行矩阵相乘，得到当前映射矩阵；将N个第一信号作为一个矩阵列，乘以当前映射矩阵，得到对应的N个第二信号。

一实施例中，中继节点装置还可以包括：

信道状态信息获取/更新单元58，用于周期确定或更新信道状态信息存储单元52中存储的第一信道的当前状态信息和第二信道的当前状态信息。例如：根据接收的上一跳节点发送的信号进行信道估计，确定或更新信道状态信息存储单元52中存储的第一信道的当前状态信息；以及通过获取用户设备的反馈或利用时分双工系统的信道互易性，确定或更新所述信道状态信息存储单元52中存储的第二信道的当前状态信息。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种多天线中继系统，其结构示意图如图6所示，包括：基站61、一个或一个以上中继节点62以及用户设备63，中继节点62用于：

接收上一跳节点发送的信号，进行接收滤波处理，生成N个第一信号；其中N为上一跳节点发送数据流的个数；

将N个第一信号映射为对应的N个第二信号；其中，每一个第二信号为N个第一信号的线性加权组合；对应加权系数根据中继节点与上一跳节点之间的第一信道的当前状态信息、以及与下一跳节点之间的第二信道的当前状态信息确定；

对N个第二信号进行发射预处理后放大转发到所述下一跳节点。

其中：

上一跳节点和下一跳节点都为中继节点；或者上一跳节点为基站或用户设备，下一跳节点为中继节点；或者上一跳节点为中继节点，下一跳节点为基站或用户设备；或者上一跳节点为基站，下一跳节点为用户设备；或者上一跳节点为用户设备，下一跳节点为基站。

综上所述，采用本发明，中继节点进行发射预处理前的信号，是由中继节点对接收信号进行滤波处理后的多个并行信号根据与中继节点相关的上一跳及下一跳的相应信道的当前信道状态进行变化后得到的，由于信道状态是动态变化的，因此，本发明的这种信号变化可以跟随信道状态变化自适应调整，建立起接收滤波处理后的多个并行信号与发射预处理前的多个并行信号之间的动态映射关系，有效解决AF转发模式下噪声放大的问题，提升多天线中继系统整体可靠性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种信号中继传输方法，应用于多天线中继系统，其特征在于，包括：

中继节点接收上一跳节点发送的信号，进行接收滤波处理，生成N个第一信号；所述N为上一跳节点发送数据流的个数；

所述中继节点将所述N个第一信号映射为对应的N个第二信号；其中，每一个第二信号为所述N个第一信号的线性加权组合；对应加权系数根据所述中继节点与所述上一跳节点之间的第一信道的当前状态信息、以及与下一跳节点之间的第二信道的当前状态信息确定；

所述中继节点对所述N个第二信号进行发射预处理后放大转发到所述下一跳节点；

所述将所述N个第一信号映射为对应的N个第二信号，具体包括：

当所述上一跳节点未采用线性预编码、所述中继节点采用基于迫零算法的中继传输方式时，由所述第一信道的当前状态信息生成第一信道矩阵，由所述第二信道的当前状态信息生成第二信道矩阵；

获取所述第一信道矩阵的所有右奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第一变换矩阵；获取所述第二信道矩阵的左奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第二变换矩阵；由所述第二变换矩阵、反对角线单位阵和所述第一变换矩阵的共轭转置矩阵进行矩阵相乘，得到当前映射矩阵；

将所述N个第一信号作为一个矩阵列，乘以所述当前映射矩阵，得到所述对应的N个第二信号；

当所述上一跳节点采用线性预编码、所述中继节点采用基于迫零算法的中继传输方式时，由所述第一信道的当前状态信息生成第一信道矩阵，由所述第二信道的当前状态信息生成第二信道矩阵；

由所述第一信道矩阵和线性预编码采用的预编码矩阵相乘，得到等效矩阵，获取所述等效矩阵的所有右奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第一变换矩阵；获取所述第二信道矩阵的左奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第二变换矩阵；由所述第二变换矩阵、反对角线单位阵和所述第一变换矩阵的共轭转置矩阵进行矩阵相乘，得到当前映射矩阵；

将所述N个第一信号作为一个矩阵列，乘以所述当前映射矩阵，得到所述对应的N个第二信号。

2.如权利要求1所述信号中继传输方法，其特征在于，所述第一信道的当前状态信息包括：所述上一跳节点和所述中继节点之间的各信道对应的当前信道状态表征值；

所述第二信道的当前状态信息包括：所述中继节点和所述下一跳节点之间的各信道对应的当前信道状态表征值。

3.如权利要求1-2任一所述信号中继传输方法，其特征在于，所述中继节点周期性地确定或更新所述第一信道的当前状态信息和所述第二信道的当前状态信息。

4.如权利要求3所述信号中继传输方法，其特征在于，所述中继节点周期确定或更新所述第一信道的当前状态信息，具体包括：所述中继节点接收所述上一跳节点发送的信号后，进行信道估计，确定或更新所述第一信道的当前状态信息；

所述中继节点周期确定或更新所述第二信道的当前状态信息，具体包括：所述中继节点通过获取用户设备的反馈或利用时分双工系统的信道互易性，确定或更新所述第二信道的当前状态信息。

5.一种中继节点装置，其特征在于，包括：

接收滤波单元，用于接收上一跳节点发送的信号，进行接收滤波处理，生成N个第一信号；所述N为上一跳节点发送数据流的个数；

信道状态信息存储单元，用于存储所述中继节点与所述上一跳节点之间的第一信道的当前状态信息，以及存储所述中继节点与下一跳节点之间的第二信道的当前状态信息；

映射单元，用于将所述N个第一信号映射为对应的N个第二信号；其中，每一个第二信号为所述N个第一信号的线性加权组合；对应加权系数根据所述信道状态信息存储单元中存储的所述中继节点与所述上一跳节点之间的第一信道的当前状态信息、以及与下一跳节点之间的第二信道的当前状态信息确定；

转发单元，用于对所述N个第二信号进行发射预处理后放大转发到所述下一跳节点；

第一控制单元，用于控制所述接收滤波单元和所述转发单元采用基于迫零算法的中继传输方式，并向所述映射单元发送第一触发信号；所述映射单元接收到所述第一触发信号后具体用于：

由所述第一信道的当前状态信息对应的当前信道状态表征值生成第一信道矩阵，由所述第二信道的当前状态信息对应的当前信道状态表征值生成第二信道矩阵；

获取所述第一信道矩阵的所有右奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第一变换矩阵；获取所述第二信道矩阵的所有左奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第二变换矩阵；由所述第二变换矩阵、反对角线单位阵和所述第一变换矩阵的共轭转置矩阵进行矩阵相乘，得到当前映射矩阵；以及将所述N个第一信号作为一个矩阵列，乘以所述当前映射矩阵，得到所述对应的N个第二信号；

预编码通知接收单元，用于接收所述上一跳节点发送的，有关上一跳是否采用线性预编码的通知，并触发所述第二控制单元；

第二控制单元，用于控制所述接收滤波单元和所述转发单元采用基于迫零算法的中继传输方式，并向所述映射单元发送第二触发信号；所述映射单元接收到所述第二触发信号后具体用于：

由所述第一信道的当前状态信息对应的当前信道状态表征值生成第一信道矩阵，由所述第二信道的当前状态信息对应的当前信道状态表征值生成第二信道矩阵；

由所述第一信道矩阵和线性预编码采用的预编码矩阵相乘，得到等效矩阵，获取所述等效矩阵的右奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第一变换矩阵；获取所述第二信道矩阵的左奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第二变换矩阵；由所述第二变换矩阵、反对角线单位阵和所述第一变换矩阵的共轭转置矩阵进行矩阵相乘，得到当前映射矩阵；

将所述N个第一信号作为一个矩阵列，乘以所述当前映射矩阵，得到所述对应的N个第二信号。

6.如权利要求5所述中继节点装置，其特征在于，还包括：

信道状态信息获取/更新单元，用于周期性确定或更新所述信道状态信息存储单元中存储的第一信道的当前状态信息和第二信道的当前状态信息。

7.一种多天线中继系统，包括基站、一个或一个以上中继节点以及用户设备，其特征在于，所述中继节点用于：

接收上一跳节点发送的信号，进行接收滤波处理，生成N个第一信号；所述N为上一跳节点发送数据流的个数；

将所述N个第一信号映射为对应的N个第二信号；其中，每一个第二信号为所述N个第一信号的线性加权组合；对应加权系数根据所述中继节点与所述上一跳节点之间的第一信道的当前状态信息、以及与下一跳节点之间的第二信道的当前状态信息确定；

对所述N个第二信号进行发射预处理后放大转发到所述下一跳节点；

所述将所述N个第一信号映射为对应的N个第二信号，具体包括：

当所述上一跳节点未采用线性预编码、所述中继节点采用基于迫零算法的中继传输方式时，由所述第一信道的当前状态信息生成第一信道矩阵，由所述第二信道的当前状态信息生成第二信道矩阵；

获取所述第一信道矩阵的所有右奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第一变换矩阵；获取所述第二信道矩阵的左奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第二变换矩阵；由所述第二变换矩阵、反对角线单位阵和所述第一变换矩阵的共轭转置矩阵进行矩阵相乘，得到当前映射矩阵；

将所述N个第一信号作为一个矩阵列，乘以所述当前映射矩阵，得到所述对应的N个第二信号；

当所述上一跳节点采用线性预编码、所述中继节点采用基于迫零算法的中继传输方式时，由所述第一信道的当前状态信息生成第一信道矩阵，由所述第二信道的当前状态信息生成第二信道矩阵；

由所述第一信道矩阵和线性预编码采用的预编码矩阵相乘，得到等效矩阵，获取所述等效矩阵的所有右奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第一变换矩阵；获取所述第二信道矩阵的左奇异矢量，并按照对应奇异值大小降序排列生成第二变换矩阵；由所述第二变换矩阵、反对角线单位阵和所述第一变换矩阵的共轭转置矩阵进行矩阵相乘，得到当前映射矩阵；

将所述N个第一信号作为一个矩阵列，乘以所述当前映射矩阵，得到所述对应的N个第二信号；

其中：

所述上一跳节点和所述下一跳节点为所述中继节点；或者

所述上一跳节点为所述基站或用户设备，所述下一跳节点为所述中继节点；或者

所述上一跳节点为所述中继节点，所述下一跳节点为所述基站或所述用户设备；或者

所述上一跳节点为所述基站，所述下一跳节点为所述用户设备；或者

所述上一跳节点为所述用户设备，所述下一跳节点为所述基站。

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