CN103190090A - 全双工mimo中继器中的自干扰抑制 - Google Patents

全双工mimo中继器中的自干扰抑制 Download PDF

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CN103190090A CN2011800531908A CN201180053190A CN103190090A CN 103190090 A CN103190090 A CN 103190090A CN 2011800531908 A CN2011800531908 A CN 2011800531908A CN 201180053190 A CN201180053190 A CN 201180053190A CN 103190090 A CN103190090 A CN 103190090A
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Abstract

在用于无线通信的中继器(300)中用于自干扰抑制的方法和设备，其中，中继器(300)布置用于接收从传送器(301)传送的信号r(n)，以及用于将自干扰抑制的传送信号x r (n)传送到接收器(305)。通过确定(402)接收抑制滤波器矩阵W r (302)，确定中继器放大矩阵G(303)，以及确定(403)传送抑制滤波器矩阵W t (304)，然后应用抑制滤波器和放大器矩阵到接收信号r(n)，实现自干扰抑制的传送信号x r (n)。

Description

全双工MIMO中继器中的自干扰抑制
技术领域
本发明一般涉及中继节点领域，并且更具体地说，涉及无线多输入多输出(MIMO)通信系统中的中继器领域。
背景技术
MIMO体系结构无线通信系统的使用有望通过利用多径传播来增强这些无线通信系统的容量。多径环境中多个传送和接收天线的使用不但通过空间复用提供谱效率，而且通过分集增大了可靠性。
MIMO收发器与中继网络的组合已被识别为是用于扩展覆盖区域、克服遮蔽效应、降低在传送器的功率要求以及降低无线通信系统的基础设施部署成本的很有希望的技术。中继节点可用于将数据转发到目的地，而以其它方式来源无法到达目的地，如在存在强遮蔽效应的多岩石或城市环境中。中继器也可对室内环境、地铁和地下隧道有用。
过去数年内制订了不同的中继策略，并且两个最常见的策略是需要解码转发(DF)方案的再生中继器和需要放大转发(AF)方案的退化(degenerative)中继器。AF中继器尤其受关注，这是因为其低复杂性和容易部署（及其可比较性能）使得它们从可行角度而言具有吸引力。
通常，假设中继器在半双工模式中操作，其中，中继器不同时或在相同频率接收和传送。半双工中继器有关的缺陷是它们要求两个正交信道以进行传送和接收，并且因此造成谱效率惩罚。备选，中继器能够在全双工模式中操作，在该模式中，中继器能够同时接收和传送，使得谱效率无损耗。然而，全双工操作有关的重要缺陷是由从中继器的传送耦合到其自己的接收造成的结果自干扰，这可严重限制中继器的性能。
因此，极其寻求找出降低在中继器的输出与输入之间自干扰的效应而无上述缺陷的方式。
发明内容
鉴于以上描述，因此，本发明的一方面是减少与现有技术解决方案有关的至少一些缺点，并且提供采用自干扰抑制的中继器以便在无线通信系统中在传送器与接收器之间使用。
如下面通过本发明的方面将更详细描述的一样，在用于无线通信的中继器提供自干扰抑制的一种方式是根据下面本发明的方面，应用接收和/或传送抑制滤波到中继器在转发的信号。
本发明的第一方面涉及一种在用于无线通信的中继器中用于自干扰抑制的方法，其中，所述中继器是在无线通信系统中在传送器与接收器之间通信信道的一部分，所述中继器布置用于接收从所述传送器传送的信号r(n)，并且将自干扰抑制的传送信号xr(n)传送到所述接收器，所述通信信道具有在所述传送器与所述中继器之间的传送信道矩阵(H 1 )定义的传送信道、在所述中继器与所述接收器之间的接收信道矩阵(H 2 )定义的接收信道及在所述中继器的中继器输出与中继器输入之间的自干扰信道，所述自干扰信道由自干扰信道矩阵(H 0 )定义，其特征在于所述方法包括以下步骤：在所述中继器输入接收通过所述传送信道从所述传送器传送的接收信号r(n)，基于所述传送信道(H 1 )和所述自干扰信道矩阵(H 0 )，在所述中继器中确定接收抑制滤波器矩阵W r ，基于所述接收抑制滤波器矩阵W r  、所述接收信道矩阵(H 2 )和所述自干扰信道矩阵(H 0 )，在所述中继器中确定传送抑制滤波器矩阵W t ，通过应用所述接收抑制滤波器矩阵W r 、中继器放大矩阵G和所述传送抑制滤波器矩阵W t 到所述接收信号r(n)，确定自干扰抑制的传送信号xr(n)，以及通过所述接收信道将所述自干扰抑制的传送信号xr(n)从所述中继器传送到所述接收器。
所述方法，其中，所述接收信号r(n)可由                                               
Figure 2011800531908100002DEST_PATH_IMAGE002
表示，其中xr(n)是传送的中继器信号，以及nR(n)在中继器的噪声成分。
所述方法，其中，接收抑制滤波器矩阵W r 可由
Figure 2011800531908100002DEST_PATH_IMAGE004
表示的最佳接收抑制矩阵确定，其中，U的列是矩阵
Figure 2011800531908100002DEST_PATH_IMAGE006
的对应广义本征向量。
所述方法，其中，传送抑制滤波器矩阵W t 可由
Figure 2011800531908100002DEST_PATH_IMAGE008
表示的最佳传送抑制矩阵确定，其中，
Figure 2011800531908100002DEST_PATH_IMAGE010
，并且矩阵通过应用矩阵
Figure 2011800531908100002DEST_PATH_IMAGE014
的广义本征值分解而获得，其中，矩阵
Figure 2011800531908100002DEST_PATH_IMAGE012A
的列是对应本征向量。
所述方法，其中所述自干扰抑制的传送信号xr(n)的所述形式可根据
Figure 2011800531908100002DEST_PATH_IMAGE016
进行。
本发明的第二方面涉及适用于在无线通信系统中自干扰抑制的中继器，其中，所述中继器是在无线通信系统中传送器与接收器之间通信信道的一部分，其中，所述通信信道具有在所述传送器与所述中继器之间的传送信道矩阵(H 1 )定义的传送信道、在所述中继器与所述接收器之间的接收信道矩阵(H 2 )定义的接收信道及由在所述中继器的中继器输出和中继器输入之间的自干扰信道，所述自干扰信道由自干扰信道矩阵(H 0 )定义，所述中继器包括：接收器单元，适用于接收通过所述传送信道从所述传送器传送的接收信号r(n)；第一处理单元，适用于基于所述传送信道矩阵(H 1 )和所述自干扰信道矩阵(H 0 )来确定接收抑制滤波器矩阵W r ；第二处理单元，适用于基于所述接收抑制滤波器矩阵W r 、所述接收信道矩阵(H 2 )和所述自干扰信道矩阵(H 0 )来确定传送抑制滤波器矩阵W t ；第三处理单元，适用于确定中继器放大矩阵G；第四处理单元，适用于通过将来自所述第一处理单元的所述接收抑制滤波器矩阵W r 、来自所述第二处理单元的所述传送抑制滤波器矩阵W t 和来自所述第三处理单元的所述中继器放大矩阵G应用到所述接收信号r(n)，产生自干扰抑制的传送信号xr(n)，其中，所述第四处理单元还适用于将所述自干扰抑制的传送信号xr(n)提供到传送器单元，以及所述传送器单元适用于接收来自所述第四处理单元的所述自干扰抑制的传送信号xr(n)，以及适用于通过所述传送信道将所述自干扰抑制的传送信号xr(n)传送到所述接收器。在一变型中，第一、第二、第三和第四处理单元全部可在单个处理单元中实现。在另一变型中，信道矩阵H 0 、H 1 和H 2 可存储在中继器的一个或多个存储器中，并且在计算中需要时提供到处理单元。
所述中继器，其中，所述接收器接收的所述接收信号r(n)可由表示，其中，xr(n)是传送的中继器信号，以及nR(n)是在中继器的噪声成分。
所述中继器，其中所述第一处理单元可还适应于通过根据等式来确定最佳接收抑制矩阵，确定所述接收抑制滤波器矩阵W r ，其中，U的列是矩阵
Figure 2011800531908100002DEST_PATH_IMAGE022
的对应广义本征向量。
所述中继器，其中所述第二处理单元可还适用于通过根据
Figure 2011800531908100002DEST_PATH_IMAGE024
来计算最佳传送抑制矩阵，确定所述传送抑制滤波器矩阵W t ，其中，
Figure 2011800531908100002DEST_PATH_IMAGE026
，并且矩阵通过矩阵
Figure 2011800531908100002DEST_PATH_IMAGE030
的广义本征值分解而获得，以及其列是对应本征向量。
所述中继器，其中在所述第四处理单元(704)中所述自干扰抑制的传送信号xr(n)的所述产生可根据进行。
增益矩阵G的大小可经选择，使得它匹配接收和传送滤波器矩阵。一般情况下，它也经选择，使得它满足一些可行的放大和功率约束。G矩阵可存储在所述中继器的存储器中，并且在计算中需要时提供到处理单元。
上述每个方面内的不同变化可以任何可能的方式自由组合。
附图说明
从本发明的一些实施例的详细描述中，可明白本发明的其它目的、特性和优点，其中，本发明的一些实施例将参照附图更详细地描述，其中：
图1示出无中继器功能的MIMO无线通信信道；以及
图2以示意图方式示出根据现有技术、带有将信号从来源转发到目的地的中继器的MIMO无线通信系统的示例；以及
图3以示意图方式示出根据本发明的一实施例的MIMO无线通信系统的示例；以及
图4示出描述根据本发明的一实施例的方法的主要步骤的流程图；以及
图5示出根据本发明与其它已知算法比较的模拟结果；
图6示出根据本发明与其它已知算法比较的仍有的另一模拟结果；以及
图7示出根据本发明的一实施例、包括传送器、适用于在无线通信系统中自干扰抑制的中继器的无线通信系统的框图。
具体实施方式
下面将参照示出本发明的实施例的附图，更全面地描述本发明的实施例。然而，本发明可体现为许多不同的形式，因而不应视为限于本文所述的实施例。相反，这些实施例的提供使本公开内容将变得详尽和完整，并且将向本领域的技术人员完全传达本发明的范围。
此后，在描述中向量以粗体和斜体的小写字母表示，并且矩阵以以粗体和斜体的大写字母表示。
图1示出包括具有三个输出天线Tx1-Tx3的一般是传送器(Tx)的来源101、具有三个输入天线Rx1-Rx3的一般是接收器(Rx)的目的地102和通信信道103的多输入多输出(MIMO)无线通信系统100的示例。在此示例中，每天线有一个数据流，在其它示例中，几个数据流能够混合在相同天线上（通常称为预编码）。图1中的天线Tx1传送信号到Rx1、Rx2和Rx3天线的每个天线。通信信道103中的信道系数h11定义在Tx1与Rx1之间的衰减和相移。同样地，信道系数h12定义在Tx1与Rx2之间的衰减和相移，以及信道系数h13定义在Tx1与Rx3之间的衰减和相移。在Tx1与在目的地102的接收器的所有接收天线之间的通信信道103能够由信道向量h 1 = [h11, h12, h13]表示。同样地，在Tx2与在接收器102的所有接收天线之间的信道能够由信道向量h 2 = [h21, h22, h23]表示，以及在Tx3与在接收器102的所有接收天线之间的信道由信道向量h 3 = [h31, h32, h33]表示。在MIMO无线通信系统100中，来自在来源101的传送器的信息在此示例中通过由三个信道向量h 1 、h 2 和h 3 表示的通信信道103在多个数据流中传送。通信信道103因而可由矩阵H c 表示，该矩阵如图1所示，具有三个信道向量h 1 、h 2 和h 3 作为H c 矩阵中的列。如果三个信道向量h 1 、h 2 和h 3 线性无关，则可以说通信信道H c 具有满秩。在带有在来源101的传送器与在目的地102的接收器之间信号的多径传播和散射的通信信道103中，情况经常但不一定始终是如此。通信信道H c 的最大秩在此示例中为3。通常，最大可能秩受具有最少数量的天线的在来源101的传送器或在目的地102的接收器限制。
图2示出根据现有技术的MIMO无线通信系统200。MIMO无线通信系统200包括来源201、目的地203和将传送的信息从来源传递到目的地的中继站202。来源是传送器(Tx)，具有NS个传送器天线，目的地是接收器(Rx)，具有MD个接收器天线，并且中继站（下文称为中继器）具有MR个输入天线和NR个输出天线。由于假设与中继信道相比，在传送器201与接收器203之间的直接信道非常弱，因此，忽略了该直接信道。弱直接信道实际上是当初在来源201与目的地203之间安装中继器的动机。除此之外，直接信道与自干扰信道无关，并且不提供有关如何抑制它的任何信息。因此，我们具有图2所示MIMO无线通信系统200中的三个信道：在传送器201与中继器202输入之间由传送信道矩阵H 1 定义的传送信道、作为在中继器202输出与传送器203之间由接收信道矩阵H 2 定义的信道的接收信道及最终在中继器输出（图2中的1...NR个天线）与中继器输入（图2中的1...MR个天线）之间由自干扰信道矩阵H 0 定义的自干扰信道204。如在背景部分中所述，全双工MIMO中继器的主要问题是在中继器输出与中继器输入之间差的隔离造成的自干扰，这可严重影响中继器202的性能。因此，极其寻求找出抑制自干扰信道204的方式。
图3中公开了根据本发明的一实施例、采用用于在全双工MIMO中继器306中自干扰抑制的方法的MIMO无线通信系统300。MIMO无线通信系统300包括一般是MIMO无线通信传送器(Tx)的来源301、一般是MIMO无线通信接收器(Rx)的目的地305和全双工MIMO中继器306（由实线和虚线指示）。全双工MIMO中继器（下文称为中继器）306包括用于确定接收抑制矩阵W r 的单元302、用于确定中继器放大矩阵G的单元303及用于确定传送抑制矩阵W t 的单元304。传送器301和接收器305分别配有NS和MD个天线。中继器306具有MR个接收天线和NR个传送天线，并且中继器的主要目的是过滤、放大和中继由传送器301传送到接收器305的MIMO信号。矩阵H 1 和H 2 分别表示来源到中继器和中继器到目的地信道矩阵。矩阵H 1 指传送信道矩阵，并且矩阵H 2 指接收信道矩阵。为简明起见，我们假设直接传送器301到接收器305链路例如由于遮蔽或诸如此类原因而被阻断或不存在（且因此在图中未示出）。在中继器306的中继器输出与中继器输入之间（即，在MR个接收天线与NR个传送天线之间）的自干扰矩阵表示为H 0 。
根据本发明的一实施例、用于自干扰信道204的抑制的方法可描述如下。假设xs(n)是图3中传送器301传送的信号。中继器306过滤302、304、放大303及转发接收的信号向量r(n)到传送器。信道矩阵H 0 、H 1 和H 2 被认为是中继器已知。信道矩阵例如可由无线通信系统中的另一节点提供到中继器，或者在中继器中通过某一适合的方法确定。提供和/或确定的信道矩阵可存储在中继器306中的存储器中。在中继器306的接收信号r(n)可表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE034
其中，xr(n)是来自中继器输出的传送的信号，并且nR(n)是在中继器输入的噪声成分。在中继器输入的接收信号r(n)包括从传送器301传送的至少一个信号或数据流。如图1所示，中继器306确定和应用接收抑制滤波器W r  302和传送抑制滤波器W t  304以便抑制在接收信号r(n)中的自干扰信道H 0 。矩阵W r 和W t 的维数分别是MR和NR。因此，在中继器输出的自干扰抑制的传送的信号xr(n)可表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE036
其中，G是表示可用于放大弱接收信号r(n)的复中继器放大器的中继器放大矩阵303。增益矩阵G的大小可经选择，使得它匹配接收和传送滤波器矩阵。一般情况下，它也经选择，使得它满足一些可行的放大和功率约束。对于接收器305，它接收来自中继器306的自干扰抑制的传送的信号xr(n)，并且接收的信号可表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE038
其中，nD(n)是在接收器305的噪声成分。在将(1)和(2)替代到(3)中后，在接收器305的接收信号y d (n)可重新编写为
Figure DEST_PATH_IMAGE040
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE042
Figure DEST_PATH_IMAGE044
，并且                                           (6)
Figure DEST_PATH_IMAGE046
因此，H和w(n)分别对应于等效（复合）信道矩阵和噪声，并且I NR 是单位矩阵。基于在(4)中所述的系统模型，随后的部分考虑自干扰接收和传送抑制滤波器矩阵W r 和W t 的选择。
理想的情况是，可形成用于分别联合确定最佳接收和传送抑制滤波器W r 和W t 的准则函数。例如，我们能够选择最大化在中继器输入302的信号干扰比(SIR)，或者最大化在中继器输出304的SIR。然而，由于对于最佳滤波器，不可能得出易处理的闭合形式的解，因此，可使用根据本发明的更简单的两步方案。
首先，开始的操作是确定接收抑制滤波器矩阵W r ，并且忽略传送抑制滤波器矩阵W t 。目标是降低自干扰信号的功率，并且同时改进中继器接收的有用信号功率。因此，目的是根据以下等式最大化在中继器输入的SIR：
Figure DEST_PATH_IMAGE048
或等效地
如果我们假设矩阵是可逆的，则(9)的解可通过解广义本征值问题而获得。因此，随后可将最佳接收抑制矩阵确定为
Figure DEST_PATH_IMAGE054
其中，U的列是矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE056
的对应广义本征向量。
在推导接收抑制滤波器矩阵后，第二步是继续确定传送抑制矩阵W t 。第二步的目的是最大化在中继器输出的有用信号的功率与剩余自干扰功率之间的比率。换而言之，最大化在中继器传送侧的SIR。剩余自干扰因而可表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE060
其中，W r,opt 由(10)表示。SIR最大化问题现在可在中继器输出用公式表示为
或等效地
Figure DEST_PATH_IMAGE064
类似于(10)，可将最佳传送抑制滤波器矩阵确定为
Figure DEST_PATH_IMAGE066
其中，矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE068
通过矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE070
的广义本征值分解而获得，并且其列是对应本征向量。推导的最佳传送抑制滤波器矩阵W t,opt 因此等于W t 。
因此，通过先根据等式(2)应用确定的接收抑制滤波器矩阵到接收信号向量r(n)，之后是中继器放大矩阵G，并且最后是传送抑制滤波器矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE074
，可根据本发明实现带有自干扰抑制的全双工中继器。
图4示出描述在根据上面的描述、用于自干扰抑制的方法中主要步骤的流程图。第一步骤(401)描述在中继器(306)的中继器输入接收通过传送信道从传送器(301)传送的信号向量r(n)。第二步骤(402)描述在中继器(306)中确定接收抑制滤波器矩阵W r 。第三步骤(403)描述在中继器(306)中确定中继器放大矩阵G。第四步骤(404)描述在中继器(306)中确定传送抑制滤波器矩阵W r 。第五步骤(405)描述通过应用在第二步骤(402)中确定的抑制滤波器矩阵W r 、在第三步骤(403)中确定的中继器放大矩阵G和在第四步骤(404)中确定的传送抑制滤波器矩阵W t 到在第一步骤(401)中接收的接收信号r(n)，确定自干扰抑制的传送信号xr(n)。第六且最后步骤描述在第五步骤(405)中确定的自干扰抑制的传送信号xr(n)通过所述传送信道从中继器(306)到接收器(305)的传送。应理解的是，在上述方法中的步骤不一定按上述顺序执行。本领域技术人员很清楚，特别是第二、第三和第四步骤可以相反顺序执行，并且第五步骤可分成其它步骤。
图5和6示出用于上述公开的自干扰抑制方法的模拟结果500、600。在图500、600中，比较了示为带有框的实线502、602的公开自干扰抑制方法的性能和示为带圆圈的实线503、604的众所周知的迫零(ZF)算法及示为锯齿线504、603的无自干扰消除(SIC)的常规AF方案。在无SIC的常规AF方案504、603中，增益矩阵G表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE076
，其中，g max是最大可用放大增益，并且I NR 是单位矩阵。增益矩阵G在此示例中可以为对角矩阵。
由于中继器306不能超出其最大输出功率，因此，其放大增益取决于其输入功率。在无自干扰消除的情况下，中继器输入功率由从传送器301接收的功率和产生更低放大增益的自干扰功率组成。模拟设置能够描述如下。传送器301、中继器306和接收器305配有四个传送天线和四个接收天线，即，NS=MD=NR=MR=4。可假设传送器到中继器和中继器到接收器信道遇到独立的瑞利衰落。因此，传送信道矩阵H 1 和接收信道矩阵H 2 是独立的矩阵，包含独立同分布(i.i.d)元素，这些元素分布为
Figure DEST_PATH_IMAGE078
。对于自干扰信道，考虑两种不同的情况。
在图5所示第一种模拟情况中，自干扰信道被建模为秩一视线(LoS) MIMO信道，并且在图6所示的第二种模拟情况中，自干扰信道被建模为满秩（概率为1）瑞利衰落信道，i.i.d元素分布为。为简明起见，假设在中继器306和接收器305的噪声方差相等，
Figure DEST_PATH_IMAGE081
。然而，如果
Figure DEST_PATH_IMAGE083
，则结果也是有效的。也假设噪声是高斯白噪声(AWGN)。在模拟中，用作容量上限的难处理的最佳增益矩阵G已使用众所周知的计算机程序MATLAB的优化工具箱中的函数fmincon获得。
图5和6中的曲线图将容量示为相对输入功率
Figure DEST_PATH_IMAGE085
的函数，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE087
表示噪声功率。图5中的曲线图示出在H 0 是LoS信道时获得的模拟结果500。从图中明显可看到，公开的自干扰抑制方法502改进了系统性能。对于高信噪比(SNR)，公开方法502优于ZF 503技术，与数字优化的容量上限501相比只遭受小的SNR损耗。
图6中的曲线图示出模拟600，但用于满秩自干扰信道。对于ZF 604，我们选择抵消超过最大奇值的10%的H 0 的奇值。即使H 0 是满秩信道矩阵，公开的发明也大幅改进系统性能。然而，ZF 604的性能恶化，尤其在高SNR状况中。ZF 604技术的性能恶化是基于ZF降低可用自由度的数量，并且只是增大了可用放大增益，这在高SNR状况中没有用处。这也能够通过研究图5和6中的容量曲线的斜度而看到。从图500、600中明显的是，公开的方法502、602具有与数字优化501、601相同的斜度（自由度），并且只遭受小的SNR惩罚。另一方面，ZF 503、604具有指示自由度损耗的更小斜度。
上面详细描述的本发明提议了用于全双工(AF)中继器300的自干扰抑制方法。它能够在采用任何类型转发器或中继器的任何无线标准中使用。公开的方法通过在中继器(306)应用接收和传送抑制滤波器而抑制自干扰信号。通过不但将自干扰信道考虑在内，而且将有用的信道考虑在内，设计最佳滤波器（302，304）。如图5和6中模拟结果显示，公开方法502、602优于现有迫零503、504技术，并且大幅改进了系统性能。
图7示出根据本发明的一实施例、采用适用于在无线通信系统中自干扰抑制的中继器(700)的无线通信系统的框图。无线通信系统也包括传送器(701)和接收器(703)。中继器(700)是在无线通信系统中传送器(701)与接收器(702)之间通信信道的一部分，其中，通信信道具有在传送器(701)与中继器(700)之间的传送信道矩阵(H 1 )定义的传送信道、在中继器(700)与接收器(702)之间的接收信道矩阵(H 2 )定义的接收信道及在所述中继器(700)的中继器输出和中继器输入之间的自干扰信道，自干扰信道由自干扰信道矩阵(H 0 )定义。中继器(700)包括：接收器单元(703)，适用于接收通过所述传送信道从所述传送器传送的接收信号r(n)；第一处理单元(704)，适用于基于所述传送信道矩阵(H 1 )和所述自干扰信道矩阵(H 0 )来确定接收抑制滤波器矩阵W r ；第二处理单元(705)，适用于基于所述接收抑制滤波器矩阵W r  (704)、所述接收信道矩阵(H 2 )和所述自干扰信道矩阵(H 0 )来确定传送抑制滤波器矩阵W t 。中继器(700)还包括：第三处理单元(706)，适用于确定中继器放大矩阵G；第四处理单元(707，适用于通过将来自所述第一处理单元(704)的所述接收抑制滤波器矩阵W r 、来自所述第二处理单元(705)的所述传送抑制滤波器矩阵W t 和来自所述第三处理单元(706)的所述中继器放大矩阵G应用到所述接收信号r(n)，产生自干扰抑制的传送信号xr(n)，其中，所述第四处理单元(707)还适用于将所述自干扰抑制的传送信号xr(n)提供到传送器单元(708)，以及所述传送器单元(708)适用于接收来自所述第四处理单元(707)的所述自干扰抑制的传送信号xr(n)，以及适用于通过所述传送信道将所述自干扰抑制的传送信号xr(n)传送到所述接收器(702)。
图7中所述接收器(703)接收的接收信号r(n)可由
Figure DEST_PATH_IMAGE089
表示，其中，xr(n)是传送的中继器信号，以及nR(n)是在中继器(700)的噪声成分。
图7中第一处理单元(704)还适用于通过根据
Figure DEST_PATH_IMAGE091
来确定最佳接收抑制矩阵，确定所述接收抑制滤波器矩阵W r ，其中，U的列是矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE093
的对应广义本征向量。
图7中第二处理单元(705)还适用于通过根据
Figure DEST_PATH_IMAGE095
来计算最佳传送抑制矩阵，确定所述传送抑制滤波器矩阵W t ，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE097
，并且矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE099
通过矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE101
的广义本征值分解而获得，以及其列是对应本征向量。
在图7中所述第四处理单元(707)中，所述自干扰抑制的传送信号xr(n)的所述产生根据
Figure DEST_PATH_IMAGE103
进行。
上述本发明的实施例已使用MIMO无线通信系统进行描述。然而，应注意的是，本发明也可在其它类型的无线通信系统中应用，如在单输入多输出(SIMO)无线通信系统、多输入单输出(MISO)无线通信系统或单输入单输出(SISO)无线通信系统中。
上述中继器(306)相当于无线通信领域中所指的中继站、中继设备、节点、无线网络节点、基站、基站中继器或转发器（用于无线通信）或其一部分。然而，为简明起见，选择了在描述中使用术语中继器。
在上述本发明的实施例的变型中，矩阵W r 和W t 可不在中继器(306)中确定，而是从无线通信系统中的另一节点提供到中继器(306)。
在本文使用的术语只用于描述特殊的实施例，并无意限制本发明。在本文使用时，除非上下文有明确指示，否则，单数形式还将包括复数形式。还可理解，术语“包括”在本文使用时用于表示所述特性、整数、步骤、操作、单元和/或或组件的存在，而不排除存在或添加一个或多个其它特性、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
除非另有规定，否则，本文使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含意。还将理解，除非在本文中有明确定义，否则，本文使用的术语应理解为具有与本说明书和相关技术上下文中含意一致的含意，并且不以理想化或过分正式的方式理解。
前面描述了本发明的原理、优选实施例和操作模式。然而，本发明应视为说明性而不是限制性，并且不应视为限于上面讨论的特定实施例。本发明的各种实施例的不同特征能够在与明确所述的那些组合不同的其它组合中组合。因此，应理解的是，本领域技术人员可在那些实施例中进行变化而不脱离如随附权利要求定义的本发明的范围。

Claims (10)

1. 一种在用于无线通信的中继器(306)中用于自干扰抑制的方法，其中所述中继器(306)是在无线通信系统(300)中传送器(301)与接收器(305)之间通信信道的一部分，所述中继器(306)布置用于接收从所述传送器(301)传送的信号r(n)，以及将自干扰抑制的传送信号xr(n)传送到所述接收器(305)，所述通信信道具有在所述传送器(301)与所述中继器(306)之间的传送信道矩阵(H 1 )定义的传送信道、在所述中继器(306)与所述接收器(305)之间的接收信道矩阵(H 2 )定义的接收信道及在所述中继器(306)的中继器输出与中继器输入之间的自干扰信道，所述自干扰信道由自干扰信道矩阵(H 0 )定义，其特征在于所述方法包括以下步骤：
-   在所述中继器(306)的所述中继器输入接收(401)通过所述传送信道从所述传送器(301)传送的接收信号r(n)；
-   基于所述传送信道矩阵(H 1 )和所述自干扰信道矩阵(H 0 )，在所述中继器(306)中确定接收抑制滤波器矩阵W r  (302)；
-   基于所述接收抑制滤波器矩阵W r (302)、所述接收信道矩阵(H 2 )和所述自干扰信道矩阵(H 0 )，在所述中继器(306)中确定(403)传送抑制滤波器矩阵W t  (304)；
-   通过应用所述接收抑制滤波器矩阵W r 、中继器放大矩阵G (303)和所述传送抑制滤波器矩阵W t 到所述接收信号r(n)，确定(404)自干扰抑制的传送信号xr(n)；
-   通过所述接收信道将所述自干扰抑制的传送信号xr(n)从所述中继器(306)传送到所述接收器(305)。
2. 如权利要求1所述的方法，其中所述接收信号r(n)表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中xr(n)是传送的中继器信号，并且nR(n)是在所述中继器(306)的噪声成分。
3. 如权利要求1-2任一项所述的方法，其中所述接收抑制滤波器矩阵W r  (302)由表示如下的最佳接收抑制矩阵确定：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
其中U的列是矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE006
的对应广义本征向量。
4. 如权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述传送抑制滤波器矩阵W t  (304)由表示如下的最佳传送抑制矩阵确定：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE010
，并且矩阵通过应用矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE014
的广义本征值分解而获得，其中矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE012A
的列是对应本征向量。
5. 如权利要求1-4任一项所述的方法，其中所述自干扰抑制的传送信号xr(n)的所述形成根据
Figure DEST_PATH_IMAGE016
进行。
6. 一种适用于在无线通信系统中自干扰抑制的中继器(700)，其中所述中继器(700)是在无线通信系统中传送器(701)与接收器(702)之间通信信道的一部分，其中所述通信信道具有在所述传送器(701)与所述中继器(700)之间的传送信道矩阵(H 1 )定义的传送信道、在所述中继器(700)与所述接收器(702)之间的接收信道矩阵(H 2 )定义的接收信道及在所述中继器(700)的中继器输出和中继器输入之间的自干扰信道，所述自干扰信道由自干扰信道矩阵(H 0 )定义，所述中继器(700)包括：
-   接收器单元(703)，适用于接收通过所述传送信道从所述传送器传送的接收信号r(n)；
-   第一处理单元(704)，适用于基于所述传送信道矩阵(H 1 )和所述自干扰信道矩阵(H 0 )来确定接收抑制滤波器矩阵W r ；
-   第二处理单元(705)，适用于基于所述接收抑制滤波器矩阵W r  (704)、所述接收信道矩阵(H 2 )和所述自干扰信道矩阵(H 0 )来确定传送抑制滤波器矩阵W t ；
-   第三处理单元(706)，适用于确定中继器放大矩阵G；
-   第四处理单元(707)，适用于通过将来自所述第一处理单元(704)的所述接收抑制滤波器矩阵W r 、来自所述第二处理单元(705)的所述传送抑制滤波器矩阵W t 和来自所述第三处理单元(706)的所述中继器放大矩阵G应用到所述接收信号r(n)，产生自干扰抑制的传送信号xr(n)，其中所述第四处理单元(707)还适用于将所述自干扰抑制的传送信号xr(n)提供到传送器单元(708)；以及
-   所述传送器单元(708)适用于接收来自所述第四处理单元(707)的所述自干扰抑制的传送信号xr(n)，以及适用于通过所述传送信道将所述自干扰抑制的传送信号xr(n)传送到所述接收器(702)。
7. 如权利要求6所述的中继器(700)，其中所述接收器(703)接收的所述接收信号r(n)表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE018
其中xr(n)是传送的中继器信号，并且nR(n)是在所述中继器(700)的噪声成分。
8. 如权利要求6-7任一项所述的中继器(700)，其中所述第一处理单元(704)还适用于通过根据以下等式来确定最佳接收抑制矩阵，确定所述接收抑制滤波器矩阵W r ：
Figure DEST_PATH_IMAGE020
其中U的列是矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE022
的对应广义本征向量。
9. 如权利要求6-8任一项所述的中继器(700)，其中所述第二处理单元(705)还适用于通过根据以下等式来计算最佳传送抑制矩阵，确定所述传送抑制滤波器矩阵W t ：
Figure DEST_PATH_IMAGE024
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE026
，并且矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE012AA
通过矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE028
的广义本征值分解而获得，以及其列是对应本征向量。
10. 如权利要求6-9任一项所述的中继器(700)，其中在所述第四处理单元(707)中所述自干扰抑制的传送信号xr(n)的所述产生根据
Figure DEST_PATH_IMAGE030
进行。
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