CN103825641A - 一种信号处理方法及中继节点和用户终端 - Google Patents

一种信号处理方法及中继节点和用户终端 Download PDF

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CN103825641A
CN103825641A CN201210468732.4A CN201210468732A CN103825641A CN 103825641 A CN103825641 A CN 103825641A CN 201210468732 A CN201210468732 A CN 201210468732A CN 103825641 A CN103825641 A CN 103825641A
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王晓利
张永生
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Abstract

本发明公开了一种信号处理方法，该方法包括：中继节点根据第一基站和第二移动终端之间的信道条件，第二基站和第一移动终端之间的信道条件，中继节点和第一移动终端之间的信道条件，中继节点和第二移动终端之间的信道条件，第一基站和中继节点之间的信道条件以及第二基站和中继节点之间的信道条件求解自身的预编码矩阵；中继节点根据自身的预编码矩阵对在上一时隙节收到的来自第一发送端和第二发送端的混合信号进行预编码处理；中继节点将经过预编码处理后的混合信号发送至第一接收端和第二接收端。相应地，本发明还公开中继节点和移动终端以及基站的结构。通过本发明可以有效解决基站侧或移动终端侧的干扰问题，提高系统吞吐量。

Description

一种信号处理方法及中继节点和用户终端
技术领域
本申请涉及移动通信技术领域，特别涉及一种数据处理方法及中继节点（Relay）和用户终端。
背景技术
从2010年开始，一种新的干扰消除技术引起了人们的关注，那就是先进的中间节点信号处理技术。这类技术的核心思想是在相邻小区间放入一个可以同时和两个基站通信的中间节点，然后在中间节点做一些信号处理（比如，基于网络编码的信号处理等），其目的在于消除小区间的干扰，其网络拓扑结构可如图1所示。在下文中，我们称这种中间节点为中继节点（Relay）。
如图1所示，在引入了中继节点之后，第一移动终端（UE1）和第二移动终端（UE2）就可以同时发送信号了。具体而言，在第一时隙，第一基站（BS1）和第二基站（BS2）将接收到UE1和UE2发送的信号。在这种情况下，BS1和BS2在第一时隙收到的是一个混合信号，因此，BS1和BS2并无法解开所需的信号。由于信号的空间广播特性，中继节点也会在第一时隙收到一个混合信号。在第二时隙，中继节点会把这个混合信号做一个处理，然后再广播给BS1和BS2。目前，中继节点可以采用多种方法对这个混合信号进行处理，比如，对混合信号进行了标量量化，或者进行基于阿基米德曲线的压缩，再或者进行简单的预编码处理等等。
但是，所有的这些现有方法的前提都是中继节点和移动终端是不能同时发送数据的。直观的想象，如果在第二时隙只有中继节点发送数据，而移动终端停止工作，那么对于移动终端来说，明显是浪费了时间资源。但是，如果移动终端和中继节点同时工作，那么在作为接收端的基站就会有太多的干扰。因此，在网络中引入了中继节点之后如何减少基站处的干扰是当前需要解决的关键问题之一。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的实施例提出了一种信号处理方法、中继节点以及移动终端和基站。
本发明实施例提出的信号处理方法包括：中继节点根据第一基站和第二移动终端之间的信道条件，第二基站和第一移动终端之间的信道条件，中继节点和第一移动终端之间的信道条件，中继节点和第二移动终端之间的信道条件，第一基站和中继节点之间的信道条件以及第二基站和中继节点之间的信道条件求解自身的预编码矩阵；中继节点根据自身的预编码矩阵对在上一时隙节收到的来自第一发送端和第二发送端的混合信号进行预编码处理；中继节点将经过预编码处理后的混合信号发送至第一接收端和第二接收端。
其中，求解自身的预编码矩阵包括：中继节点根据如下公式求解自身的预编码矩阵M：
H B 1 U 2 = H B 1 R MH R U 2
H B 2 U 1 = H B 2 R MH R U 1
其中，
Figure BDA00002425561700023
为第一基站和第二移动终端之间的信道条件，
Figure BDA00002425561700024
为第二基站和第一移动终端之间的信道条件，
Figure BDA00002425561700025
为第一基站和中继节点之间的信道条件，
Figure BDA00002425561700026
为第二基站和中继节点之间的信道条件，
Figure BDA00002425561700027
为中继节点和第一移动终端之间的信道条件，
Figure BDA00002425561700028
为中继节点和第二移动终端之间的信道条件。
假设第一移动终端和第二移动终端上各安装了一根天线，中继节点上安装两根天线，第一基站和第二基站上各安装了两根天线；令 M = m 1 m 2 m 3 m 4 , 则中继节点可以根据如下公式求解其自身的预编码矩阵：
m 1 m 2 m 3 m 4 H RU 1 ( 1 ) H RU 1 ( 2 ) H RU 2 ( 1 ) H RU 2 ( 2 ) = H RU 1 ( 1 ) H RU 1 ( 2 ) 0 0 0 0 H RU 1 ( 1 ) H RU 1 ( 2 ) H RU 2 ( 1 ) H RU 2 ( 2 ) 0 0 0 0 H RU 2 ( 1 ) H RU 2 ( 2 ) m 1 m 2 m 3 m 4 = V 1 V 2 ,
V 1 = ( H B 2 R ) - 1 H B 2 U 1 / norm ( ( H B 2 R ) - 1 H B 2 U 1 ) ,
V 2 = ( H B 1 R ) - 1 H B 1 U 2 / norm ( ( H B 1 R ) - 1 H B 1 U 2 ) ,
其中，
Figure BDA000024255617000213
和
Figure BDA000024255617000214
为中继节点和第一移动终端之间在第一时隙和第二时隙的信道条件，
Figure BDA000024255617000215
和
Figure BDA000024255617000216
为中继节点和第二移动终端之间在第一时隙和第二时隙的信道条件。
若所述中继节点采用半双工方式工作，则所述方法进一步包括：第一发送端和第二发送端在发送信号之前，首先对待在奇数时隙上发送的信号和待在下一个偶数时隙上发送的信号进行预编码处理。
对于上行通信，所述第一发送端为第一移动终端；所述第二发送端为第二移动终端；所述第一接收端为第一基站；所述第二接收端为第二基站；
对于下行通信，所述第一发送端为第一基站；所述第二发送端为第二基站；所述第一接收端为第一移动终端；所述第二接收端为第二移动终端。
所述第一发送端为第一移动终端；所述第二发送端为第二移动终端；所述第一接收端为第一基站；所述第二接收端为第二基站；
所述预编码处理包括：根据如下公式对待在奇数时隙上发送的信号和待在下一个偶数时隙上发送的信号进行预编码处理：
X i U 1 X i + 1 U 1 = j 1 / 2 1 / 2 s i U 1 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 U 1
X i U 2 X i + 1 U 2 = j 1 / 2 1 / 2 s i U 2 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 U 2
其中，i为奇数代表奇数时隙；i+1代表下一个偶数时隙；
Figure BDA00002425561700033
代表第一移动终端在奇数时隙待发送的信号；
Figure BDA00002425561700034
代表第一移动终端在下一个偶数时隙待发送的信号；
Figure BDA00002425561700035
代表第一移动终端在奇数时隙实际发送的信号；
Figure BDA00002425561700036
代表第一移动终端在下一个偶数时隙实际发送的信号；代表第二移动终端在奇数时隙待发送的信号；
Figure BDA00002425561700038
代表第二移动终端在下一个偶数时隙待发送的信号；
Figure BDA00002425561700039
代表第二移动终端在奇数时隙实际发送的信号；
Figure BDA000024255617000310
代表第二移动终端在下一个偶数时隙实际发送的信号。
所述第一发送端为第一基站；所述第二发送端为第二基站；所述第一接收端为第一移动终端；所述第二接收端为第二移动终端。
所述预编码处理包括：根据如下公式对待在奇数时隙上发送的信号和待在下一个偶数时隙上发送的信号进行预编码处理：
X i B 1 X i + 1 B 1 = j 1 / 2 1 / 2 s i B 1 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 B 1
X i B 2 X i + 1 B 2 = j 1 / 2 1 / 2 s i B 2 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 B 2
其中，i为奇数代表奇数时隙；i+1代表下一个偶数时隙；
Figure BDA000024255617000313
代表第一基站在奇数时隙待发送的信号；
Figure BDA000024255617000314
代表第一基站在下一个偶数时隙待发送的信号；
Figure BDA000024255617000315
代表第一基站在奇数时隙实际发送的信号；
Figure BDA000024255617000316
代表第一基站在下一个偶数时隙实际发送的信号；
Figure BDA000024255617000317
代表第二基站在奇数时隙待发送的信号；
Figure BDA000024255617000318
代表第二基站在下一个偶数时隙待发送的信号；
Figure BDA000024255617000319
代表第二基站在奇数时隙实际发送的信号；代表第二基站在下一个偶数时隙实际发送的信号。
本发明实施例的中继节点包括：
预编码矩阵确定单元，用于根据第一基站和第二移动终端之间的信道条件，第二基站和第一移动终端之间的信道条件，中继节点和第一移动终端之间的信道条件，中继节点和第二移动终端之间的信道条件，第一基站和中继节点之间的信道条件以及第二基站和中继节点之间的信道条件求解自身的预编码矩阵；
处理单元，用于根据自身的预编码矩阵对在上一时隙节收到的来自第一发送端和第二发送端的混合信号进行预编码处理；以及
发送单元，用于将经过预编码处理后的混合信号发送至第一接收端和第二接收端。
其中，预编码矩阵确定单元根据如下公式求解自身的预编码矩阵M：
H B 1 U 2 = H B 1 R MH R U 2
H B 2 U 1 = H B 2 R MH R U 1
其中，
Figure BDA00002425561700043
为第一基站和第二移动终端之间的信道条件，
Figure BDA00002425561700044
为第二基站和第一移动终端之间的信道条件，
Figure BDA00002425561700045
为第一基站和中继节点之间的信道条件，为第二基站和中继节点之间的信道条件，
Figure BDA00002425561700047
为中继节点和第一移动终端之间的信道条件，
Figure BDA00002425561700048
为中继节点和第二移动终端之间的信道条件。
本发明实施例的移动终端包括：
预编码处理单元，用于对待在奇数时隙上发送的信号和待在下一个偶数时隙上发送的信号进行预编码处理，得到实际在奇数时隙和在下一个偶数时隙上发送的信号；以及
发送单元，用于发送上述实际在奇数时隙和在下一个偶数时隙上发送的信号。
所述预编码处理单元根据如下公式对待在奇数时隙上发送的信号和待在下一个偶数时隙上发送的信号进行预编码处理：
X i U 1 X i + 1 U 1 = j 1 / 2 1 / 2 s i U 1 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 U 1
X i U 2 X i + 1 U 2 = j 1 / 2 1 / 2 s i U 2 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 U 2
其中，i为奇数代表奇数时隙；i+1代表下一个偶数时隙；
Figure BDA000024255617000411
代表第一移动终端在奇数时隙待发送的信号；
Figure BDA000024255617000412
代表第一移动终端在下一个偶数时隙待发送的信号；代表第一移动终端在奇数时隙实际发送的信号；
Figure BDA000024255617000414
代表第一移动终端在下一个偶数时隙实际发送的信号；代表第二移动终端在奇数时隙待发送的信号；代表第二移动终端在下一个偶数时隙待发送的信号；
Figure BDA00002425561700052
代表第二移动终端在奇数时隙实际发送的信号；
Figure BDA00002425561700053
代表第二移动终端在下一个偶数时隙实际发送的信号。
本发明实施例的基站包括：
预编码处理单元，用于对待在奇数时隙上发送的信号和待在下一个偶数时隙上发送的信号进行预编码处理，得到实际在奇数时隙和在下一个偶数时隙上发送的信号；以及
发送单元，用于发送上述实际在奇数时隙和在下一个偶数时隙上发送的信号。
其中，所述预编码处理单元根据如下公式对待在奇数时隙上发送的信号和待在下一个偶数时隙上发送的信号进行预编码处理：
X i B 1 X i + 1 B 1 = j 1 / 2 1 / 2 s i B 1 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 B 1
X i B 2 X i + 1 B 2 = j 1 / 2 1 / 2 s i B 2 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 B 2
其中，i为奇数代表奇数时隙；i+1代表下一个偶数时隙；
Figure BDA00002425561700056
代表第一基站在奇数时隙待发送的信号；
Figure BDA00002425561700057
代表第一基站在下一个偶数时隙待发送的信号；
Figure BDA00002425561700058
代表第一基站在奇数时隙实际发送的信号；
Figure BDA00002425561700059
代表第一基站在下一个偶数时隙实际发送的信号；
Figure BDA000024255617000510
代表第二基站在奇数时隙待发送的信号；
Figure BDA000024255617000511
代表第二基站在下一个偶数时隙待发送的信号；
Figure BDA000024255617000512
代表第二基站在奇数时隙实际发送的信号；
Figure BDA000024255617000513
代表第二基站在下一个偶数时隙实际发送的信号。
由于本发明实施例所提供的信号处理方法和装置可以在基站侧或移动终端侧实现干扰对齐，使得基站侧或移动终端侧的干扰空间缩小了，基站或移动终端在进行最小均方误差（MMSE）后处理寻找最优后处理矩阵的自由度扩大了，从而可以提高基站侧或移动终端侧接收机的处理后信干噪比（SINR），有效解决基站处的干扰问题，提高系统的容量。
附图说明
图1显示了一种网络拓扑结构；
图2为本发明实施例所述的信号处理方法流程图；
图3为本发明实施例所述的中继节点的内部结构示意图；
图4为本发明实施例所述的移动终端的内部结构示意图；以及
图5为在上行、下行通信中应用本发明实施例所述信号处理方法的流程图。
具体实施方式
为了在部署了中继节点的场景中让移动终端尽可能利用时间资源，同时又解决基站处的干扰问题，本发明的实施例提出了一种信号处理方法。
本发明实施例所提出的信号处理方法应用场景的网络拓扑结构也如图1所示。在这种网络拓扑结构之下，在上行通信过程中，在第一时隙，由第一移动终端（UE1）和第二移动终端（UE2）发送信号
Figure BDA00002425561700061
和
Figure BDA00002425561700062
由于空间广播特性，第一基站（BS 1）、第二基站（BS2）和中继节点都可以收到这些信号。其中，BS1收到的信号将如下公式（1）所示；BS2收到的信号将如下公式（2）所示；中继节点收到的信号将如下公式（3）所示：
Y 1 B 1 = H B 1 U 1 X 1 U 1 + H B 1 U 2 X 1 U 2 + N 1 B 1 - - - ( 1 )
Y 1 B 2 = H B 2 U 1 X 1 U 1 + H B 2 U 2 X 1 U 2 + N 1 B 2 - - - ( 2 )
Y 1 R = H RU 1 X 1 U 1 + H RU 2 X 1 U 2 + N 1 R - - - ( 3 )
其中，
Figure BDA00002425561700066
表示BS1在第1时隙收到的信号，
Figure BDA00002425561700067
表示UE1在第1时隙发送的信号，
Figure BDA00002425561700068
表示UE2在第1时隙发送的信号，
Figure BDA00002425561700069
表示BS1和UE1之间的信道条件，
Figure BDA000024255617000610
表示BS1和UE2之间的信道条件，
Figure BDA000024255617000611
表示BS1在第1时隙的噪声；
Figure BDA000024255617000612
表示BS2在第1时隙收到的信号，
Figure BDA000024255617000613
表示BS2和UE1之间的信道条件，表示BS2和UE2之间的信道条件，
Figure BDA000024255617000615
表示BS2在第1时隙的噪声；
Figure BDA000024255617000616
表示中继节点在第1时隙收到的信号，
Figure BDA000024255617000617
表示中继节点和UE1之间的信道条件；
Figure BDA000024255617000618
表示中继节点和UE2之间的信道条件，
Figure BDA000024255617000619
表示中继在第1时隙的噪声。
由于希望在第二时隙UE1、UE2和中继节点可以同时发送信号，为了提高数据速率，UE1和UE2应该发送新的信号
Figure BDA000024255617000620
和而不是重复前一个时隙发送的信号
Figure BDA000024255617000622
和
Figure BDA000024255617000623
此时，如何设计中继节点的预编码矩阵将成为是减少基站处干扰以实现数据传输的一个关键点。
首先，假设中继节点的预编码矩阵为M，那么BS1在第二时隙收到的信号将如下公式（4）所示：
Y 2 B 1 = 1 2 ( H B 1 U 1 X 2 U 1 + H B 1 U 2 X 2 U 2 + H B 1 R M ( H RU 1 X 1 U 1 + H RU 2 X 1 U 2 ) + H B 1 R M N 1 R ) + N 2 B 1 - - - ( 4 )
对BS1来说，它实际希望接收到的信号仅是UE1发送的信号，所以对BS1来说，
Figure BDA000024255617000625
和
Figure BDA000024255617000626
都是有用信号，而
Figure BDA000024255617000627
和
Figure BDA000024255617000628
则是干扰信号。
同理，BS2在第二时隙收到的信号将如下公式（5）所示：
Y 2 B 2 = 1 2 ( H B 2 U 2 X 2 U 2 + H B 2 U 1 X 2 U 1 + H B 2 R M ( H RU 2 X 1 U 2 + H RU 1 X 1 U 1 ) + H B 2 R M N 1 R ) + N 2 B 2 - - - ( 5 )
对BS2来说，它实际希望接收到的信号仅是UE2发送的信号，所以对BS2来说，
Figure BDA00002425561700072
和
Figure BDA00002425561700073
都是有用信号，而
Figure BDA00002425561700074
和
Figure BDA00002425561700075
则是干扰信号。
通过研究可以发现，如果BS1和BS2采用最小均方误差（MMSE）接收机，且在BS1处上述两个干扰信号
Figure BDA00002425561700076
和
Figure BDA00002425561700077
的相位是一致的，也即在BS1处实现干扰对齐；在BS2处上述两个干扰信号
Figure BDA00002425561700078
和
Figure BDA00002425561700079
的相位也是一致的，也即在BS2处实现干扰对齐，则可以提高接收端BS1和BS2的信干噪比（SINR）。这主要是因为干扰对齐后，由于干扰空间缩小了，MMSE接收机在进行后处理寻找最优后处理矩阵的自由度扩大了，从而可以达到提高MMSE接收机的处理后SINR的目的。
基于以上研究，在本发明的实施例中中继节点的编码矩阵的设计规则就是实现BS1和BS2处的干扰对齐，即针对BS1的接收信号，令
Figure BDA000024255617000710
同理，针对BS2的接收信号，令
这样，在已知BS1和UE2之间的信道条件
Figure BDA000024255617000712
BS2和UE1之间的信道条件中继节点和UE1之间的信道条件
Figure BDA000024255617000714
中继节点和UE2之间的信道条件
Figure BDA000024255617000715
BS1和中继节点之间的信道条件
Figure BDA000024255617000716
以及BS2和中继节点之间的信道条件的情况下，即可根据上述公式（6）和（7）求解出中继节点的预编码矩阵M。
基于以上原则，本发明的实施例提出了一种信号处理方法。图2显示了本发明实施例所述的信号处理方法流程。如图2所示，该信号处理方法主要包括如下步骤：
步骤201，中继节点根据第一基站和第二移动终端之间的信道条件
Figure BDA000024255617000718
第二基站和第一移动终端之间的信道条件
Figure BDA000024255617000719
中继节点和第一移动终端之间的信道条件
Figure BDA000024255617000720
中继节点和第二移动终端之间的信道条件
Figure BDA000024255617000721
第一基站和中继节点之间的信道条件
Figure BDA000024255617000722
以及第二基站和中继节点之间的信道条件
Figure BDA000024255617000723
求解自身的预编码矩阵；
其中，该步骤所述的求解具体包括中继节点根据上述公式（6）和（7）求解自身的预编码矩阵；
步骤202、中继节点根据自身的预编码矩阵对在上一时隙节收到的来自第一移动终端和第二移动终端的混合信号进行预编码处理；
步骤203、中继节点将经过预编码处理后的混合信号发送至第一基站和第二基站。
在这种情况下，第一基站和第二基站只需要一个简单的MMSE接收，就可以得到自身想要的信号。
具体而言，经过中继节点的预编码处理，第一基站接收到的信号可以用如下的公式（8）表示：
Figure BDA00002425561700081
这样，可以确定第一基站的后处理矩阵为：其中，
Figure BDA00002425561700083
N1 H分别代表对矩阵H1，G1，N1求转置运算；()-1代表对括号内的矩阵求逆运算。
同理，经过中继节点的预编码处理，第二基站接收到的信号可以用如下的公式（9）表示：
Figure BDA00002425561700084
这样，可以确定第二基站的后处理矩阵为：其中，
Figure BDA00002425561700086
N2 H分别代表对矩阵H2，G2，N2求转置运算；()-1代表对括号内的矩阵求逆运算。
此后，第一基站和第二基站可以分别根据通过公式（8）和（9）确定的后处理矩阵对所接收的信号进行后处理，得到自身想要的信号。至此，整个上行通信过程完成。
下面将给出求解中继节点预编码矩阵的一个具体实例。为了简单起见，先假设第一移动终端和第二移动终端上各安装了一根天线，中继节点上安装两根天线，第一基站和第二基站上各安装了两根天线。在这种情况下，令则根据上述公式（6）可以得出 V 2 = ( H B 1 R ) - 1 H B 1 U 2 / norm ( ( H B 1 R ) - 1 H B 1 U 2 ) . 令
Figure BDA00002425561700089
则根据上述公式（7）可以得出 V 1 = ( H B 2 R ) - 1 H B 2 U 1 / norm ( ( H B 2 R ) - 1 H B 2 U 1 ) . 其中，norm()为求括号内矩阵范数的运算。
此时，令 M = m 1 m 2 m 3 m 4 , 由于
Figure BDA00002425561700092
且则可以进一步得到： m 1 m 2 m 3 m 4 H RU 1 ( 1 ) H RU 1 ( 2 ) H RU 2 ( 1 ) H RU 2 ( 2 ) = H RU 1 ( 1 ) H RU 1 ( 2 ) 0 0 0 0 H RU 1 ( 1 ) H RU 1 ( 2 ) H RU 2 ( 1 ) H RU 2 ( 2 ) 0 0 0 0 H RU 2 ( 1 ) H RU 2 ( 2 ) m 1 m 2 m 3 m 4 = V 1 V 2 - - - ( 10 ) . 在这种情况下，通过求解公式（10）即可得到中继节点的预编码矩阵M。其中，和
Figure BDA00002425561700096
为中继节点和第一移动终端之间在第一时隙和第二时隙的信道条件，
Figure BDA00002425561700097
和
Figure BDA00002425561700098
为中继节点和第二移动终端之间在第一时隙和第二时隙的信道条件。
对应上述方法，本发明的实施例还提出了实现上述信号处理方法的中继节点，其内部结构如图3所示，主要包括：
预编码矩阵确定单元301，用于根据第一基站和第二移动终端之间的信道条件
Figure BDA00002425561700099
第二基站和第一移动终端之间的信道条件
Figure BDA000024255617000910
中继节点和第一移动终端之间的信道条件
Figure BDA000024255617000911
中继节点和第二移动终端之间的信道条件
Figure BDA000024255617000912
第一基站和中继节点之间的信道条件
Figure BDA000024255617000913
以及第二基站和中继节点之间的信道条件
Figure BDA000024255617000914
求解自身的预编码矩阵；
具体而言，上述预编码矩阵确定单元301根据上述公式（6）和（7）求解自身的预编码矩阵；
处理单元302，用于根据自身的预编码矩阵对在上一时隙节收到的来自第一移动终端和第二移动终端的混合信号进行预编码处理；以及
发送单元303，用于将经过预编码处理后的混合信号发送至第一基站和第二基站。
如前所述，由于在基站测实现干扰对齐后，干扰空间缩小了，MMSE接收机在进行后处理寻找最优后处理矩阵的自由度扩大了，从而可以提高MMSE接收机的处理后SINR，有效解决基站处的干扰问题，提高系统的容量。
需要说明的是，上述信号处理方法可以应用在中继节点是半双工的工作方式下，也可以应用在中继节点是全双工的工作方式下。
特别需要说明的是，在半双工工作方式下，中继节点在第一、第三、第五等奇数时隙接收来自第一移动终端和第二移动终端的混合信号，而在第二、第四、第六等偶数时隙对于自身在第一、第三、第五等时隙接收来自第一移动终端和第二移动终端的混合信号进行预编码处理，然后再发送出去。由于在第二、第四、第六等偶数时隙第一移动终端和第二移动终端仍然在发送新的信号，因此，在这种信号发送方式下，我们发现，第一移动终端和第二移动终端在第一、第三、第五等奇数时隙发送的信号将被发送两次（其中第二次是由中继节点转发的），而第一移动终端和第二移动终端在第二、第四、第六等偶数时隙发送的信号将只被发送一次。这样就会造成第一移动终端和第二移动终端在奇数时隙上发送的信号和在偶数时隙上发送的信号的可靠性不相等。
为了克服这个问题，本发明实施例所述的信号处理方法可以进一步包括如下的步骤：第一移动终端和第二移动终端在发送信号之前，首先对待在奇数时隙上发送的信号和待在下一个偶数时隙上发送的信号进行预编码处理，例如正交处理。
具体而言，可以采用如下公式（11）和（12）所示的预编码处理：
X i U 1 X i + 1 U 1 = j 1 / 2 1 / 2 s i U 1 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 U 1 - - - ( 11 )
X i U 2 X i + 1 U 2 = j 1 / 2 1 / 2 s i U 2 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 U 2 - - - ( 12 )
其中，i为奇数代表奇数时隙；i+1代表下一个偶数时隙；
Figure BDA00002425561700103
代表第一移动终端在奇数时隙待发送的信号；
Figure BDA00002425561700104
代表第一移动终端在下一个偶数时隙待发送的信号；
Figure BDA00002425561700105
代表第一移动终端在奇数时隙实际发送的信号（预编码后的信号）；
Figure BDA00002425561700106
代表第一移动终端在下一个偶数时隙实际发送的信号（预编码后的信号）；
Figure BDA00002425561700107
代表第二移动终端在奇数时隙待发送的信号；代表第二移动终端在下一个偶数时隙待发送的信号；
Figure BDA00002425561700109
代表第二移动终端在奇数时隙实际发送的信号（预编码后的信号）；
Figure BDA000024255617001010
代表第二移动终端在下一个偶数时隙实际发送的信号（预编码后的信号）。
对应上述方法，本发明的实施例还提供了一种移动终端，其内部结构如图4所示，主要包括：
预编码处理单元401，用于对待在奇数时隙上发送的信号和待在下一个偶数时隙上发送的信号进行预编码处理，得到实际在奇数时隙和在下一个偶数时隙上发送的信号；以及
发送单元402，用于发送上述实际在奇数时隙和在下一个偶数时隙上发送的信号。
本领域的技术人员可以理解，通过上述移动终端预编码处理后无论是待在奇数时隙上发送的信号还是待在偶数时隙上发送的信号都被发送了两次，因此，可以有效解决在奇数时隙上发送的信号和在偶数时隙上发送的信号的可靠性不相等的问题。
另外，如前所述，由于本发明实施例所提供的信号处理方法和装置可以在基站侧实现干扰对齐，使得基站侧的干扰空间缩小了，基站在进行MMSE后处理寻找最优后处理矩阵的自由度扩大了，从而可以提高基站侧接收机的处理后SINR，有效解决基站处的干扰问题，提高系统的容量。
由于图1给出的拓扑结构是一个完全对称的拓扑结构，因此，从理论上本方法可以完全适用于下行通信。下面就简要描述在上行、下行通信中应用上述信号处理方法的具体示例，如图5所示，主要包括如下步骤：
步骤201，中继节点根据第一基站和第二移动终端之间的信道条件
Figure BDA00002425561700111
第二基站和第一移动终端之间的信道条件
Figure BDA00002425561700112
中继节点和第一移动终端之间的信道条件中继节点和第二移动终端之间的信道条件第一基站和中继节点之间的信道条件
Figure BDA00002425561700115
以及第二基站和中继节点之间的信道条件
Figure BDA00002425561700116
求解自身的预编码矩阵；
其中，该步骤所述的求解具体包括中继节点根据上述公式（6）和（7）求解自身的预编码矩阵；
步骤502、中继节点根据自身的预编码矩阵对在上一时隙节收到的来自第一发送端和第二发送端的混合信号进行预编码处理；
其中，对于上行通信，第一发送端和第二发送端为第一移动终端和第二移动终端；而对于下行通信，第一发送端和第二发送端为第一基站和第二基站；
步骤503、中继节点将经过预编码处理后的混合信号发送至第一接受端和第二接收端。
其中，对于上行通信，第一接收端和第二接收端为第一基站和第二基站；而对于下行通信，第一接收端和第二接收端为第一移动终端和第二移动终端。
在这种情况下，第一接收端和第二接收端只需要一个简单的MMSE接收，就可以得到自身想要的信号。
相对应的，本发明的实施例提出的实现上述信号处理方法的中继节点可以包括：
预编码矩阵确定单元301，用于根据第一基站和第二移动终端之间的信道条件第二基站和第一移动终端之间的信道条件中继节点和第一移动终端之间的信道条件
Figure BDA00002425561700119
中继节点和第二移动终端之间的信道条件第一基站和中继节点之间的信道条件
Figure BDA000024255617001111
以及第二基站和中继节点之间的信道条件
Figure BDA000024255617001112
求解自身的预编码矩阵；
具体而言，上述预编码矩阵确定单元301根据上述公式（6）和（7）求解自身的预编码矩阵；
处理单元，用于根据自身的预编码矩阵对在上一时隙节收到的来自第一发送端和第二发送端的混合信号进行预编码处理；
其中，对于上行通信，第一发送端和第二发送端为第一移动终端和第二移动终端；而对于下行通信，第一发送端和第二发送端为第一基站和第二基站；
发送单元，用于将经过预编码处理后的混合信号发送至第一接收端和第二接收端。
其中，对于上行通信，第一接收端和第二接收端为第一基站和第二基站；而对于下行通信，第一接收端和第二接收端为第一移动终端和第二移动终端。
同样，在中继节点采用半双工方式工作时，为了克服第一发送端和第二发送端在奇数时隙上发送的信号和在偶数时隙上发送的信号的可靠性不相等。这个问题，第一发送端和第二发送端在发送信号之前，首先可对待在奇数时隙上发送的信号和待在下一个偶数时隙上发送的信号进行预编码处理。具体对于下行通信过程，第一基站和第二基站在发送信号之前，首先对待在奇数时隙上发送的信号和待在下一个偶数时隙上发送的信号进行预编码处理，例如，如下述公式（13）和（14）所示的正交处理：
X i B 1 X i + 1 B 1 = j 1 / 2 1 / 2 s i B 1 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 B 1 - - - ( 13 )
X i B 2 X i + 1 B 2 = j 1 / 2 1 / 2 s i B 2 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 B 2 - - - ( 14 )
其中，i为奇数代表奇数时隙；i+1代表下一个偶数时隙；
Figure BDA00002425561700123
代表第一基站在奇数时隙待发送的信号；
Figure BDA00002425561700124
代表第一基站在下一个偶数时隙待发送的信号；
Figure BDA00002425561700125
代表第一基站在奇数时隙实际发送的信号（预编码后的信号）；代表第一基站在下一个偶数时隙实际发送的信号（预编码后的信号）；
Figure BDA00002425561700127
代表第二基站在奇数时隙待发送的信号；
Figure BDA00002425561700128
代表第二基站在下一个偶数时隙待发送的信号；
Figure BDA00002425561700129
代表第二基站在奇数时隙实际发送的信号（预编码后的信号）；代表第二基站在下一个偶数时隙实际发送的信号（预编码后的信号）。
对应上述方法，本发明的实施例还提供了一种基站，其内部结构也可如图4所示，主要包括：
预编码处理单元401，用于对待在奇数时隙上发送的信号和待在下一个偶数时隙上发送的信号进行预编码处理，得到实际在奇数时隙和在下一个偶数时隙上发送的信号；以及
发送单元402，用于发送上述实际在奇数时隙和在下一个偶数时隙上发送的信号。
本领域的技术人员可以理解，通过上述基站预编码处理后无论是待在奇数时隙上发送的信号还是待在偶数时隙上发送的信号都被发送了两次，因此，可以有效解决在奇数时隙上发送的信号和在偶数时隙上发送的信号的可靠性不相等的问题。
如前所述，上述信号处理方法和装置可以在基站侧或移动终端侧实现干扰对齐，使得基站侧或移动终端侧的干扰空间缩小了，基站或移动终端在进行MMSE后处理寻找最优后处理矩阵的自由度扩大了，从而可以提高基站侧或移动终端侧接收机的处理后SINR，有效解决基站处的干扰问题，提高系统的容量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (13)

1.一种信号处理方法，其特征在于，包括：
中继节点根据第一基站和第二移动终端之间的信道条件，第二基站和第一移动终端之间的信道条件，中继节点和第一移动终端之间的信道条件，中继节点和第二移动终端之间的信道条件，第一基站和中继节点之间的信道条件以及第二基站和中继节点之间的信道条件求解自身的预编码矩阵；
中继节点根据自身的预编码矩阵对在上一时隙节收到的来自第一发送端和第二发送端的混合信号进行预编码处理；
中继节点将经过预编码处理后的混合信号发送至第一接收端和第二接收端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，求解自身的预编码矩阵包括：中继节点根据如下公式求解自身的预编码矩阵M：
H B 1 U 2 = H B 1 R MH R U 2
H B 2 U 1 = H B 2 R MH R U 1
其中，
Figure FDA00002425561600013
为第一基站和第二移动终端之间的信道条件，为第二基站和第一移动终端之间的信道条件，
Figure FDA00002425561600015
为第一基站和中继节点之间的信道条件，
Figure FDA00002425561600016
为第二基站和中继节点之间的信道条件，
Figure FDA00002425561600017
为中继节点和第一移动终端之间的信道条件，
Figure FDA00002425561600018
为中继节点和第二移动终端之间的信道条件。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第一移动终端和第二移动终端上各安装了一根天线，中继节点上安装两根天线，第一基站和第二基站上各安装了两根天线；令 M = m 1 m 2 m 3 m 4 , 则中继节点可以根据如下公式求解其自身的预编码矩阵： m 1 m 2 m 3 m 4 H RU 1 ( 1 ) H RU 1 ( 2 ) H RU 2 ( 1 ) H RU 2 ( 2 ) = H RU 1 ( 1 ) H RU 1 ( 2 ) 0 0 0 0 H RU 1 ( 1 ) H RU 1 ( 2 ) H RU 2 ( 1 ) H RU 2 ( 2 ) 0 0 0 0 H RU 2 ( 1 ) H RU 2 ( 2 ) m 1 m 2 m 3 m 4 = V 1 V 2 ,
V 1 = ( H B 2 R ) - 1 H B 2 U 1 / norm ( ( H B 2 R ) - 1 H B 2 U 1 ) ,
V 2 = ( H B 1 R ) - 1 H B 1 U 2 / norm ( ( H B 1 R ) - 1 H B 1 U 2 ) ,
其中，
Figure FDA000024255616000113
和
Figure FDA000024255616000114
为中继节点和第一移动终端之间在第一时隙和第二时隙的信道条件，
Figure FDA00002425561600021
和
Figure FDA00002425561600022
为中继节点和第二移动终端之间在第一时隙和第二时隙的信道条件。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中继节点采用半双工方式工作，则所述方法进一步包括：第一发送端和第二发送端在发送信号之前，首先对待在奇数时隙上发送的信号和待在下一个偶数时隙上发送的信号进行预编码处理。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
对于上行通信，所述第一发送端为第一移动终端；所述第二发送端为第二移动终端；所述第一接收端为第一基站；所述第二接收端为第二基站；
对于下行通信，所述第一发送端为第一基站；所述第二发送端为第二基站；所述第一接收端为第一移动终端；所述第二接收端为第二移动终端。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述第一发送端为第一移动终端；所述第二发送端为第二移动终端；所述第一接收端为第一基站；所述第二接收端为第二基站；
所述预编码处理包括：根据如下公式对待在奇数时隙上发送的信号和待在下一个偶数时隙上发送的信号进行预编码处理：
X i U 1 X i + 1 U 1 = j 1 / 2 1 / 2 s i U 1 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 U 1
X i U 2 X i + 1 U 2 = j 1 / 2 1 / 2 s i U 2 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 U 2
其中，i为奇数代表奇数时隙；i+1代表下一个偶数时隙；
Figure FDA00002425561600025
代表第一移动终端在奇数时隙待发送的信号；代表第一移动终端在下一个偶数时隙待发送的信号；
Figure FDA00002425561600027
代表第一移动终端在奇数时隙实际发送的信号；代表第一移动终端在下一个偶数时隙实际发送的信号；
Figure FDA00002425561600029
代表第二移动终端在奇数时隙待发送的信号；
Figure FDA000024255616000210
代表第二移动终端在下一个偶数时隙待发送的信号；代表第二移动终端在奇数时隙实际发送的信号；
Figure FDA000024255616000212
代表第二移动终端在下一个偶数时隙实际发送的信号。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述第一发送端为第一基站；所述第二发送端为第二基站；所述第一接收端为第一移动终端；所述第二接收端为第二移动终端。
所述预编码处理包括：根据如下公式对待在奇数时隙上发送的信号和待在下一个偶数时隙上发送的信号进行预编码处理：
X i B 1 X i + 1 B 1 = j 1 / 2 1 / 2 s i B 1 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 B 1
X i B 2 X i + 1 B 2 = j 1 / 2 1 / 2 s i B 2 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 B 2
其中，i为奇数代表奇数时隙；i+1代表下一个偶数时隙；
Figure FDA00002425561600033
代表第一基站在奇数时隙待发送的信号；
Figure FDA00002425561600034
代表第一基站在下一个偶数时隙待发送的信号；
Figure FDA00002425561600035
代表第一基站在奇数时隙实际发送的信号；
Figure FDA00002425561600036
代表第一基站在下一个偶数时隙实际发送的信号；代表第二基站在奇数时隙待发送的信号；代表第二基站在下一个偶数时隙待发送的信号；
Figure FDA00002425561600039
代表第二基站在奇数时隙实际发送的信号；
Figure FDA000024255616000310
代表第二基站在下一个偶数时隙实际发送的信号。
8.一种中继节点，其特征在于，包括：
预编码矩阵确定单元，用于根据第一基站和第二移动终端之间的信道条件，第二基站和第一移动终端之间的信道条件，中继节点和第一移动终端之间的信道条件，中继节点和第二移动终端之间的信道条件，第一基站和中继节点之间的信道条件以及第二基站和中继节点之间的信道条件求解自身的预编码矩阵；
处理单元，用于根据自身的预编码矩阵对在上一时隙节收到的来自第一发送端和第二发送端的混合信号进行预编码处理；以及
发送单元，用于将经过预编码处理后的混合信号发送至第一接收端和第二接收端。
9.根据权利要求8所述的中继节点，其特征在于，预编码矩阵确定单元根据如下公式求解自身的预编码矩阵M：
H B 1 U 2 = H B 1 R MH R U 2
H B 2 U 1 = H B 2 R MH R U 1
其中，为第一基站和第二移动终端之间的信道条件，
Figure FDA000024255616000314
为第二基站和第一移动终端之间的信道条件，为第一基站和中继节点之间的信道条件，
Figure FDA000024255616000316
为第二基站和中继节点之间的信道条件，为中继节点和第一移动终端之间的信道条件，
Figure FDA00002425561600041
为中继节点和第二移动终端之间的信道条件。
10.一种移动终端，其特征在于，包括：
预编码处理单元，用于对待在奇数时隙上发送的信号和待在下一个偶数时隙上发送的信号进行预编码处理，得到实际在奇数时隙和在下一个偶数时隙上发送的信号；以及
发送单元，用于发送上述实际在奇数时隙和在下一个偶数时隙上发送的信号。
11.根据权利要求10所述的移动终端，其特征在于，所述预编码处理单元根据如下公式对待在奇数时隙上发送的信号和待在下一个偶数时隙上发送的信号进行预编码处理：
X i U 1 X i + 1 U 1 = j 1 / 2 1 / 2 s i U 1 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 U 1
X i U 2 X i + 1 U 2 = j 1 / 2 1 / 2 s i U 2 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 U 2
其中，i为奇数代表奇数时隙；i+1代表下一个偶数时隙；
Figure FDA00002425561600044
代表第一移动终端在奇数时隙待发送的信号；
Figure FDA00002425561600045
代表第一移动终端在下一个偶数时隙待发送的信号；
Figure FDA00002425561600046
代表第一移动终端在奇数时隙实际发送的信号；
Figure FDA00002425561600047
代表第一移动终端在下一个偶数时隙实际发送的信号；
Figure FDA00002425561600048
代表第二移动终端在奇数时隙待发送的信号；
Figure FDA00002425561600049
代表第二移动终端在下一个偶数时隙待发送的信号；
Figure FDA000024255616000410
代表第二移动终端在奇数时隙实际发送的信号；
Figure FDA000024255616000411
代表第二移动终端在下一个偶数时隙实际发送的信号。
12.一种基站，其特征在于，包括：
预编码处理单元，用于对待在奇数时隙上发送的信号和待在下一个偶数时隙上发送的信号进行预编码处理，得到实际在奇数时隙和在下一个偶数时隙上发送的信号；以及
发送单元，用于发送上述实际在奇数时隙和在下一个偶数时隙上发送的信号。
13.根据权利要求12所述的移动终端，其特征在于，所述预编码处理单元根据如下公式对待在奇数时隙上发送的信号和待在下一个偶数时隙上发送的信号进行预编码处理：
X i B 1 X i + 1 B 1 = j 1 / 2 1 / 2 s i B 1 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 B 1
X i B 2 X i + 1 B 2 = j 1 / 2 1 / 2 s i B 2 + 1 / 2 - 1 / 2 s i + 1 B 2
其中，i为奇数代表奇数时隙；i+1代表下一个偶数时隙；
Figure FDA00002425561600053
代表第一基站在奇数时隙待发送的信号；
Figure FDA00002425561600054
代表第一基站在下一个偶数时隙待发送的信号；
Figure FDA00002425561600055
代表第一基站在奇数时隙实际发送的信号；
Figure FDA00002425561600056
代表第一基站在下一个偶数时隙实际发送的信号；
Figure FDA00002425561600057
代表第二基站在奇数时隙待发送的信号；代表第二基站在下一个偶数时隙待发送的信号；
Figure FDA00002425561600059
代表第二基站在奇数时隙实际发送的信号；
Figure FDA000024255616000510
代表第二基站在下一个偶数时隙实际发送的信号。
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