1.一种用于MIMO通信系统的信号发送及接收方法,其特征在于,包括:信号发送:
将发射天线分为主动式天线与被动式天线,且一根主动式天线与多根被动式天线相匹配,使得每一根被动式天线可反向散射与其匹配的主动式天线的射频信号;其中,主动式天线配置完备的发射电路,可将发送信息转换为射频信号直接发送;被动式天线通过调节自身的阻抗来反向散射来自于主动式天线的射频信号,以实现信号发送,所述被动式天线所有阻抗的集合代表该被动式天线要传输的符号;
发送信息通过主动式天线及与该主动式天线相匹配的被动式天线进行发送,设主动式天线发送的信号为s(n),被动式天线发送的信号为c(n),则被动式天线反向散射的信号为αs(n)c(n),α为被动式天线的反射系数,c(n)由被动式天线的阻抗进行调节;
信号接收:
接收天线同时接收到主动式天线和与该主动式天线匹配的被动式天线的反向散射信号,接收机通过线性检测器算法或干扰抵消检测算法检测主动式天线发送的信号和被动式天线发送的信号。
2.根据权利要求1所述的一种用于MIMO通信系统的信号发送及接收方法,其特征在于,所述信号发送和接收的具体方法为:假设共有K根发送天线,将其中一根设置为主动式天线,其余为被动式天线,且被动式天线发送符号的周期为主动式天线发送符号周期的L倍,L≥1,利用被动式天线实现空间多路复用,即每个独立天线各自发送独立信息,被动式天线k在第n个周期上的发送信号为ck(n),k=1,2,…,K-1,n=0,1,…N-1,主动式天线发送的信号为sl(n),l=0,1,…,L-1,则被动式天线k在第n个周期上反向散射的信号为αksl(n)ck(n);在第n个ck(n)的符号周期,第m根接收天线接收到的第l个信号为其中,Ps为主动式天线发送信号的功率,h0,m为主动式天线和接收机第m根天线的信道衰减系数,fk,m为第k根被动式天线和接收机第m根天线的信道衰减系数,αk是第k根被动式天线的反射系数,um,l(n)服从均值为零,功率为σ2的循环对称复高斯分布,即um,l(n)与信号s(n)和ck(n)独立。
3.根据权利要求2所述的一种用于MIMO通信系统的信号发送及接收方法,其特征在于,所述接收机通过线性检测器算法检测接收的信号,则具体方法为:设接收机接收到的信号表示为:
其中yl(n)=[y0,l(n),y1,l(n),…,yM-1,l(n)]T,xl(n)=[sl(n),sl(n)c1(n),…,sl(n)cK-1(n)]T,h0、hk分别为直接链路和被动式MIMO链路的信道响应,h0=[h0,0,h0,1,…,h0,M-1]T,hk=αk[fk,0,fk,1,…,fk,M-1]T,信道矩阵为 其中信道信息可以通过导频信号得到,噪声为ul(n)=[u0,l(n),u1,l(n),…,uM-1,l(n)]T;
令 表示块信道矩阵,传输信号矩阵为
为噪声向量,
并且 则接收信号可以写作:
接收信号经过线性检测器之后为:
其中T=diag{T0,T1,…,TL-1}∈CKL×ML为检测矩阵,在不同的检测器下Tl有不同的表达式:在经过线性检测器后,根据下面表达式估计出发送端天线信号:其中 并且 为主
动式天线发送信号sl(n)所有调制元素的集合, 表示 的第(k+1)行元素, 为被动式天线发送信号ck(n)所有调制元素的集合。
4.根据权利要求2所述的一种用于MIMO通信系统的信号发送及接收方法,其特征在于,所述接收机通过干扰抵消检测算法检测接收的信号,则具体方法为:a、设接收机接收到的信号表示为:
其中yl(n)=[y0,l(n),y1,l(n),…,yM-1,l(n)]T,xl(n)=[sl(n),sl(n)c1(n),…,sl(n)cK-1(n)]T,h0、hk分别为直接链路和被动式MIMO链路的信道响应,h0=[h0,0,h0,1,…,h0,M-1]T,hk=αk[fk,0,fk,1,…,fk,M-1]T,信道矩阵为 其中信道信息可以通过导频信号得到,噪声为ul(n)=[u0,l(n),u1,l(n),…,uM-1,l(n)]T;
令 表示块信道矩阵,传输信号矩阵为
为噪声向量,
并且 则接收信号可以写作:
接收信号经过线性检测器之后为:
其中T=diag{T0,T1,…,TL-1}∈CKL×ML为检测矩阵,在不同的检测器下Tl有不同的表达式:在经过线性检测器后,根据下面表达式估计出主动式天线信号:为主动式天线发送信号sl(n)所有调制元素的集合, 表示 的第(k+1)行元素;
b、在估计出主动式天线发送信号 后,从接收信号yl(n)中减去 得到下面的中间信号,
然后,使用MMSE检测器估计被动式天线信号ck(n),k=1,…,K-1,即:其中
被动式天线发送信号ck(n)通过下面的表达式估计出来:其中 是 的第k个元素;
c、重新估计主动式天线发送信号sl(n):将接收机的接收信号写为,
根据步骤b得到的被动式天线信号ck(n),辅助估计主动式天线发送信号sl(n),sl(n)通过下面的表达式估计:其中
d、重复步骤b和c,直到检测到的sl(n)和ck(n)趋于稳定为止。
5.根据权利要求1所述的一种用于MIMO通信系统的信号发送及接收方法,其特征在于,所述信号发送和接收的具体方法为:假设共有K根发送天线,将其中一根设置为主动式天线,其余为被动式天线,且被动式天线发送符号的周期为主动式天线发送符号周期的L倍,L≥1,被动式天采用空时编码方案发送符号;设定K=3,第1个ck(n)的符号周期,第m根接收天线接收到的第l个信号为第2个符号周期,接收信号为将上述两式合并为如下
则接收机接收到的信号公式为:
其中,Ps为主动式天线发送信号的功率,h0,m为主动式天线和接收机第m根天线的信道衰减系数,fk,m为第k根被动式天线和接收机第m根天线的信道衰减系数,αk是第k根被动式天线的反射系数,um,l(n)服从均值为零,功率为σ2的循环对称复高斯分布,即um,l(n)与信号s(n)和ck(n)独立。
6.根据权利要求5所述的一种用于MIMO通信系统的信号发送及接收方法,其特征在于,所述接收机通过干扰抵消检测算法检测接收的信号,则具体方法为:a、设接收机接收到的信号表示为:
其中yl(n)=[y0,l(n),y1,l(n),…,yM-1,l(n)]T,xl(n)=[sl(n),sl(n)c1(n),…,sl(n)cK-1(n)]T,h0、hk分别为直接链路和被动式MIMO链路的信道响应,h0=[h0,0,h0,1,…,h0,M-1]T,hk=αk[fk,0,fk,1,…,fk,M-1]T,信道矩阵为 其中信道信息可以通过导频信号得到,噪声为ul(n)=[u0,l(n),u1,l(n),…,uM-1,l(n)]T;
令 表示块信道矩阵,传输信号矩阵为
为噪声向量,
并且 则接收信号可以写作:
接收信号经过线性检测器之后为:
其中T=diag{T0,T1,…,TL-1}∈CKL×ML为检测矩阵,在不同的检测器下Tl有不同的表达式:在经过线性检测器后,根据下面表达式估计出主动式天线信号:为主动式天线发送信号sl(n)所有调制元素的集合, 表示 的第(k+1)行元素;
b、在估计出主动式天线发送信号 后,从接收信号yl(n)中减去 得到下面的中间信号,
定义
得到
T
其中Δ(n)=[Δ0(n),Δ1(n),…,ΔL-1(n)] ,Δl(n)代表估计主动式天线发送信号sl(n)造成的误差,令由于
当主动式天线发送信号sl(n)采用等幅调制时, 被动式天线发送信号ck(n),k=1,2通过下面的表达式估计出来,其中 是 的第k个元素,根据被动式天线发送信号ck(n),k=1,2的编码方式可以解码出
c、重新估计主动式天线发送信号sl(n):将接收机的接收信号写为:
在步骤b中估计出了被动式天线信号ck(n),采用估计出的信号ck(n)辅助估计主动式天线发送信号sl(n):其中
d、重复步骤b和c,直到检测到的sl(n)和ck(n)趋于稳定。