CN106936533A - 一种无线信号传输方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种无线信号传输方法及系统，该方法包括：获取原始信号；利用根据用户数量确定出的权重可变斜对角矩阵，对原始信号进行编码，得到待传输编码信号；将待传输编码信号通过目标信道向信号接收端进行传输；利用根据与目标信道相关的信息获取情况确定出的解扰矩阵，对信号接收端接收到的信号进行解扰处理。可见，本申请在向接收端发送信号之前，先利用根据用户数量确定出的权重可变斜对角矩阵对原始信号进行编码，这样可以有效地减少编码过程中所需要的计算量，也有利于减少后续进行解扰处理时的计算量，由此可实现进一步降低通信成本以及通信时间的目的。

Description

一种无线信号传输方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种无线信号传输方法及系统。

背景技术

在现有的无线通信技术中，通常需要预先对信号进行编码，然后利用相应的信道将编码后的信号传输至相应的接收端，接着在接收端对接收到的信号进行解扰。然而，现有的信号编码以及解扰过程均需要依赖非常复杂的计算，从而使得整个通信过程所需的成本过高以及所需的时间过长。

综上所述可以看出，如何降低通信成本以及通信时间是目前有待进一步解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无线信号传输方法及系统，有利于进一步降低通信成本以及通信时间。其具体方案如下：

一种无线信号传输方法，包括：

获取原始信号；

利用根据用户数量确定出的权重可变斜对角矩阵，对所述原始信号进行编码，得到待传输编码信号；

将所述待传输编码信号通过目标信道向信号接收端进行传输；

利用根据与所述目标信道相关的信息获取情况确定出的解扰矩阵，对所述信号接收端接收到的信号进行解扰处理。

可选的，所述权重可变斜对角矩阵为：

式中，M＝2N表示用户数量，[J]_n表示大小为N×N的权重可变斜对角子矩阵，其中，n∈{1,2,...,M}，并且有|J₁|²＝|J₂|²＝...＝|J_M|²，每个权重可变斜对角子矩阵需满足tr([J_i]^H[J_j])＝0，其中，tr表示矩阵求迹运算符，i,j∈{1,2,....,M}，并且i≠j。

可选的，在所述目标信道的信道矩阵以及用户之间的干扰系数均可获取到的情况下，所述解扰矩阵为：

其中，

并且，

式中，表示矩阵直积运算符号，H_tt表示从用户t到其接收端t的信道矩阵，ρ₁₂表示用户之间的干扰系数，并且P^r满足其中，[H]_2N表示在用户数量为M＝2N的情况下两用户对称互扰信道的线性扩展，P^r和P^c表示相应的转置矩阵，并且，[H]₂具体为：

可选的，在只能获取到所述目标信道的信道矩阵的情况下，所述解扰矩阵为：

可选的，在与所述目标信道的相关信息均无法获取到的情况下，所述解扰矩阵为：

本发明还相应公开了一种无线信号传输系统，包括：

信号获取模块，用于获取原始信号；

信号编码模块，用于利用根据用户数量确定出的权重可变斜对角矩阵，对所述原始信号进行编码，得到待传输编码信号；

信号传输模块，用于将所述待传输编码信号通过目标信道向信号接收端进行传输；

信号解扰模块，用于利用根据与所述目标信道相关的信息获取情况确定出的解扰矩阵，对所述信号接收端接收到的信号进行解扰处理。

可选的，所述权重可变斜对角矩阵为：

式中，M＝2N表示用户数量，[J]_n表示大小为N×N的权重可变斜对角子矩阵，其中，n∈{1,2,...,M}，并且有|J₁|²＝|J₂|²＝...＝|J_M|²，每个权重可变斜对角子矩阵需满足tr([J_i]^H[J_j])＝0，其中，tr表示矩阵求迹运算符，i,j∈{1,2,....,M}，并且i≠j。

可选的，在所述目标信道的信道矩阵以及用户之间的干扰系数均可获取到的情况下，所述解扰矩阵为：

其中，

并且，

式中，表示矩阵直积运算符号，H_tt表示从用户t到其接收端t的信道矩阵，ρ₁₂表示用户之间的干扰系数，并且P^r满足其中，[H]_2N表示在用户数量为M＝2N的情况下两用户对称互扰信道的线性扩展，P^r和P^c表示相应的转置矩阵，并且，[H]₂具体为：

可选的，在只能获取到所述目标信道的信道矩阵的情况下，所述解扰矩阵为：

可选的，在与所述目标信道的相关信息均无法获取到的情况下，所述解扰矩阵为：

本发明中，无线信号传输方法，包括：获取原始信号；利用根据用户数量确定出的权重可变斜对角矩阵，对原始信号进行编码，得到待传输编码信号；将待传输编码信号通过目标信道向信号接收端进行传输；利用根据与目标信道相关的信息获取情况确定出的解扰矩阵，对信号接收端接收到的信号进行解扰处理。

可见，本发明在向接收端发送信号之前，先利用根据用户数量确定出的权重可变斜对角矩阵对原始信号进行编码，这样可以有效地减少编码过程中所需要的计算量，也有利于减少后续进行解扰处理时的计算量，由此可实现进一步降低通信成本以及通信时间的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种无线信号传输方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种无线信号传输系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种无线信号传输方法，参见图1所示，该方法包括：

步骤S11：获取原始信号。

步骤S12：利用根据用户数量确定出的权重可变斜对角矩阵，对原始信号进行编码，得到待传输编码信号。

本实施例中，上述权重可变斜对角矩阵具体为：

式中，M＝2N表示用户数量，[J]_n表示大小为N×N的权重可变斜对角子矩阵，其中，n∈{1,2,...,M}，并且有|J₁|²＝|J₂|²＝...＝|J_M|²，每个权重可变斜对角子矩阵需满足tr([J_i]^H[J_j])＝0，其中，tr表示矩阵求迹运算符，i,j∈{1,2,....,M}，并且i≠j。另外，[J_i]^H中的H为共轭装置符号。

需要说明的是，现有技术在信号发送端对信号进行编码之前，通常需要事先获取到信道信息，并将信道信息反馈至信号发送端，在此基础上，信号发送端后续便会利用接收到的信道信息对信号进行编码处理，这样需要消耗较大的系统开销，复杂度较高。而在本发明实施例中，上述作为编码矩阵的权重可变斜对角矩阵中无需依赖信道信息，从而避免了由于信道信息的反馈而带来的额外开销，降低了复杂度。另外，上述权重可变斜对角矩阵中的权重可以根据用户数量以及调制方式进行具体的设定和优化。

本实施例中，由于上述权重可变斜对角矩阵的自身特性，使得很容易便可得到上述权重可变斜对角矩阵的逆矩阵，也即为：

相对于现有技术中需要花费大量的计算量来求解编码矩阵的逆矩阵的情况，本实施例由于采用的上述权重可变斜对角矩阵作为编码矩阵，从而可以避免编码矩阵的逆矩阵求解过程所带来的巨大计算量。也即，本实施例中，上述作为编码矩阵的权重可变斜对角矩阵的逆运算非常简单，具有计算量很低以及硬件实现开销低的优点。

步骤S13：将待传输编码信号通过目标信道向信号接收端进行传输。

步骤S14：利用根据与目标信道相关的信息获取情况确定出的解扰矩阵，对信号接收端接收到的信号进行解扰处理。

在一种具体实施方式中，如果目标信道的信道矩阵以及用户之间的干扰系数均可获取到，则上述解扰矩阵具体可以为：

其中，

并且，

式中，表示矩阵直积运算符号，H_tt表示从用户t到其接收端t的信道矩阵，ρ₁₂表示用户之间的干扰系数，并且P^r满足其中，[H]_2N表示在用户数量为M＝2N的情况下两用户对称互扰信道的线性扩展，P^r和P^c表示相应的转置矩阵，并且，[H]₂具体为：

设原始信号为X₁,X₂,X₃,...,X_M，则利用上述解扰矩阵进行解扰处理后得到的解扰信号具体为：

在另一种具体实施方式中，如果只能获取到目标信道的信道矩阵，则上述解扰矩阵具体可以为：

同样，设原始信号为X₁,X₂,X₃,...,X_M，则利用上述解扰矩阵进行解扰处理后得到的解扰信号具体为：

在又一种具体实施方式中，如果与目标信道的相关信息均无法获取到，则上述解扰矩阵具体可以为：

由上可见，在无法获取到目标信道的任何相关信息的情况下，本实施例依然可以对信号接收端接收到的信号进行解扰处理，并且解扰处理结果是相当可靠的。

同样，设原始信号为X₁,X₂,X₃,...,X_M，则利用上述解扰矩阵进行解扰处理后得到的解扰信号具体为：

由上可知，在本发明中，即便在缺少信道相关信息的情况下，本发明实施例依然能够实现对信号接收端接收到的信号进行解扰处理，并且可以得到较好的解扰效果以及较低的计算量。

可见，本发明实施例在向接收端发送信号之前，先利用根据用户数量确定出的权重可变斜对角矩阵对原始信号进行编码，这样可以有效地减少编码过程中所需要的计算量，也有利于减少后续进行解扰处理时的计算量，由此可实现进一步降低通信成本以及通信时间的目的。

相应的，本发明实施例还公开了一种无线信号传输系统，参见图2所示，该系统包括：

信号获取模块11，用于获取原始信号；

信号编码模块12，用于利用根据用户数量确定出的权重可变斜对角矩阵，对原始信号进行编码，得到待传输编码信号；

信号传输模块13，用于将待传输编码信号通过目标信道向信号接收端进行传输；

信号解扰模块14，用于利用根据与目标信道相关的信息获取情况确定出的解扰矩阵，对信号接收端接收到的信号进行解扰处理。

本实施例中，上述权重可变斜对角矩阵具体为：

式中，M＝2N表示用户数量，[J]_n表示大小为N×N的权重可变斜对角子矩阵，其中，n∈{1,2,...,M}，并且有|J₁|²＝|J₂|²＝...＝|J_M|²，每个权重可变斜对角子矩阵需满足tr([J_i]^H[J_j])＝0，其中，tr表示矩阵求迹运算符，i,j∈{1,2,....,M}，并且i≠j。

在一种具体实施方式中，如果目标信道的信道矩阵以及用户之间的干扰系数均可获取到，则上述解扰矩阵具体可以为：

其中，

并且，

式中，表示矩阵直积运算符号，H_tt表示从用户t到其接收端t的信道矩阵，ρ₁₂表示用户之间的干扰系数，并且P^r满足其中，[H]_2N表示在用户数量为M＝2N的情况下两用户对称互扰信道的线性扩展，P^r和P^c表示相应的转置矩阵，并且，[H]₂具体为：

在另一种具体实施方式中，如果只能获取到目标信道的信道矩阵，则上述解扰矩阵具体可以为：

在又一种具体实施方式中，如果在与目标信道的相关信息均无法获取到，则上述解扰矩阵具体可以为：

可见，本发明实施例在向接收端发送信号之前，先利用根据用户数量确定出的权重可变斜对角矩阵对原始信号进行编码，这样可以有效地减少编码过程中所需要的计算量，也有利于减少后续进行解扰处理时的计算量，由此可实现进一步降低通信成本以及通信时间的目的。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种无线信号传输方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种无线信号传输方法，其特征在于，包括：

获取原始信号；

利用根据用户数量确定出的权重可变斜对角矩阵，对所述原始信号进行编码，得到待传输编码信号；

将所述待传输编码信号通过目标信道向信号接收端进行传输；

利用根据与所述目标信道相关的信息获取情况确定出的解扰矩阵，对所述信号接收端接收到的信号进行解扰处理。

2.根据权利要求1所述的无线信号传输方法，其特征在于，所述权重可变斜对角矩阵为：

式中，M＝2N表示用户数量，[J]_n表示大小为N×N的权重可变斜对角子矩阵，其中，n∈{1,2,...,M}，并且有|J₁|²＝|J₂|²＝...＝|J_M|²，每个权重可变斜对角子矩阵需满足tr([J_i]^H[J_j])＝0，其中，tr表示矩阵求迹运算符，i,j∈{1,2,....,M}，并且i≠j。

3.根据权利要求2所述的无线信号传输方法，其特征在于，在所述目标信道的信道矩阵以及用户之间的干扰系数均可获取到的情况下，所述解扰矩阵为：

$(\left[\begin{array}{cc}{H_{11}}^H& 0\\ 0& {H_{22}}^H\end{array}\right]\⊗{\[I\]}_N)(A{{\[U\]}_2}^{-1}\⊗{\[I\]}_N)P^r;$

其中，

并且，

式中，表示矩阵直积运算符号，H_tt表示从用户t到其接收端t的信道矩阵，ρ₁₂表示用户之间的干扰系数，并且P^r满足其中，[H]_2N表示在用户数量为M＝2N的情况下两用户对称互扰信道的线性扩展，P^r和P^c表示相应的转置矩阵，并且，[H]₂具体为：

${\[H\]}_2=\left[\begin{array}{cc}{H}_{11}& {\mathrm{\ρ}}_{12}\\ {\mathrm{\ρ}}_{12}& H_{22}\end{array}\right].$

4.根据权利要求2所述的无线信号传输方法，其特征在于，在只能获取到所述目标信道的信道矩阵的情况下，所述解扰矩阵为：

$(\left[\begin{array}{cc}{H_{11}}^H& 0\\ 0& {H_{22}}^H\end{array}\right]\⊗{\[I\]}_N)({{\[J\]}_2}^H\⊗{\[I\]}_N)P^r.$

5.根据权利要求2所述的无线信号传输方法，其特征在于，在与所述目标信道的相关信息均无法获取到的情况下，所述解扰矩阵为：

$({{\[J\]}_2}^H\⊗{\[I\]}_N).$

6.一种无线信号传输系统，其特征在于，包括：

信号获取模块，用于获取原始信号；

信号编码模块，用于利用根据用户数量确定出的权重可变斜对角矩阵，对所述原始信号进行编码，得到待传输编码信号；

信号传输模块，用于将所述待传输编码信号通过目标信道向信号接收端进行传输；

信号解扰模块，用于利用根据与所述目标信道相关的信息获取情况确定出的解扰矩阵，对所述信号接收端接收到的信号进行解扰处理。

7.根据权利要求6所述的无线信号传输系统，其特征在于，所述权重可变斜对角矩阵为：

式中，M＝2N表示用户数量，[J]_n表示大小为N×N的权重可变斜对角子矩阵，其中，n∈{1,2,...,M}，并且有|J₁|²＝|J₂|²＝...＝|J_M|²，每个权重可变斜对角子矩阵需满足tr([J_i]^H[J_j])＝0，其中，tr表示矩阵求迹运算符，i,j∈{1,2,....,M}，并且i≠j。

8.根据权利要求7所述的无线信号传输系统，其特征在于，在所述目标信道的信道矩阵以及用户之间的干扰系数均可获取到的情况下，所述解扰矩阵为：

$(\left[\begin{array}{cc}{H_{11}}^H& 0\\ 0& {H_{22}}^H\end{array}\right]\⊗{\[I\]}_N)(A{{\[U\]}_2}^{-1}\⊗{\[I\]}_N)P^r;$

其中，

并且，

式中，表示矩阵直积运算符号，H_tt表示从用户t到其接收端t的信道矩阵，ρ₁₂表示用户之间的干扰系数，并且P^r满足其中，[H]_2N表示在用户数量为M＝2N的情况下两用户对称互扰信道的线性扩展，P^r和P^c表示相应的转置矩阵，并且，[H]₂具体为：

${\[H\]}_2=\left[\begin{array}{cc}{H}_{11}& {\mathrm{\ρ}}_{12}\\ {\mathrm{\ρ}}_{12}& H_{22}\end{array}\right].$

9.根据权利要求7所述的无线信号传输系统，其特征在于，在只能获取到所述目标信道的信道矩阵的情况下，所述解扰矩阵为：

$(\left[\begin{array}{cc}{H_{11}}^H& 0\\ 0& {H_{22}}^H\end{array}\right]\⊗{\[I\]}_N)({{\[J\]}_2}^H\⊗{\[I\]}_N)P^r.$

10.根据权利要求7所述的无线信号传输系统，其特征在于，在与所述目标信道的相关信息均无法获取到的情况下，所述解扰矩阵为：

$({{\[J\]}_2}^H\⊗{\[I\]}_N).$