CN111988247A - 一种基于信号虚拟分解的多址接入方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于信号虚拟分解的多址接入方法及其系统，其方案包括：系统中包含多个期望发射机、一个公共接收机以及一个萃取发射机，每个发射机根据与公共接收机之间的信道矩阵设计预编码向量且发射机之间共享信道状态信息和数据信息；所有发射机向公共接收机发送信号，使公共接收机从接收混合信号中恢复出多路相互正交信号的期望数据信息；期望发射机根据其希望发送的期望数据和实际发送的数据符号，以及萃取发射机的萃取信号设计滤波向量和期望数据增益，并将滤波向量和期望数据增益发送给公共接收机；公共接收机对混合信号进行滤波，根据期望数据增益恢复期望数据。从而实现公共接收机从接收混合信号中恢复出多路期望数据。

Description

一种基于信号虚拟分解的多址接入方法及其系统

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步主要涉及基于信号虚拟分解的多址接入方法，具体是一种基于信号虚拟分解的多址接入方法及其系统。

背景技术

多址将有限的通信资源在多个用户之间进行有效分配，以实现多用户通信，是无线通信领域的关键技术之一。不同的多址技术在不同维度上进行资源分配，例如频分多址(Frequency Division Multiple Access,FDMA)让不同的用户占用不同的频率信道进行通信；时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)让用户使用相同的频率信道，但在时间上进行时隙划分，并把不同的时隙分配给不同的用户通信；码分多址(Code DivisionMultiple Access,CDMA)让用户使用不同的码字，从而对不同的用户通信进行区分。随着移动通信技术的发展，新型的多址技术不断被提出。

针对5G的应用，研究人员提出了S.M.Riazul Islam,Nurilla Avazov,OctaviaA.Dobre et al.Power-Domain non-orthogonal multiple access(NOMA)in 5G systems:potentials and challenges.IEEE Communications Surveys&Tutorials,2017,19(2):721-742.(非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA))，A.Bayesteh,E.Yi,H.Nikopour,et al.Blind detection of SCMA for uplink grant-free multiple-access.International Symposium on Wireless Communications Systems(ISWCS),2014:26-29.(稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA))等技术。其中，NOMA在发射端采用正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术，但每个频率信道不再限制为只能分配给一个用户，即不同的用户可以共享相同的频率资源，因此不同用户的信号传输是非正交的，NOMA在接收端采用串行干扰消除(SuccessiveInterference Cancellation,SIC)进行数据恢复。NOMA显著提高了频谱资源利用率，但由于接收机采用SIC，增加了复杂度和处理时延。

常用的干扰管理方法包括迫零(Zero-Forcing,ZF)接收、干扰消除(InterferenceCancellation,IC)和干扰对齐(Interference Alignment,IA)等。但是，在现有的干扰管理方法设计中，干扰通常是作为影响通信质量的消极因素，需要通过资源分配或信号处理对其进行消除或抑制，干扰管理会消耗一定的通信资源，如功率、自由度等。

现有的技术存在的问题是：以频率、时间、码子和空间等区分用户通信的多址方式无法适应日益增长的通信需求。虽然NOMA显著提高了频谱资源利用率，但由于接收机采用SIC，使得复杂度和处理时延增加。

解决上述技术问题的难度和意义：当系统中存在多个具有通信需求的用户时，用户的并发数据传输之间存在相互干扰，将影响接收机的接收效果(如误码率增加)，如何以较低的资源开销管理多个用户通信之间的干扰，实现多址，是值得研究的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于信号虚拟分解的多址接入(Virtual Signal Division Multiple Access,VSDMA)方法。

本发明是这样实现的，在存在多个期望发射机和一个公共接收机的上行通信系统中，引入一个萃取发射机，使多个期望发射机可以同一时间使用相同频率发送信号，这些期望发射机发送的信号之间存在共道干扰，根据本发明，这些期望发射机不再发送各自的期望数据x_i，而是重新确定发送的数据符号s_i，萃取发射机设计萃取信号与多个期望发射机发送的信号相互作用，使得公共接收机可以从接收混合信号中恢复出各个期望发射机的期望数据。在提出一个信号可以虚拟地被分解为多个满足功率守恒条件的虚拟信号分量的基础上，将萃取信号视为多个萃取信号分量的合成，每一个萃取分量可以从公共接收机收到的混合信号中萃取出一路期望数据。

进一步，所述基于信号虚拟分解的多址接入方法包括以下步骤：

(1)系统中的发射机由n个期望发射机以及1个萃取发射机组成，公共接收机和发射机共享信道状态信息，发射机之间共享信道状态信息以及数据信息；

(2)每个期望发射机根据自己与公共接收机之间的信道矩阵设计预编码向量，萃取发射机根据其与公共接收机之间的信道矩阵设计预编码向量；

(3)期望发射机Tx_i(i＝1,2,…,n)向公共接收机发送携带符号s_i的信号，萃取发射机向公共接收机发送一路携带符号x_E的萃取信号，使公共接收机能够从接收混合信号中恢复出期望数据信息，并且恢复出的含有期望数据信息的多路信号相互正交，萃取发射机将萃取信号的信息共享给所有期望发射机，所述混合信号包括期望发射机实际发送的携带s_i的信号和萃取发射机发送的携带x_E的信号；

(4)萃取发射机根据所述期望发射机Tx_i处的预编码向量p_i以及所述萃取发射机处的预编码向量p_E，通过遍历求解得到使被萃取出的各个信号分量相互正交的设计参数，并将所述信号虚拟分解因子a_i和萃取发射机发送的符号x_E发送给所述期望发射机，所述设计参数包括：信号虚拟分解因子a_i以及萃取发射机发送的符号x_E；

(5)期望发射机Tx_i(i＝1,2,…,n)根据其希望发送给公共接收机的期望数据x_i、期望发射机Tx_i实际发送的数据s_i以及所述设计参数，设计滤波向量w_i，并计算滤波后的期望数据增益α_i(i＝1,2,…,n)，并将滤波向量和滤波后的期望数据增益发送给所述公共接收机，公共接收机用滤波向量w_i对接收到的混合信号进行滤波，并用滤波结果除以期望数据增益α_i，恢复出期望数据x_i。

进一步，所述步骤(1)具体包括：

系统的发射机由n个期望发射机Tx_i(i＝1,2,…,n)和1个萃取发射机Tx_E组成，各个发射机通过协作以实现信道状态信息和数据信息的共享。公共接收机Rx₀与Tx_i之间的信道状态信息记为H_i(i＝1,2,…,n)，Rx₀和Tx_E间的信道状态信息记为H_E。公共接收机Rx₀广播导频信号，各个发射机估计信道信息并反馈给Rx₀。

进一步，所述步骤(2)具体包括：

期望发射机Tx_i处的预编码向量p_i和萃取发射机处的预编码向量p_E可以通过对信道矩阵H_i和H_E分别进行奇异值分解得到。

进一步，所述步骤(3)具体包括：

(3a)萃取发射机Tx_E向公共接收机Rx₀发送携带数据信息x_E的萃取信号，公共接收机对接收到的萃取信号进行虚拟分解，得到n个虚拟萃取信号分量，即：

其中，P_E表示萃取发射机的发射功率，a_i表示第i路虚拟萃取信号分量的虚拟分解因子，满足

且a_i＞0。

(3b)公共接收机Rx₀接收到来自第i个期望发射机Tx_i采用波束成形的方式发送的信号分量

该分量与萃取信号的虚拟分量

相互作用，即公共接收机萃取出的第i路期望信号为

其中，P_Ti表示第i个期望发射机的发射功率。

(3c)为了保证公共接收机处萃取出的各路期望信号相互正交，萃取发射机Tx_E对发送符号x_E进行设计，使其满足：

其中，符号<·>表示内积，j,l∈{1,2,…n}且j≠l，

和

分别表示第j和第l个期望发射机的发射功率。同时萃取发射机将携带符号x_E的萃取信号共享给所有期望发射机。

进一步，所述步骤(4)具体包括：

萃取发射机对由虚拟分解因子a_i(i＝1,2,…n)组成的n维向量的各个元素在区间(0,1)进行n维搜索遍历，直到第一个满足式(1)的虚拟分解因子向量出现，结束搜索，将搜索得到的n维向量的各个元素记为

将该n维向量的各个元素代入式(2)中第一个等式，计算得到的萃取发射机Tx_E发送的符号x_E。

进一步，所述步骤(5)具体包括：

期望发射机设计滤波向量w_i的计算方法为：

期望发射机计算滤波后的期望数据增益α_i(i＝1,2,…,n)为：

期望发射机将滤波向量和滤波后的期望数据增益发送给公共接收机，公共接收机用滤波向量对接收到的混合信号进行滤波，并用滤波结果除以期望数据增益α_i，恢复出期望数据x_i：

得到系统的频谱效率为：

本发明的目的在于提供一种基于信号虚拟分解的多址接入方法，适应于包含多个发射机和一个公共接收机的上行无线通信系统。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明在上行通信系统中，萃取发射机设计一个萃取信号，并基于该萃取信号的虚拟分解，以及萃取信号分量与期望发射机发射的信号分量之间的相互作用实现多址接入，用以解决无线干扰管理的问题，提高通信系统的频谱效率。

本发明提出信号虚拟分解的思想，并在此基础上将萃取信号视为多个萃取分量的合并，通过对期望发射机发送的信号和虚拟分解因子的联合设计，使公共接收机可以从接收混合信号中恢复出多路期望数据。

附图说明

图1是本发明基于信号虚拟分解的多址接入方法的流程示意图；

图2是本发明的系统模型的示意图；

图3是本发明在用户数n＝2时，VSDMA原理示意图；

图4是本发明在两种VSDMA与迫零(ZF)接收、匹配滤波(Matched Filtering,MF)方法的系统平均频谱效率比较的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明在存在共道干扰的多用户上行通信场景中，提出一种基于信号虚拟分解的多址接入方法，适用于包含多个期望发射机和一个公共接收机的无线通信系统中，解决面向5G无线干扰管理的问题。通过引入一个萃取发射机，将其发送的萃取信号(ExtractionSignal,ES)视为多个虚拟信号分量的合成，这些虚拟萃取信号分量与多路并发混合信号相互作用，可以使公共接收机恢复出多路期望数据。本发明针对上行通信系统设计多址接入方法。

在提出一个信号可以虚拟地分解为多个满足功率守恒条件的虚拟信号分量的基础上，提出基于虚拟信号分解的多址接入(VSDMA)方法。所提出VSDMA通过引入萃取信号，并将萃取信号视为多个萃取分量的合成，每一个萃取分量可以从公共接收机收到的混合信号中萃取出一路期望数据。所提方法可以使公共接收机无干扰地恢复出多路期望数据，实现多址，提高系统的频谱效率。

如图1所示，本发明实施例提供的上行通信系统中基于信号虚拟分解的多址接入方法包括以下步骤：

步骤101、系统中的发射机由n个期望发射机以及1个萃取发射机组成，公共接收机和发射机共享信道状态信息，发射机之间共享信道状态信息以及数据信息。

步骤102、每个期望发射机根据自己与公共接收机之间的信道矩阵设计预编码向量，萃取发射机根据其与公共接收机之间的信道矩阵设计预编码向量。需要说明的是，期望发射机与公共接收机之间的信道矩阵为：期望发射机根据期望发射机与公共接收机之间的信道状态信息确定的矩阵，萃取发射机与公共接收机之间的信道矩阵为：萃取发射机根据萃取发射机与公共接收机之间的信道状态信息确定的矩阵。

步骤103、期望发射机Tx_i(i＝1,2,…,n)向公共接收机发送携带符号s_i的信号，萃取发射机向公共接收机发送一路携带符号x_E的萃取信号。

具体的，本实施例期望发射机Tx_i(i＝1,2,…,n)向公共接收机发送携带符号s_i的信号，萃取发射机向公共接收机发送一路携带符号x_E的萃取信号，使公共接收机能够从接收混合信号中恢复出期望数据信息，并且恢复出的含有期望数据信息的多路信号相互正交，萃取发射机将萃取信号的信息共享给所有期望发射机，所述混合信号包括期望发射机实际发送的携带s_i的信号和萃取发射机发送的携带x_E的信号。

步骤104、萃取发射机根据所述期望发射机Tx_i处的预编码向量p_i和所述萃取发射机处的预编码向量p_E，通过遍历求解得到能够使被萃取出的各个信号分量相互正交的设计参数，并将所述信号虚拟分解因子a_i和萃取发射机发送的符号x_E发送给所述期望发射机。

本实施例中的该设计参数包括：信号虚拟分解因子a_i以及萃取发射机发送的符号x_E。

步骤105、期望发射机设计滤波向量w_i以及计算滤波后的期望数据增益α_i(i＝1,2,…,n)，并将滤波向量和滤波后的期望数据增益发送给所述公共接收机，公共接收机用滤波向量w_i对接收到的混合信号进行滤波，恢复出期望数据x_i。

具体的，期望发射机Tx_i(i＝1,2,...,n)根据其希望发送给公共接收机的期望数据x_i、期望发射机Tx_i实际发送的数据s_i以及所述设计参数，设计滤波向量w_i，并计算滤波后的期望数据增益α_i(i＝1,2,...,n)，并将滤波向量和滤波后的期望数据增益发送给所述公共接收机，公共接收机用滤波向量w_i对接收到的混合信号进行滤波，并用滤波结果除以期望数据增益α_i，恢复出期望数据x_i。

下面结合附图对本发明的应用原理作进一步的描述。

如图2所示，是本发明研究无线通信上行传输系统模型。系统中共存在n个期望发射机，所有期望发射机向一个公共接收机Rx₀发送信号。Tx_i表示第i个期望发射机，配备了

根天线，发射功率为

其中i＝1,2,...,n。n个期望发射机均采用波束成形(Beamforming,BF)方式发送单路数据流，并用x_i表示Tx_i向Rx₀发送的期望数据符号。为了在公共接收机处正确区分来自n个期望发射机的信号，引入萃取发射机Tx_E，其配备

根天线，发射功率为

Tx_E发送单路数据流，携带符号为x_E。另外，公共接收机Rx₀配备

根接收天线。

和

分别表示Tx_i和Tx_E与Rx₀之间的信道状态信息(Channel State Information,CSI)，矩阵元素服从零均值、单位方差的复高斯分布。假设信道状态在一个块(Block)内(一个块由若干个连续时隙构成)保持不变，在相邻的块之间随机变化，用于CSI及控制信息传递的链路是可靠的，并且时延相比于信道变化可以忽略。

本发明的实现步骤如下：其中，本实施例中的接收机与公共接收机相同。

步骤1，系统中的发射机由n个期望发射机以及1个萃取发射机组成，公共接收机和发射机共享信道状态信息，发射机之间共享信道状态信息以及数据信息；

本实施例的适用场景是假设发射机与接收机已经建立了时间同步时，接下来可以按照本发明的操作进行通信。本实施例中的数据信息包括期望发射机需要发送的期望数据信息。

举例来讲，系统的发射机由n个期望发射机Tx_i(i＝1,2,...,n)和1个萃取发射机Tx_E组成，各个发射机通过协作以实现信道状态信息和数据信息的共享。公共接收机Rx₀与Tx_i之间的信道状态信息记为H_i(i＝1,2,...,n)，Rx₀和Tx_E间的信道状态信息记为H_E。公共接收机Rx₀广播导频信号，各个发射机估计信道信息并反馈给Rx₀。

步骤2，每个期望发射机根据自己与公共接收机之间的信道矩阵设计预编码向量，萃取发射机根据其与公共接收机之间的信道矩阵设计预编码向量；

本实施例中的期望发射机Tx_i处的预编码向量p_i和萃取发射机Tx_E处的预编码向量p_E通过对信道矩阵H_i和H_E分别进行奇异值分解得到。

具体的，对H_i进行奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)，即

Tx_i选取预编码向量

表示右奇异矩阵V_i的第一列向量(主右奇异向量)，U_i为左奇异矩阵，Λ_i为对角矩阵，上标H表示矩阵的共轭转置。

Tx_E选取预编码向量

表示矩阵V_E的主右奇异向量，U_E为左奇异矩阵，Λ_E为对角矩阵，上标H表示矩阵的共轭转置。

步骤3，期望发射机Tx_i(i＝1,2,…,n)向公共接收机发送携带符号s_i的信号，萃取发射机向公共接收机发送一路携带符号x_E的萃取信号，使公共接收机能够从接收混合信号中恢复出期望数据信息，并且恢复出的含有期望符号的多路信号相互正交，萃取发射机将萃取信号的信息共享给所有期望发射机，所述混合信号包括期望发射机实际发送的携带s_i的信号和萃取发射机发送的携带x_E的信号；

本实施例中的萃取发射机将萃取信号的信息共享给所有期望发射机；

(3a)萃取发射机Tx_E向公共接收机Rx₀发送携带数据信息x_E的萃取信号，接收机对接收到的萃取信号进行虚拟分解，得到n个虚拟萃取信号分量，即：

其中，P_E表示萃取发射机的发射功率，a_i表示第i路虚拟萃取信号分量的虚拟分解因子，满足

且a_i＞0。

(3b)公共接收机Rx₀接收到来自第i个期望发射机Tx_i采用波束成形的方式发送的信号分量

所述信号分量与萃取信号的虚拟分量

相互作用，即公共接收机萃取出的第i路期望信号为

其中，P_Ti表示第i个期望发射机的发射功率。

(3c)为了保证公共接收机处萃取出的各路期望信号相互正交，萃取发射机Tx_E对发送符号x_E进行设计，使其满足：

其中，符号<·>表示内积，j,l∈{1,2,…n}且j≠l，

和

分别表示第j和第l个期望发射机的发射功率，同时萃取发射机将携带萃取符号x_E的萃取信号共享给所有期望发射机。

步骤4，萃取发射机根据期望发射机Tx_i处的预编码向量p_i和萃取发射机处的预编码向量p_E，通过遍历求解得到能够使被萃取出的各个信号分量相互正交的设计参数，并将所述信号虚拟分解因子a_i和萃取发射机发送的符号x_E发送给所述期望发射机，所述设计参数包括：信号虚拟分解因子a_i以及萃取发射机发送的符号x_E；

(4a)假设系统中存在两个期望发射机Tx₁和Tx₂，两个期望发射机的发射功率相同，即

此时，萃取信号可以虚拟地分解为

和

其中a₁,a₂∈(0,1)且

如图3是本发明的原理示意图。Rx₀处的接收信号可表示为：

其中，

为加性高斯白噪声向量，其元素的均值为0，方差为

(4b)式(2)可以表示为式(8)：

其中，参数a₁，a₂和x_E为待解参量。根据式(8)的

可以对参数a₁和a₂组成的二维向量在区间(0,1)进行遍历搜索。期望发射机采用相同的调制方式，且期望发射机的发射符号s₁和s₂，以及公共接收机期望接收的数据符号x₁和x₂均来自调制符号集Ω，即：s₁,s₂,x₁,x₂∈Ω。举例来讲，根据参数a₁和a₂，以及所有可能的{s₁,s₂}组合的取值，VSDMA可以根据式(8)的第一个等式计算得到萃取发射机的发送符号x_E，将x_E对应的虚拟分解因子记为

和

需要说明的是，参数a₁，a₂是虚拟分解因子的泛指，通过上述计算可以获得x_E对应的虚拟分解因子的具体值，即

和

(4c)当存在n个期望发射机时，首先萃取发射机对由虚拟分解因子a_i组成的n维向量的各个元素在区间(0,1)进行n维搜索遍历，遍历时需要满足

对于期望发射机发送的数据符号s₁,s₂,s₃,…,s_n，VSDMA需要根据(2)式的第一个等式求解萃取发射机的发送的符号x_E，此时的虚拟分解因子组为

步骤5，期望发射机Tx_i(i＝1,2,…,n)根据其希望发送给公共接收机的期望数据x_i、期望发射机Tx_i实际发送的数据s_i以及所述设计参数，设计滤波向量w_i，并计算滤波后的期望数据增益α_i(i＝1,2,…,n)，并将滤波向量和滤波后的期望数据增益发送给所述公共接收机，公共接收机用滤波向量w_i对接收到的混合信号进行滤波，并用滤波结果除以期望数据增益α_i，恢复出期望数据x_i。

具体的，期望发射机设计滤波向量w_i的计算方法为：

期望发射机计算滤波后的期望数据增益α_i(i＝1,2,…,n)为：

期望发射机将滤波向量和滤波后的期望数据增益发送给公共接收机，公共接收机用滤波向量对接收到的混合信号进行滤波，并将滤波结果除以期望数据增益α_i，恢复出期望数据x_i：

得到系统的频谱效率为：

下面结合仿真对本发明的应用效果作详细的描述。

需要说明是，期望发射机在调制符号集Ω中选择发送符号s_i，带入式(3)获得滤波向量w_i，接着，根据期望数据x_i、s_i以及滤波向量w_i，通过式(4)计算期望数据增益α_i(i＝1,2,...,n)，发射符号s_i与x_i均选自调制符号集Ω。

一、仿真条件：

为了对本发明性能进行评估，我们假设通信系统包括两个期望发射机Tx₁和Tx₂，一个萃取发射机Tx_E以及一个公共接收机Rx₀，假设所有发射机和接收机均配置两根天线。Tx₁和Tx₂采用二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)调制，且分别向Rx₀发送携带符号s₁和s₂的信号。期望发射机向接收机传输的期望数据符号为x₁,x₂，s₁,s₂,x₁,x₂均取自调制符号集Ω＝{-1,1}。Tx₁和Tx₂的发射功率相同，即

dBm，萃取发射机的发射功率P_E＝20dBm。噪声功率为

信噪比(Signal Noise Ratio,SNR)为

在仿真中，SNR∈[-10,20]dB。

将迫零接收(Zero Forcing,ZF)以及匹配滤波(Matched Filtering,MF)与所提方案进行对比。当采取ZF或者MF时，系统也包含两个期望发射机Tx₁和Tx₂，一个公共接收机，两个期望发射机和公共接收机均配备两根天线。期望发射机均采用BPSK调制，发送的期望数据符号来自调制符号集Ω＝{-1,1}，且发射功率均为20dBm。

二、仿真内容：

在说明书附图的图4给出了期望发射机个数n＝2时，采用VSDMA、ZF和MF的平均系统频谱效率(Spectral Efficiency,SE)随信噪比变化的情况。如图4所示，采用ZF抑制干扰的同时会导致期望信号功率的损失，采用MF虽然可以最大化接收机接收到的有用信号的功率，但无法避免接收信号间的干扰。如图4所示，在低信噪比时，MF的性能会优于ZF。信噪比升高时，ZF性能优于MF。无论是低信噪比还是高信噪比的情形，VSDMA相比于ZF和MF均可以显著提升系统的频谱效率，这是由于VSDMA能够避免到达公共接收机的多路信号间的互相干扰，并且萃取信号增强了期望信号的传输。采用VSDMA能在接收机处无干扰地恢复出多个发射机的期望数据，实现多址。

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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于信号虚拟分解的多址接入方法，适用于包含多个发射机和一个公共接收机的无线通信系统中，其特征在于，包括有如下步骤：

(1)系统中的发射机由n个期望发射机以及1个萃取发射机组成，公共接收机和发射机共享信道状态信息，发射机之间共享信道状态信息以及数据信息；

(2)每个期望发射机根据自己与公共接收机之间的信道矩阵设计预编码向量，萃取发射机根据其与公共接收机之间的信道矩阵设计预编码向量；

(3)期望发射机Tx_i(i＝1,2,…,n)向公共接收机发送携带符号s_i的信号，萃取发射机向公共接收机发送一路携带符号x_E的萃取信号，使公共接收机能够从接收混合信号中恢复出期望数据信息，并且恢复出的含有期望符号的多路信号相互正交，萃取发射机将萃取信号的信息共享给所有期望发射机，所述混合信号包括期望发射机实际发送的携带s_i的信号和萃取发射机发送的携带x_E的信号；

(4)萃取发射机根据所述期望发射机Tx_i处的预编码向量p_i以及所述萃取发射机处的预编码向量p_E，通过遍历求解得到使被萃取出的各个信号分量相互正交的设计参数，并将所述信号虚拟分解因子a_i和萃取发射机发送的符号x_E发送给所述期望发射机，所述设计参数包括：信号虚拟分解因子a_i以及萃取发射机发送的符号x_E；

(5)期望发射机Tx_i(i＝1,2,…,n)根据其希望发送给公共接收机的期望数据x_i、期望发射机Tx_i实际发送的数据s_i以及所述设计参数，设计滤波向量w_i，并计算滤波后的期望数据增益α_i(i＝1,2,…,n)，并将滤波向量和滤波后的期望数据增益发送给所述公共接收机，公共接收机用滤波向量w_i对接收到的混合信号进行滤波，并用滤波结果除以期望数据增益α_i，恢复出期望数据x_i。

2.根据权利要求1所述的基于信号虚拟分解的多址接入方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：

系统的发射机由n个期望发射机Tx_i(i＝1,2,…,n)和1个萃取发射机Tx_E组成，各个发射机通过协作以实现信道状态信息和数据信息的共享，公共接收机Rx₀与Tx_i之间的信道状态信息记为H_i(i＝1,2,…,n)，Rx₀和Tx_E间的信道状态信息记为H_E，公共接收机Rx₀广播导频信号，各个发射机估计信道信息并反馈给Rx₀。

3.根据权利要求1所述的基于信号虚拟分解的多址接入方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：

期望发射机Tx_i处的预编码向量p_i和萃取发射机处的预编码向量p_E通过对信道矩阵H_i和H_E分别进行奇异值分解得到。

4.根据权利要求1所述的基于信号虚拟分解的多址接入方法，其特征在于，所述步骤(3)中，包括有如下步骤：

(3a)萃取发射机Tx_E向公共接收机Rx₀发送携带萃取符号x_E的萃取信号，公共接收机对接收到的萃取信号进行虚拟分解，得到n个虚拟萃取信号分量，即：

其中，P_E表示萃取发射机的发射功率，a_i表示第i路虚拟萃取信号分量的虚拟分解因子，满足

且a_i＞0；

(3b)公共接收机Rx₀接收到来自第i个期望发射机Tx_i采用波束成形的方式发送的信号分量

所述信号分量与萃取信号的虚拟分量

相互作用，即公共接收机萃取出的第i路期望信号为

其中，P_Ti表示第i个期望发射机的发射功率；

(3c)为了保证公共接收机处萃取出的各路期望信号相互正交，萃取发射机Tx_E对发送符号x_E进行设计，使其满足：

其中，符号<·>表示内积，j,l∈{1,2,…n}且j≠l，

和

分别表示第j和第l个期望发射机的发射功率，同时萃取发射机将携带符号x_E的萃取信号共享给所有期望发射机。

5.根据权利要求1所述的基于信号虚拟分解的多址接入方法，其特征在于，所述步骤(4)具体包括：

萃取发射机对由虚拟分解因子a_i(i＝1,2,…n)组成的n维向量的各个元素在区间(0,1)进行n维搜索遍历，直到第一个满足式(2)的虚拟分解因子向量出现，结束搜索，将搜索得到的n维向量的各个元素记为

将该n维向量的各个元素代入式(2)中第一个等式，计算得到的萃取发射机Tx_E发送的符号x_E。

6.根据权利要求1所述的基于信号虚拟分解的多址接入方法，其特征在于，所述步骤(5)具体包括：

期望发射机设计滤波向量w_i的计算方法为：

期望发射机计算滤波后的期望数据增益α_i(i＝1,2,…,n)为：

期望发射机将滤波向量和滤波后的期望数据增益发送给公共接收机，公共接收机用滤波向量对接收到的混合信号进行滤波，并将滤波结果除以期望数据增益α_i，恢复出期望数据x_i：

得到系统的频谱效率为：

7.一种应用权利要求1～6任意一项所述的基于信号虚拟分解的多址接入方法的无线通信系统。

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