WO2022088636A1 - 一种高维信号传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种高维信号传输方法，属于通信领域，具体涉及高维信号传输方法。本发明依据M路原始信号，产生M路M维第一信号，并依据预编码信号和第一信号，产生M路M维第二信号，发射机最后将所有第二信号求和后利用M个子信道传输，这样每个子信道上都承载有M路原始信号信息，当某个子信道发生深衰落时，该深衰落由M路信号共同承担，深衰落不会对某路信号产生特别严重影响。并且利用其它子信道上的信号即可恢复出所有原始信号，提升了系统对子信道深衰落的耐受性。与此同时，系统实现了M路原始信号的并行传输，保障了通信系统的吞吐率。
Description
该发明属于通信领域，具体涉及高维信号传输方法。
在现有通信体制中，例如正交频分复用(OFDM)，一个子信道被用于传输与其他子信道不同的信息，并且不同子信道的信息多保持相互独立，并且尽量抑制子信道之间的相互干扰，从而达到提升通信系统的整体容量的目的。然而，当某个子信道的信道状况较差时，该子信道所传输的信息就会损失。在现有通信体制中，通常利用分集的方法来克服这种某个子信道突然出现深衰落的情况，当对应于时域子信道时，则采用时域分集；当对应于频域子信道时，则采用频域分集。但是，为了保障通信的质量，采用传统分集技术通常会导致系统的整体吞吐率下降。
发明内容
为了合理解决通信质量和系统整体吞吐率之间的矛盾，本发明提供了一种高维信号传输的方法，通过将多路信号看成一个信号整体，利用多个子信道并行传输该信号整体，从而在确保系统整体吞吐率不变的条件下，解决某个子信道突然恶化的问题。
本发明提供一种高维信号传输方法，该方法中包括：用于对原始信号进行处理发送的发射机，用于信号接收并对原始信号进行恢复的接收机，供发射机和接收机使用的多个子信道，所述多个子信道包括：时域、频域、空域和码域子信道；
所述高维信号传输方法包括以下步骤：
步骤1：发射机产生M个M维预编码信号α
1(t),α
2(t),…,α
M(t)，接收机产生M个M维匹配信号β
1(t),β
2(t),…,β
M(t)，其中M等于子信道的数目；预编码信号和匹配信号满足：
其中diag(α
i(t))表示由α
i(t)的元素构成的对角矩阵，
表示β
i(t)的共轭转置，i＝1,2,3,…,M；
步骤2：发射机依据M路原始信号q
1(t),q
2(t),…,q
M(t)产生M路M维第一信号s
1(t),s
2(t),…,s
M(t)，其中原始信号表示待发送的数据信号，所产生的第一信号应满足；
步骤3：发射机依据预编码信号和第一信号，产生M路M维第二信号x
1(t),x
2(t),…,x
M(t)，产生的方式为：
x
j(t)＝diag(α
j(t))s
j(t),j＝1,2,…,M
发射机将所有路第二信号求和，得到M维发射信号
并利用M个子信道将发射信号发送至接收机，其中1个子信道被用于发送发射信号的1维；
步骤4：发射机发送发射信号y(t)到达接收机，接收机对发射信号y(t)进行估计，得到接收信号r(t)，接收机依据匹配信号和接收信号，产生对M路原始信号的估计，产生方式为：
其中
表示对第i路原始信号的估计。
进一步地，所述步骤1中预编码信号和匹配信号为时变信号。
本发明依据M路原始信号q
1(t),q
2(t),…,q
M(t)，产生M路M维第一信号，并依据预编码信号和第一信号，产生M路M维第二信号，发射机最后将所有第二信号求和后利用M个子信道传输，这样每个子信道上都承载有M路原始信号信息，当某个子信道发生深衰落时，该深衰落由M路信号共同承担，深衰落不会对某路信号产生特别严重影响。并且利用其它子信道上的信号即可恢复出所有原始信号，提升了系统对子信道深衰落的耐受性。与此同时，系统实现了M路原始信号的并行传输，保障了通信系统的吞吐率。
图1为本发明所述发射机信号处理框图。
图2为本发明所述接收机信号处理框图。
图3为不同数量子信道发生深衰落时，本发明所公开方法的最坏情况下误码率性能示意图。
下面结合说明书框图，给出本发明的一个具体实施方式，在该实施方式中，发射机采用图1所述的发射机信号处理框图，发射机先将比特流映射为星座信号，并将M个星座信号组成一组原始信号q
1(t),q
2(t),…,q
M(t)。在该实施例中，M＝64，且原始信号为QPSK信号。
所述发射机产生M个M维预编码信号α
1(t),α
2(t),…,α
M(t)，所述接收机产生M个M维匹配信号β
1(t),β
2(t),…,β
M(t)。在该实施例中
其中f
1＝100kHz，f
2＝800kHz，函数vec(A)表示将矩阵A的各列提取出来，并按顺序组成新的列向量。
αi(t)＝α
1(t+(i-1)Δτ),i＝2,3,…,M
其中，
表示对向量α
i(t)中的各个元素取共轭所得到的向量。
发射机依据M路原始信号q
1(t),q
2(t),…,q
M(t)，产生M路M维第一信号s
1(t),s
2(t),…,s
M(t)，所述第一信号满足。
所述发射机产生M路M维第二信号x
1(t),x
2(t),…,x
M(t)，产生方式为x
j(t)＝diag(α
j(t))s
j(t),j＝1,2,…,M，发射机将所有路第二信号求和，得到M维发射信号
并利用M个所述子信道将发射信号发送至接收机，其中1个子信道被用于发送发射信号的1维。
接收机采用图2所述的接收机信号处理框图；接收机对发射信号y(t)进行估计，得到接收信号r(t)，接收机依据匹配信号和接收信号，产生对M路原始信号的估计，产生方式为：
图3仿真了不同数量子信道发生深衰落时，该实施例所提供方法的最坏情况下误码性能，其中最坏情况误码性能是指M路信号中性能最差的那一路误码性能。可以看到，当10个子信 道发生5dB的深衰落时，利用本实施例所提供方法，最坏情况性能损失被限制在1.5dB以内，与传统方法相比有超过3.5dB的增益，因此，该实施例所提供的方法在保障系统吞吐率的同时，提升了系统对子信道深衰落的耐受性。
Claims (2)
- 一种高维信号传输方法，该方法中包括：用于对原始信号进行处理发送的发射机，用于信号接收并对原始信号进行恢复的接收机，供发射机和接收机使用的多个子信道，所述多个子信道包括：时域、频域、空域和码域子信道；其特征在于，所述高维信号传输方法包括以下步骤：步骤1：发射机产生M个M维预编码信号α 1(t),α 2(t),…,α M(t)，接收机产生M个M维匹配信号β 1(t),β 2(t),…,β M(t)，其中M等于子信道的数目；预编码信号和匹配信号满足：其中diag(α i(t))表示由α i(t)的元素构成的对角矩阵，
表示β i(t)的共轭转置，i＝1,2,3,…,M；
步骤2：发射机依据M路原始信号q 1(t),q 2(t),…,q M(t)产生M路M维第一信号s 1(t),s 2(t),…,s M(t)，其中原始信号表示待发送的数据信号，所产生的第一信号应满足；
步骤3：发射机依据预编码信号和第一信号，产生M路M维第二信号x 1(t),x 2(t),…,x M(t)，产生的方式为：x j(t)＝diag(α j(t))s j(t),j＝1,2,…,M发射机将所有路第二信号求和，得到M维发射信号并利用M个子信道将发射信号发送至接收机，其中1个子信道被用于发送发射信号的1维；
步骤4：发射机发送发射信号y(t)到达接收机，接收机对发射信号y(t)进行估计，得到接收信号r(t)，接收机依据匹配信号和接收信号，产生对M路原始信号的估计，产生方式为：
其中表示对第i路原始信号的估计。
- 如权利要求1所述的一种高维信号传输方法，其特征在于，所述预编码信号和所述匹配信号为时变信号。
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