基于多载波空间调制的信号发送方法、接收方法和装置制造方法及图纸

本申请公开了一种基于多载波空间调制的信号发送方法，首先，发送端设备确定预处理基矩阵，并扩展所述预处理基矩阵得到扩展预处理矩阵；然后，发送端设备使用预处理基矩阵对第一参考信号进行预处理，并发送给接收端设备；最后，发送端设备对待发送比特流进行符号映射和空间调制，并使用扩展预处理矩阵对空间调制后的符号进行预处理，再对预处理后的符号进行多载波调制后发送给接收端设备。本申请还公开了一种基于多载波空间调制的多用户系统中的信号发送方法、基于多载波空间调制的信号接收方法及装置。应用本申请能够有效提高链路可靠性，增强多载波空间系统对抗衰落或相关信道的能力。

Signal transmitting method, receiving method and device based on multi carrier space modulation

The invention discloses a method for transmitting a signal, multicarrier modulation based on space first, sending terminal equipment to determine the pre processing based matrix, and extend the pretreatment matrix expansion pretreatment matrix; then, the sending end device using the preprocessing matrix of the first reference signal preprocessing, and sent to the receiver terminal equipment; finally, the sending end device transmitted bit stream symbol mapping and spatial modulation, and the use of extended preconditioned matrix of space modulated symbols are pre processed and then preprocessed symbols for the multi carrier modulation is sent to the receiving terminal equipment. The invention also discloses a method for transmitting signals in a multi-user system based on multi carrier spatial modulation, a signal receiving method and a device based on multi carrier spatial modulation. This application can effectively improve the link reliability and enhance the ability of multi carrier space system to combat fading or correlated channels.

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及无线通信
，尤其涉及基于多载波空间调制的信号发送方法、接收方法及其装置。
技术介绍
信息产业的快速发展，特别是来自移动互联网和物联网(IoT,internetofthings)的增长需求，给未来移动通信技术带来前所未有的挑战。如根据国际电信联盟ITU的报告ITU-RM.[IMT.BEYOND2020.TRAFFIC]，可以预计到2020年，移动业务量增长相对2010年(4G时代)将增长近1000倍，用户设备连接数也将超过170亿，随着海量的IoT设备逐渐渗透到移动通信网络，连接设备数将更加惊人。为了应对这前所未有的挑战，通信产业界和学术界已经展开了广泛的第五代移动通信技术研究(5G)，面向2020年代。目前在ITU的报告ITU-RM.[IMT.VISION]中已经在讨论未来5G的框架和整体目标,其中对5G的需求展望、应用场景和各项重要性能指标做了详细说明。针对5G中的新需求，ITU的报告ITU-RM.[IMT.FUTURETECHNOLOGYTRENDS]提供了针对5G技术趋势的相关信息，旨在解决系统吞吐量显著提升、用户体验一致性、扩展性以支持IoT、时延、能效、成本、网络灵活性、新兴业务的支持和灵活的频谱利用等显著问题。多输入多输出(Multiple-inputmultiple-output，MIMO)技术是提高系统频谱效率的重要手段。由于多天线技术能够有效提高系统数据率，提高系统链路稳定性，它已经被广泛地应用于广播式的音频和视频领域以及民用通信系统中，例如第三代移动通信合作伙伴项目(3rdGenerationPartnershipProject，3GPP)制定的演进通用地面无线接入(EvolvedUniversalTerrestrialRadioAccess，E-UTRA)协议对应的长期演进(LongTermEvolution，LTE)系统，欧洲的第二代数字视频(DigitalVideoBroadcasting,DVB)，和IEEE802.16全球微波互联接入(WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess,WiMAX)等。MIMO技术通过在收发端不同天线间建立通信链路，能够为系统提供空间分集增益与空间复用增益。通过在不同链路传输相同的数据，MIMO技术提高了传输数据的可靠性，从而获得了分集增益；通过在不同链路传输不同的数据，MIMO技术能够在不增加传输带宽的前提下提高系统的频谱效率，从而提高传输数据率。通过发射端的信道状态信息，MIMO技术还能够通过与编码来同时、同频服务多个用户，提高系统整体的频谱效率。目前，MIMO技术作为关键技术，能够很好的支持4G时代的移动宽带(MobileBroadband,MBB)业务需求。5G中，频谱效率、能量效率以及数据率的需求将进一步提升，现有的MIMO技术难以满足数据率的极大提升。因此MIMO技术的演进技术：大规模MIMO得到了学术界和工业界的广泛关注。通过在发射端配置远多于用户数的天线，大规模MIMO技术在能够得到更大的阵列处理增益(更细的波束)的同时，也得到了更大的空间自由度，能够通过简单的线性操作将用户完全区分开，因此使得频谱效率与能量效率进一步得到巨大提升。但是在实际应用场景中，MIMO技术与大规模MIMO技术也遇到了一些问题，例如：1.MIMO技术是否有效、可靠，依赖于发射端是否能够获得准确的信道状态信息。若发射端的信道状态信息不够准确，会导致系统增益的显著下降。目前的MIMO技术依赖于基于参考信号的信道估计以及反馈，而当天线数增加时，参考信号与反馈所带来的开销将会严重降低系统的频谱效率。2.对天线间的同步要求严格。3.接收端需要处理天线间的干扰。4.虽然多用户MIMO能够提高小区整体的频谱效率，但是对于单个用户频谱效率的提高则无能为力。作为MIMO技术的一个分支，空间调制(SpatialModulation，SM)近年来获得了学术界的广泛关注。SM技术将一部分信息比特用于选择发送天线，每次传输仅使用一根天线。通过将天线索引作为传输信息的额外载体，在传统两维星座图的基础上构造了三维星座图，从而能够获得比单天线系统更高的频谱效率。同时SM技术还解决了传统MIMO技术的一些问题。例如，由于每次传输仅使用单天线，SM技术不需要接收端进行复杂的天线间同步和链路间干扰的消除，简化了接收端的处理；SM技术能够增加单个用户的频谱效率，因此更适用于一些需要提高单个用户数据率的场景；SM技术在发送端不需要进行预编码，因此接收端无需进行反馈；发送端仅需要一个射频链路，极大降低了发送端的开销。基于多载波的SM技术虽然丧失了单个射频链路的优势，但是时频二维资源的分配为系统提供了更高的自由度，同时对多径引起的频率选择性衰落也有更好的鲁棒性。SM技术的优点使得它在通信研究中获得了广泛的关注。但是作为大规模MIMO技术的一个分支，SM技术存在一些传统大规模MIMO系统并不会关注的问题。例如，SM技术在传输时并没有利用到基站处的全部天线，因此无法获得阵列增益，也难以通过简单的处理同时同频服务多个用户；传统的大规模MIMO系统能够利用时分双工(time-divisionduplex，TDD)模式的信道互易性解决下行信道估计开销过大的问题，但是SM技术的性能较大的依赖于接收端的信道状态信息的准确性，因此即使发射端能够获取信道状态信息，也无法避免下行物理信道估计的问题。当发射端天线数较多时，下行物理信道估计将会给系统带来显著开销，影响系统所能达到的频谱效率；SM技术依赖不同链路间的差异来识别发送数据的天线索引，并以此检测数据，因此对于空间相关性较强的场景，不同链路间有较高的相似度，空间调制符号间的距离较小，从而使得系统的性能恶化。综上所述，要提升SM在5G候选技术中的竞争力，我们除了开发其优势特征外，还需要解决其自身的不足，针对5G中的多种场景特别是高吞吐率、高数据率的数据通信，我们非常有必要通过有效的方法来解决空间调制系统在高空间相关性环境中的符号间距离较小的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是衰落或相关信道环境中多载波空间调制系统的可靠性问题，目前尚未有一种非常有效的方法来降低衰落或相关信道环境对系统带来的影响。为此，本申请提供了一种基于多载波空间调制的信号发送、接收方法和装置，能够有效提高链路可靠性，增强多载波空间系统对抗衰落或相关信道的能力。本申请提供了一种基于多载波空间调制的信号发送方法，所述方法包括：发送端设备确定预处理基矩阵，并扩展所述预处理基矩阵得到扩展预处理矩阵；发送端设备使用预处理基矩阵对第一参考信号进行预处理，并发送给接收端设备；发送端设备对待发送比特流进行符号映射和空间调制，并使用扩展预处理矩阵对空间调制后的符号进行预处理，再对预处理后的符号进行多载波调制后发送给接收端设备。较佳的，确定预处理基矩阵的方式包括以下方式中的至少一种：根据信道状态信息计算预处理基矩阵，使用预先设定的预处理基矩阵，根据接收端设备的反馈从预先设定的码本中选择预处理基矩阵。较佳的，所述根据信道状态信息计算预处理基矩阵包括：根据信道系数矩阵使用预编码算法计算预处理基矩阵，其中，所述预编码算法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多载波空间调制的信号发送方法，其特征在于，所述方法包括：发送端设备确定预处理基矩阵，并扩展所述预处理基矩阵得到扩展预处理矩阵；发送端设备使用预处理基矩阵对第一参考信号进行预处理，并发送给接收端设备；发送端设备对待发送比特流进行符号映射和空间调制，并使用扩展预处理矩阵对空间调制后的符号进行预处理，再对预处理后的符号进行多载波调制后发送给接收端设备。

【技术特征摘要】
1.一种基于多载波空间调制的信号发送方法，其特征在于，所述方法包括：发送端设备确定预处理基矩阵，并扩展所述预处理基矩阵得到扩展预处理矩阵；发送端设备使用预处理基矩阵对第一参考信号进行预处理，并发送给接收端设备；发送端设备对待发送比特流进行符号映射和空间调制，并使用扩展预处理矩阵对空间调制后的符号进行预处理，再对预处理后的符号进行多载波调制后发送给接收端设备。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：确定预处理基矩阵的方式包括以下方式中的至少一种：根据信道状态信息计算预处理基矩阵，使用预先设定的预处理基矩阵，根据接收端设备的反馈从预先设定的码本中选择预处理基矩阵。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述根据信道状态信息计算预处理基矩阵包括：根据信道系数矩阵使用预编码算法计算预处理基矩阵，其中，所述预编码算法包括以下算法的至少一种：匹配滤波算法、迫零预编码算法、最小均方误差预编码算法。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述信道系数矩阵指包括多载波调制、发送端设备与接收端设备间的实际物理信道、以及多载波解调间的频域信道系数所形成的等效信道系数矩阵。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：扩展所述预处理基矩阵得到扩展预处理矩阵的方式包括以下方式的任意一种或两种及两种以上的组合：对预处理基矩阵的列做线性组合，得到扩展预处理矩阵的列；对预处理基矩阵的按列做相位旋转，得到扩展预处理矩阵的列，其中，列向量中的每个元素的旋转相位相同或不同；对预处理基矩阵的按列乘以功率分配因子，得到扩展预处理矩阵的列。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述预处理基矩阵的行数与发射天线数相同，列数由发送端设备根据接收端设备反馈的信道状态信息以及可用的参考信号数量或者可用的传输参考信号的资源进行选择。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述扩展预处理矩阵的行数与预处理基矩阵相同，列数大于或者等于预处理基矩阵的列数。8.根据权利要求5至7任一项所述的方法，其特征在于：该方法还包括：发送端设备根据接收端设备反馈的信息选择扩展预处理矩阵的列数。9.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于：该方法还包括：发送端设备使用扩展预处理矩阵对第二参考信号进行预处理，并发送给接收端设备。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述第一参考信号用于基础等效信道的估计，第二参考信号用于扩展等效信道估计值的修正。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述基础等效信道指预处理基矩阵、多载波调制、实际物理信道与多载波解调所形成的等效信道。12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：该方法还包括：发送端设备根据来自接收端设备反馈的信道状态信息调整第二参考信号的插入密度，调整的方式包括以下方式的至少一种：发送端设备选择不插入第二参考信号、插入密度小于预处理矩阵的列数、插入密度等于预处理矩阵的列数。13.一种发送端设备，其特征在于，包括：第一预处理基矩阵计算模块、第一预处理矩阵扩展模块、第一参考信号发送模块和第一数据发送模块，其中：第一预处理基矩阵计算模块，用于确定预处理基矩阵；第一预处理矩阵扩展模块，用于扩展所述预处理基矩阵得到扩展预处理矩阵；第一参考信号发送模块，用于使用预处理基矩阵对第一参考信号进行预处理，并发送给接收端设备；第一数据发送模块，用于对待发送比特流进行符号映射和空间调制，并使用扩展预处理矩阵对...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱辰，孙鹏飞，喻斌，
申请(专利权)人：北京三星通信技术研究有限公司，三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：北京;11