一种多路信号复用传输的无线通信方法技术

本发明专利技术提供一种多路信号复用传输的无线通信方法，在发送端，原始信息比特经过串并变换、符号映射、预编码，形成N路数据，每一路数据是符号的线性叠加；N路数据由并行的N路时域或者频域周期性或者非周期性的波形传送，波形之间有交叠；在接收端，对接收到的信号按照一定采样率进行抽样，对N路信号进行独立或者联合检测和译码，得到信息比特，完成数据的接收。本发明专利技术多路信号复用传输的无线通信方法，发送端通过多个并行的时域或者频域波形给单个或者多个接收机传输多路数据，可以显著的提升系统的容量和频谱效率；当多个发送机通过多个并行的时域或者频域波形传输多路数据给接收机时，同样可以显著的提升系统的容量和频谱效率。

【技术实现步骤摘要】
一种多路信号复用传输的无线通信方法
本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种多路信号复用传输的无线通信方法。
技术介绍
现有的通信系统中，在同一个时间和频率等资源上，从发送端到接收端，只能有一个信号符号被传输。如果有多个符号同时或者同频传输的话，符号之间会有很大的干扰。当基站需要发送或者接收不同的用户的信息时，需要把不同的用户在资源上进行分割，从而消除或者降低彼此之间的干扰。目前的多址技术主要包括如下几种：频分多址(FDMA)技术，各个用户使用着不同频率的信道，所以相互没有干扰，早期的移动通信就是采用这个技术；时分多址(TDMA)技术，多个用户共同使用一个信道，但是占用的时间不同，所以相互之间不会干扰，显然，在相同信道数的情况下，采用时分多址要比频分多址能容纳更多的用户；码分多址(CDMA)技术：每个用户被分配有一个独特的“码序列”，由于所有的“码序列”都不相同，所以各个用户相互之间也基本没有干扰；空分多址(SDMA)技术，是利用空间分割来构成不同信道的技术，比如基站采用多天线技术形成多个天线的波束，不同波束的用户可以同一时间使用相同的频率同时进行通信，也不会彼此形成干扰。为了应对未来大连接的通信场景，目前的主流正交接入方式面临很大的压力。在5G的标准化工作中，多家公司提出了非正交的方案，比如SCMA，PDMA，但是这些方案的频谱效率普遍比较低。此外，单天线发送单天线接收的通信系统中，信道容量的上界是香农给出的容量公式，C＝W*log2(1+SNR)，W为信道带宽，SNR为接收信号与噪声的比例，为了提升信道容量，需要增大W，或者提升SNR。多天线技术则是利用发送和接收机的多个天线同时传输多个数据流来提升容量。上述的技术中，提升信道容量需要增大W，SNR，或者天线数的方式，这需要更多的资源和成本。(一)解决的技术问题本专利技术目的是为了克服上述现有技术的缺陷问题，提供了一种多路信号复用传输的无线通信方法，实现多个信息符号在相同的资源上叠加传输；当单个发送机发送数据给多个接收机或者从多个接收机接收数据时，或者是单个发送机发送数据给单个接收机时，可以提升系统的容量。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种多路信号复用传输的无线通信方法，在发送端：一个或者多个用户的信息比特经过串并变换，变成M路并行的数据，然后每一路数据进行符号的映射，变成M路复数或者实数的数字符号S1，S2,..,SM；M路数字符号经过发送端预编码矩阵(N乘M维)进行预编码，形成N路并行数据(N大于等于M),每一路数据是符号S1，S2,..,SM的线性叠加；N路数据由并行的N路时域或者频域周期性或者非周期性的波形传送，波形之间有交叠；发送端对每一路波形的功率也要进行恰当的配置；在接收端：对接收到的信号按照一定采样率进行抽样，对N路信号进行独立或者联合检测和译码，得到信息比特，完成数据的接收；所述无线通信包括单个发送机发送多路信号给单个接收机或单个发送机发送多路信号给多个接收机或多个发送机发送多路信号给单个接收机或多个发送机发送多路信号给多个接收机。进一步地，所述发送端的信息比特是一个或者多个用户的原始信息比特或者是通过信道编码和/或交织处理的数字比特。进一步地，所述N路波形相互之间有一定的时间或者频率上的延迟，N路数据中I路部分和Q路部分再分别进行数模变换并通过模拟和射频电路进行发送。进一步地，所述并行数据层数M、波形的个数N、波形之间在时间或者频率上的延迟等信息由发送端告知接收端，或者按照发送端和接收端约定好的模式配置，不同波形发送的信号发送给同一个或者多个不同接收机。进一步地，所述发送端会周期性或非周期性的在时域或者频域发送参考信号，发送端的参考信号包括方式1、方式2、方式3；所述方式1，参考信号只在一路波形上周期性或者非周期性发送，其他路波形在此资源上不发送；所述方式2，在每一路波形上发送周期性或者非周期性参考信号，相互之间没有干扰；所述方式3，在每一路波形上发送周期性或者非周期性参考信号，多路参考信号之间有重叠。进一步地，当单个发送机发送多路信号时，所述N乘M的编码矩阵包括N乘M维的编码矩阵P1，矩阵H为一个N乘N维的矩阵，H＝T*P,矩阵T是N乘N维矩阵，比如非零元素都为1的下三角矩阵，对角矩阵P为N个波形的功率分配矩阵，任意两个对角元素平方的比值等于对应的波形功率之比，对H做SVD分解，H＝UDV，D为对角阵，对角元素为H的奇异值，U和V为酉矩阵，P1是矩阵V中最大的M个奇异值对应的M行构成的M乘N维矩阵得到的N乘M维的矩阵，比如通过共轭转置的方法，当多个发送机发送多路信号时，N乘M维的编码矩阵为N乘N的单位阵。进一步地，所述在接收端，对接收信号在时域或者频域采样，每个波形上的采样值至少是一个，得到一个接收信号向量y，当y是N乘1维的向量时，对y向量左乘一个M乘N维编码矩阵P2得到新的向量y’，然后再从向量y’恢复出发送信号。进一步地，所述接收端的编码矩阵包括M乘N维的编码矩阵P2，矩阵H为一个N乘N维的矩阵，H＝T*P,矩阵T是N乘N维矩阵，比如非零元素都为1的下三角矩阵，对角矩阵P为N个波形的功率分配矩阵，任意两个对角元素平方的比值等于对应的波形功率之比，对H做SVD分解，H＝UDV，D为对角阵，对角元素为H的奇异值，U和V为酉矩阵，P2是矩阵U中的最大的M个奇异值对应的M列构成的N乘M维矩阵得到的M乘N维的矩阵，比如通过共轭转置。进一步地，当单个发送机发送多路信号给单个接收机时，接收机检测出所有的M路数据；当发送机发送多路信号给多个接收机时，每个接收机根据发送端的指示或者和发送端的约定，从M路数据中选择属于自己的数据。进一步地，矩阵T取决于N个波形的相对位置关系，对于任意的波形顺序，矩阵T的定义如下，N个采样中的第n(n＝1,2,…,N)个采样值里面如果包含第j(j＝1,2,…,N)个波形的信号，则在矩阵T的第n行的第j个元素取值为1，其他元素取值0，当N个波形按顺序延迟，第一个波形在最前面，第N个波形在最后面，T为非零元素为1的下三角矩阵T＝[1,0,…,0；1,1,0,…,0；1,1,1,0,…,0；…………………；1,1,1,…,1]；当N个波形按逆序延迟，第N个波形在最前面，第1个波形在最后面，T为非零元素为1的上三角矩阵T＝[1,1,…,1；0,1,1,…,1；0,0,1,1,…,1；…………………；0,0,…,0,1]。(三)有益效果本专利技术的有益效果：一种多路信号复用传输的无线通信方法，发送端通过多个并行的时域或者频域波形给单个或者多个接收机传输多路数据，可以显著的提升系统的容量和频谱效率；当多个发送机通过多个并行的时域或者频域波形传输多路数据给接收机时，同样可以显著的提升系统的容量和频谱效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术方法发送端原理框图；图2为本专利技术方法接收端原理框图；图3为发送端参考信号设计方式1；图4为发送端参考信号设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多路信号复用传输的无线通信方法，其特征在于，在发送端：一个或者多个用户的信息比特经过串并变换，变成M路并行的数据，然后每一路数据进行符号的映射，变成M路复数或者实数的数字符号S1，S2,..,SM；M路数字符号经过发送端预编码矩阵(N乘M维)进行预编码，形成N路并行数据，N大于等于M,每一路数据是符号S1，S2,..,SM的线性叠加；N路数据由并行的N路时域或者频域周期性或者非周期性的波形传送，波形之间有交叠；发送端对每一路波形的功率也要进行恰当的配置；在接收端：对接收到的信号按照一定采样率进行抽样，对N路信号进行独立或者联合检测和译码，得到信息比特，完成数据的接收；所述无线通信包括单个发送机发送多路信号给单个接收机或单个发送机发送多路信号给多个接收机或多个发送机发送多路信号给单个接收机或多个发送机发送多路信号给多个接收机。

【技术特征摘要】
1.一种多路信号复用传输的无线通信方法，其特征在于，在发送端：一个或者多个用户的信息比特经过串并变换，变成M路并行的数据，然后每一路数据进行符号的映射，变成M路复数或者实数的数字符号S1，S2,..,SM；M路数字符号经过发送端预编码矩阵(N乘M维)进行预编码，形成N路并行数据，N大于等于M,每一路数据是符号S1，S2,..,SM的线性叠加；N路数据由并行的N路时域或者频域周期性或者非周期性的波形传送，波形之间有交叠；发送端对每一路波形的功率也要进行恰当的配置；在接收端：对接收到的信号按照一定采样率进行抽样，对N路信号进行独立或者联合检测和译码，得到信息比特，完成数据的接收；所述无线通信包括单个发送机发送多路信号给单个接收机或单个发送机发送多路信号给多个接收机或多个发送机发送多路信号给单个接收机或多个发送机发送多路信号给多个接收机。2.如权利要求1所述的一种多路信号复用传输的无线通信方法，其特征在于：所述发送端的信息比特是一个或者多个用户的原始信息比特或者是通过信道编码和/或交织处理的数字比特。3.如权利要求1或2所述的一种多路信号复用传输的无线通信方法，其特征在于，所述N路交叠的波形相互之间有一定的时间或者频率上的延迟，N路数据中I路部分和Q路部分再分别进行数模变换并通过模拟和射频电路进行发送。4.如权利要求3所述的一种多路信号复用传输的无线通信方法，其特征在于，所述并行数据层数M、波形的个数N、波形之间在时间或者频率上的延迟信息由发送端告知接收端，或者按照发送端和接收端约定好的模式配置，不同波形发送的信号发送给同一个或者多个不同接收机。5.如权利要求1所述的一种多路信号复用传输的无线通信方法，其特征在于，所述发送端会周期性或非周期性的在时域或者频域发送参考信号，发送端的参考信号包括方式1、方式2、方式3；所述方式1，参考信号只在一路波形上周期性或者非周期性发送，其他路波形在此资源上不发送；所述方式2，在每一路波形上发送周期性或者非周期性参考信号，相互之间没有干扰；所述方式3，在每一路波形上发送周期性或者非周期性参考信号，多路参考信号之间有重叠。6.如权利要求1所述的一种多路信号复用传输的无线通信方法，其特征在于，当单个发送机发送多路信号时，所述N乘M的编码矩阵包括N乘M维的编码矩阵P1，矩阵H为一个N乘N维的矩阵，H＝T*P,矩阵T是N...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵媛，
申请(专利权)人：赵媛，
类型：发明
国别省市：天津,12