一种支持非正交的多址传输方法技术

本发明专利技术公开了一种支持非正交的多址传输方法，在发送端进行的数据处理包括：对于第n个用户的数据，n＝1,…N，N为用户数目，首先经过长度为Dn的分块，接着将每块长度为Dn的符号矢量通过完美能量扩展变换矩阵Pn变换为长度为T的信号矢量，T≥Dn；将所有用户生成的T维信号矢量中选取维组成新矢量，并将新矢量映射到包含个无线资源单元的时频资源块上生成发送信号。本发明专利技术公开的一种支持非正交的多址传输方法能够有效降低信令开销，提高频谱效率和连接数。提出的两种多用户接收方案能够有效恢复信号，降低复杂度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信技术，特别是涉及一种支持非正交的多址传输方法。
技术介绍
随着移动互联网和物联网的融合，移动通信不仅仅要满足人与人之间的通信的需求，还需要支持人与机器，机器与机器之间的通信，当网络通信的终端数十分巨大时，巨连接场景由此产生。巨连接场景具有小数据包、海量终端数、低延时等特征。大量智能终端产生的短帧数据同时传送到基站，会造成严重的拥塞。目前的移动通信系统的媒体访问控制协议由于信令开销过高、延时过长等原因无法满足巨连接场景的需求。由此本专利提出一种支持非正交的多址传输方法，发送端各用户以非协调的方式各自发送数据，不同用户之间是非正交传输，接收端采用更加复杂的方式检测用户数据，以此达到提高频谱效率和增加连接数的目的。因此在无线通信系统中，新型多址接入技术是满足多个用户同时进行通信的必要手段。非正交多址接入的基本思想是在发送端采用非正交发送，在接收端采用专门设计的检测算法来实现用户的正确检测，以提高接收机复杂度的代价来换取频谱效率和连接数的提高。非正交多址接入的上行传输仍然采用正交频分复用，子信道之间相互正交，互不干扰，但一个子信道不再只分配给一个用户，而是多个用户共享。同一子信道上不同用户之间是非正交传输。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种能够解决现有技术中不足的支持非正交的多址传输方法，满足巨连接场景对高频谱效率、高连接数和高性能传输的要求。技术方案：为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术所述的支持非正交的多址传输方法，在发送端进行的数据处理包括：对于第n个用户的数据，n＝1,…N，N为用户数目，首先经过长度为Dn的分块，接着将每块长度为Dn的符号矢量通过完美能量扩展变换矩阵Pn变换为长度为T的信号矢量，T≥Dn；将所有用户生成的T维信号矢量中选取维组成新矢量，并将新矢量映射到包含个无线资源单元的时频资源块上生成发送信号；其中，完美能量扩展变换矩阵Pn满足：(1)每个元素的模相等；(2)每个元素的相位均匀分布在[-π,π)之间；(3)各列经过T点序列离散时间傅里叶变换后每个元素模相等；(4)各列经过T点序列离散时间傅里叶变换后每个元素的相位均匀分布在[-π,π)之间；(5)各列矢量正交；(6)Pn≠Pm，其中Pm为第m个用户的数据，m≠n。进一步，用户被分为G个不同的组，对于第n个用户和第m个用户，若两个用户在同一组，则为零矩阵；若两个用户在不同组，则矩阵满足：(1)每个元素的模相等；(2)每个元素的相位均匀分布在[-π,π)之间；(3)各列经过T点序列离散时间傅里叶变换后每个元素模相等；(4)各列经过T点序列离散时间傅里叶变换后每个元素的相位均匀分布在[-π,π)之间。进一步，所述第n个用户的完美能量扩展变换矩阵Pn按照以下步骤生成：S3.1：生成G个不同根且长度为T的Zadoff-Chu序列，用表示其中第g个Zadoff-Chu序列，1≤g≤G；S3.2：对每个分组，对进行循环移位生成T-1个序列，构成一个T×T的矩阵Cg；S3.3：对于第g个用户组Ag的用户n，其完美能量扩展变换矩阵Pn由Cg中抽取Dn列组成，并且该组不同用户能量扩展变换矩阵由Cg的不同列组成。进一步，所述T×T的矩阵Cg按照以下步骤生成：S4.1：生成一个对角阵其对角元素是根为rg、长度为T的Zadoff-Chu序列；S4.2：生成其中FT表示大小为T×T的DFT变换矩阵。进一步，所述T×T的矩阵Cg按照以下方法生成：令再对循环移位，得到共T个序列组成矩阵其中为第t1个序列，0≤t1≤T-1。进一步，所述T取值为不小于的最小质数。进一步，在接收端进行的数据处理包括：通过M根接收天线组成的天线阵列对发送信号进行接收，得到接收信号，利用接收信号和信道对发送信号进行估计，在检测器和译码器之间传递软信息多次迭代处理，还原出发送端的用户数据。进一步，所述接收端采用基于线性最小均方误差准则的检测算法进行多用户联合接收。进一步，所述接收端采用基于因子图的近似消息传递迭代检测算法进行多用户联合接收。进一步，将每个用户的维信号矢量映射到个连续时刻，并加入长度为LCP的循环前缀，生成长度的发送信号。进一步，将每个用户的维信号矢量映射到个连续的OFDM子载波上，然后对映射到OFDM子载波上生成的信号进行OFDM调制，即先对维信号矢量做反离散傅里叶变换,得到长度为的时域信号，然后对时域信号加入长度为LCP的循环前缀，生成发送信号矢量。进一步，每个用户的维信号矢量映射到DFT扩展OFDM的个连续符号上，再经过DFT扩展OFDM调制，生成发送信号矢量。有益效果：本专利技术公开了一种支持非正交的多址传输方法，能有效降低信令开销，提高频谱效率和连接数。并且提出了两种多用户接收方案，能够有效恢复信号，降低复杂度。附图说明图1为本专利技术具体实施方式的发送端用户编码调制扩展过程的示意图；图2为本专利技术具体实施方式的基于线性最小均方误差准则的检测算法的多用户联合接收方法示意图；图3为本专利技术具体实施方式的基于因子图的近似消息传递迭代检测算法的多用户联合接收方法示意图；图4为本专利技术具体实施方式的系统因子图的示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步的介绍。本专利技术公开了一种支持非正交的多址传输方法，包括以下步骤：S1：在发送端：如图1所示，对于第n个用户的数据——二进制信息序列bn，n＝1,…N，N为用户数目，首先将二进制信息序列bn进行信道编码，然后对编码后的信息序列cn进行QAM符号映射得到多个长度为Dn的符号矢量sn，接着将每块长度为Dn的符号矢量sn通过完美能量扩展变换矩阵Pn变换为长度为T的信号矢量xn，T≥Dn；将所有用户生成的T维信号矢量中选取维组成新矢量，并将新矢量映射到包含个无线资源单元的时频资源块上生成发送信号；S2：在接收端：通过M根接收天线组成的天线阵列对发送信号进行接收，得到接收信号，利用接收信号和信道对发送信号进行估计，在检测器和译码器之间传递软信息多次迭代处理，还原出用户数据。接收端有两种方法：基于线性最小均方误差准则的检测算法的多用户联合接收和基于因子图的近似消息传递迭代检测算法的多用户联合接收。其中，bn、cn、sn和xn满足：Kc＝Kd/R+Ko，R∈[0,1]为码率，Kd为二进制信息序列的长度，Kc为编码序列长度，Ko为编码器带来的冗余，为{0,1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种支持非正交的多址传输方法，其特征在于：在发送端进行的数据处理包括：对于第n个用户的数据，n＝1,…N，N为用户数目，首先经过长度为Dn的分块，接着将每块长度为Dn的符号矢量通过完美能量扩展变换矩阵Pn变换为长度为T的信号矢量，T≥Dn；将所有用户生成的T维信号矢量中选取维组成新矢量，并将新矢量映射到包含个无线资源单元的时频资源块上生成发送信号；其中，完美能量扩展变换矩阵Pn满足：(1)每个元素的模相等；(2)每个元素的相位均匀分布在[‑π,π)之间；(3)各列经过T点序列离散时间傅里叶变换后每个元素模相等；(4)各列经过T点序列离散时间傅里叶变换后每个元素的相位均匀分布在[‑π,π)之间；(5)各列矢量正交；(6)Pn≠Pm，其中Pm为第m个用户的数据，m≠n。

【技术特征摘要】
1.一种支持非正交的多址传输方法，其特征在于：在发送端进行的数据处理包括：对于第n个用户的数据，n＝1,…N，N为用户数目，首先经过长度为Dn的分块，接着将每块长度为Dn的符号矢量通过完美能量扩展变换矩阵Pn变换为长度为T的信号矢量，T≥Dn；将所有用户生成的T维信号矢量中选取维组成新矢量，并将新矢量映射到包含个无线资源单元的时频资源块上生成发送信号；其中，完美能量扩展变换矩阵Pn满足：(1)每个元素的模相等；(2)每个元素的相位均匀分布在[-π,π)之间；(3)各列经过T点序列离散时间傅里叶变换后每个元素模相等；(4)各列经过T点序列离散时间傅里叶变换后每个元素的相位均匀分布在[-π,π)之间；(5)各列矢量正交；(6)Pn≠Pm，其中Pm为第m个用户的数据，m≠n。2.根据权利要求1所述的支持非正交的多址传输方法，其特征在于：用户被分为G个不同的组，对于第n个用户和第m个用户，若两个用户在同一组，则为零矩阵；若两个用户在不同组，则矩阵满足：(1)每个元素的模相等；(2)每个元素的相位均匀分布在[-π,π)之间；(3)各列经过T点序列离散时间傅里叶变换后每个元素模相等；(4)各列经过T点序列离散时间傅里叶变换后每个元素的相位均匀分布在[-π,π)之间。3.根据权利要求1所述的支持非正交的多址传输方法，其特征在于：所述第n个用户的完美能量扩展变换矩阵Pn按照以下步骤生成：S3.1：生成G个不同根且长度为T的Zadoff-Chu序列，用表示其中第g个Zadoff-Chu序列，1≤g≤G；S3.2：对每个分组，对进行循环移位生成T-1个序列，构成一个T×T的矩阵Cg；S3.3：对于第g个用户组Ag的用户n，其完美能量扩展变换矩阵Pn由Cg中抽取Dn列组成，并且该组不同用户能量扩展变换矩阵由Cg的不同列组成。4.根据权利要求3所述的支持非正交的多址传输方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：高西奇，王闻今，赵蓉，王智超，仲文，江彬，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32