一种MIMO系统下基于张量模型的波形生成方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种MIMO系统下基于张量模型的波形生成方法，包括：获取MIMO系统下的用户输入信号；基于所述用户输入信号，根据MIMO信道矩阵、天线分配矩阵、输入信息矩阵、以及频率编码矩阵，生成MIMO系统的输出波形并输出。本发明专利技术采用的MIMO系统下基于张量模型的波形生成方法，使用了一种新的通用波形生成模型，该模型基于张量模型，能够实现多用户、多数据流系统的建模。且模型能够应用于多天线的软件无线电当中，通过修改相应的参数即可得到不同的多载波波形，实现子载波的分集和复用，同时也可以实现子载波的分配功能，通过将数据流分配到天线上发射而获得多天线下的分集和复用增益。

【技术实现步骤摘要】
一种MIMO系统下基于张量模型的波形生成方法和装置
本专利技术涉及信息
，具体地说，涉及一种MIMO系统下基于张量模型的波形生成方法及装置。
技术介绍
MIMO系统由于具有多根发射天线和多根接收天线，能够得到分集和复用增益，提高系统的传输速率与准确性，因此得到了广泛的关注与应用。在MIMO系统下，为使得配置多根天线的基于认知的软件无线电灵活工作，设计一种可在MIMO系统下使用的通用波形生成模型将具有重大意义。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种MIMO系统下基于张量模型的波形生成方法，所述方法包括：获取MIMO系统下的用户输入信号；基于所述用户输入信号，根据MIMO信道矩阵天线分配矩阵输入信息矩阵以及频率编码矩阵生成MIMO系统的输出波形，其中，H(u)表示第u个用户的MIMO信道矩阵，A(u)表示第u个用户的天线分配矩阵，S(u)表示第u个用户的输入信息矩阵，C(u)表示第u个用户的频率编码矩阵，K表示接收天线个数，M表示发射天线个数，R表示输入信息矩阵所包含数据流的个数，N表示每个数据流的符号个数，F表示所使用的子载波数，Mu、Ru,u＝1,…,U表示第u个用户所使用的发射天线数目和数据流个数，T表示转置，blockdiag表示形成块对角阵；输出所述输出波形。一种实施方案中，所述方法还包括：获取MIMO系统下的接收信号；随机初始化信道矩阵令根据收敛条件循环执行i＝i+1，根据公式估计输入信信息矩阵通过及估计信道矩阵其中符号表示伪逆，i表示循环次数，V2、V3表示高斯白噪声张量的两种矩阵展开形式，表示接收信号，和表示由交替最小二乘(ALS)算法恢复的输入信息矩阵和信道矩阵；输出所述输入信息矩阵及信道矩阵。一种实施方案中，所述方法还包括：获取MIMO系统下的接收信号；随机初始化输入信息矩阵和信道矩阵；根据公式估计频率编码矩阵；根据所述频率编码矩阵估计所述输入信息矩阵和信道矩阵，直到满足截止条件；输出所述输入信息矩阵、信道矩阵和频率编码矩阵。本专利技术实施例还提供一种MIMO系统下基于张量模型的波形生成装置，所述装置包括：获取单元，用于获取MIMO系统下的用户输入信号；波形生成单元，用于基于所述用户输入信号，根据MIMO信道矩阵天线分配矩阵输入信息矩阵以及频率编码矩阵生成MIMO系统的输出波形，其中，H(u)表示第u个用户的MIMO信道矩阵，A(u)表示第u个用户的天线分配矩阵，S(u)表示第u个用户的输入信息矩阵，C(u)表示第u个用户的频率编码矩阵，K表示接收天线个数，M表示发射天线个数，R表示输入信息矩阵所包含数据流的个数，N表示每个数据流的符号个数，F表示所使用的子载波数，Mu、Ru,u＝1,…,U表示第u个用户所使用的发射天线数目和数据流个数，T表示转置，blockdiag表示形成块对角阵；输出单元，用于输出所述输出波形。一种实施方案中，所述装置还包括：第二获取单元，用于获取MIMO系统下的接收信号；第一初始化单元，用于随机初始化信道矩阵令恢复单元，用于根据收敛条件循环执行i＝i+1，根据公式确定输入信息矩阵通过及确定信道矩阵其中符号表示伪逆，i表示循环次数，V2、V3表示高斯白噪声张量的两种矩阵展开形式，表示接收信号，和表示由交替最小二乘(ALS)算法恢复的输入信息矩阵和信道矩阵；第二输出单元，用于输出所述输入信息矩阵及信道矩阵。一种实施方案中，所述装置还包括：第三获取单元，用于获取MIMO系统下的接收信号；第二初始化单元，用于随机初始化输入信息矩阵和信道矩阵；估计单元，用于根据公式估计频率编码矩阵；第二恢复单元，用于根据所述频率编码矩阵估计所述输入信息矩阵和信道矩阵，直到满足截止条件；第三输出单元，用于输出所述输入信息矩阵、信道矩阵和频率编码矩阵。本专利技术采用的MIMO系统下基于张量模型的波形生成方法，使用了一种新的通用波形生成模型，该模型基于张量模型，能够实现多用户、多数据流系统的建模。且模型能够应用于多天线的软件无线电当中，通过修改相应的参数即可得到不同的多载波波形，实现子载波的分集和复用，同时也可以实现子载波的分配功能，通过将数据流分配到天线上发射而获得多天线下的分集和复用增益，同时，该模型的接收机可以实现对发射信号进行半盲接收，对信道状态信息进行盲估计，只需要少量的导频信息，提高了频谱利用率，降低了系统对信道估计的复杂度。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1显示了根据本专利技术的一个实施例的发射信号形成示意图；图2显示了根据本专利技术的一个实施例的发射信号第n个符号的形成示意图；图3显示了根据本专利技术的一个实施例的接收信号第n个符号的形成示意图；图4显示了根据本专利技术的一个实施例的MIMO系统下基于张量模型的波形生成方法流程图；图5显示了根据本专利技术的一个实施例的单天线MC-CDMA波形误码率曲线示意图；图6显示了根据本专利技术的一个实施例的不同接收机的性能曲线；图7显示了根据本专利技术的一个实施例的子载波分配方式的功率谱密度曲线；图8显示了根据本专利技术的另一个实施例的子载波分配方式的功率谱密度曲线。图9显示了根据本专利技术的一个实施例的不同子载波分配方式的误码率性能曲线；图10显示了根据本专利技术的一个实施例的不同发射天线分配方式下的误码率曲线；图11显示了根据本专利技术的一个实施例的不同数目接收天线的误码率曲线；图12显示了根据本专利技术的一个实施例的MIMO系统下基于张量模型的波形生成装置结构示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本专利技术实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本专利技术可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。软件无线电具有可重新编程、可重构物理层参数的功能，能够根据要求改变系统的参数，产生所需的通信波形。基于认知的软件无线电，通过对软件无线电增加智能学习与决策的过程，动态地调整软件无线电的系统参数来适应不断变化的无线通信环境，从而有效地提高信息传输的可靠性以及频谱利用效率。因此为使得基于认知的软件无线电灵活工作，一种参数化的通用波行生成模型显得十分重要。而MIMO系统由于具有多根发射天线和多根接收天线，能够得到分集和复用增益，提高系统的传输速率与准确性，因此得到了广泛的关注与应用。为使得配置多根天线的基于认知的软件无线电灵活工作，设计一种可在MIMO系统下使用的通用波形生成模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MIMO系统下基于张量模型的波形生成方法，其特征在于，所述方法包括：获取MIMO系统下的用户输入信号；基于所述用户输入信号，根据MIMO信道矩阵

【技术特征摘要】
1.一种MIMO系统下基于张量模型的波形生成方法，其特征在于，所述方法包括：获取MIMO系统下的用户输入信号；基于所述用户输入信号，根据MIMO信道矩阵天线分配矩阵输入信息矩阵以及频率编码矩阵生成MIMO系统的输出波形，其中，H(u)表示第u个用户的MIMO信道矩阵，A(u)表示第u个用户的天线分配矩阵，S(u)表示第u个用户的输入信息矩阵，C(u)表示第u个用户的频率编码矩阵，K表示接收天线个数，M表示发射天线个数，R表示输入信息矩阵所包含数据流的个数，N表示每个数据流的符号个数，F表示所使用的子载波数，Mu、Ru,u＝1,…,U表示第u个用户所使用的发射天线数目和数据流个数，T表示转置，blockdiag表示形成块对角阵；输出所述输出波形。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取MIMO系统下的接收信号；随机初始化信道矩阵令根据收敛条件循环执行i＝i+1，根据公式估计输入信信息矩阵通过及估计信道矩阵其中符号表示伪逆，i表示循环次数，V2、V3表示高斯白噪声张量的两种矩阵展开形式，表示接收信号，和表示由交替最小二乘(ALS)算法恢复的输入信息矩阵和信道矩阵；输出所述输入信息矩阵及信道矩阵。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取MIMO系统下的接收信号；随机初始化输入信息矩阵和信道矩阵；根据公式估计频率编码矩阵；根据所述频率编码矩阵估计所述输入信息矩阵和信道矩阵，直到满足截止条件；输出所述输入信息矩阵、信道矩阵和频率编码矩阵。4.一种MIMO系统下基于张量模型的波形生成装置，其特征在于，所述装置包括：获取单元，用于获取MIM...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦峥，李春梅，李超，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23