一种超奈奎斯特传输系统中基于分解矩阵的干扰消除调制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种超奈奎斯特传输系统中基于分解矩阵的干扰消除调制方法，属于无线移动通信领域。该方法包括：S1：自适应调节：利用ISI矩阵分解后的特征向量生成自适应调节向量值；S2：FTN调制：将待传输信号以大于传统奈奎斯特采样的速率与脉冲成型函数进行卷积，然后将卷积后得到的待发送信号通过射频发出；S3：匹配滤波：将接收端所接收到的信号进行匹配滤波，然后将匹配滤波的输出信号以超奈奎斯特采样速率进行采样得到处理后信号；S4：分解：将分解向量值与匹配滤波输出的信号矩阵相乘。本发明专利技术提高了发送信号的传输速率，完全消除了码间干扰，降低了接收端解码的复杂度。

An interference cancellation modulation method based on decomposition matrix in super-Nyquist transmission system

【技术实现步骤摘要】
一种超奈奎斯特传输系统中基于分解矩阵的干扰消除调制方法
本专利技术属于无线移动通信领域，涉及一种超奈奎斯特传输系统中基于分解矩阵的干扰消除调制方法。
技术介绍
当系统中信息符号的传输速率高于奈奎斯特定理所规定的具有码间干扰(Inter-SymbolInterference,ISI)自由传输的速率时，称该系统为超奈奎斯特传输系统。超奈奎斯特(Faster-Than-Nyquist，FTN)的概念最早是在20世纪70年代由Mazo所提出的，1975年10月Mazo在SystemTechnicalJournal的“Faster-Than-NyquistSignaling”一文中表明了FTN相比于传统奈奎斯特在同一带宽内以相同能量可以携带更多数据而不会损失其性能。传统奈奎斯特脉准则强调的是信号的正交性以避免符号间干扰，然而FTN系统中引入ISI是需要牺牲带宽效率来保证其正交性，但是也提供了更高的数据传输速率和更大的FTN信号容量。公开号CN105634545A的专利文献公开了一种超奈奎斯特通信系统中基于矩阵分解的干扰消除方法，主要贡献在于解决避免网格解码器所导致的计算复杂度过高以及干扰消除。在该方法中，将ISI矩阵分为上下三角矩阵，然后在采用串行干扰消除方法的基础上，进一步将ISI矩阵、发送信号序列以及接收信号进行分块，然后通过解调得到消除干扰过后的信号序列。公开号CN106302277A的专利文献公开了一种超奈奎斯特调制系统及方法，主要贡献在于通过在发送端对待发送的星座点进行预编码来消除ISI，进而提高系统传输性能。已公开的这些方法主要解决了超奈奎斯特传输系统中所存在的码间干扰等问题，但是上述方法都是进行的串行干扰消除，这就使得算法的复杂度较大，同时也降低了在信道中信息发送的效率。另外，还未考虑到接收机检测延迟的增加与ISI抽头系数的大小之间的关系，这就导致了解调算法的复杂度依旧很高。本专利技术在此基础上在发射端添加一个自适应调节模块来降低码间干扰，接收端添加一个分解模块，使其完全的消除ISI。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种超奈奎斯特传输系统中基于分解矩阵的干扰消除调制方法，在提高信息发送效率的同时也考虑了检测延迟与ISI抽头系数大小之间的关系，从而降低解调的复杂度以及提高系统的误码率性能和可靠性。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种超奈奎斯特传输系统中基于分解矩阵的干扰消除调制方法，将发送信号依次通过发射端的自适应调节模块、FTN调制模块，以及接收端的匹配滤波模块和分解模块处理，以此消除码间干扰；具体步骤为：S1：自适应调节模块处理：利用ISI矩阵分解后的特征向量生成自适应调节向量值；S2：FTN调制模块处理：将待传输信号以大于传统奈奎斯特采样的速率与脉冲成型函数进行卷积，然后将卷积后得到的待发送信号通过射频发出；S3：匹配滤波模块处理：将接收端所接收到的信号进行匹配滤波，然后将匹配滤波的输出信号以超奈奎斯特采样速率进行采样得到处理后信号；S4：分解模块处理：将利用ISI矩阵分解的特征向量所生成的分解向量值与匹配滤波输出的信号矩阵相乘，得到消除ISI的信号。进一步，所述步骤S1具体包括：根据超奈奎斯特传输系统的参数确定ISI矩阵H，并将所生成的ISI矩阵H进行特征分解得到H＝pΛpH，其中p、pH为特征向量所构成的矩阵，Λ为对角矩阵；然后根据特征向量矩阵p得到自适应调节向量值。进一步，所述ISI矩阵H生成的参数包含有：脉冲成型函数的滚降系数β、压缩因子τ以及生成的矩阵维数N和信号序列的长度I，其中N≤I。进一步，所述脉冲成型函数由根升余弦滤波器构成。进一步，所述步骤S3具体包括：接收端接收发送信号经过匹配滤波，将信号以大于传统奈奎斯特的采样速率与脉冲成型函数进行卷积，然后将卷积后的信号以超奈奎斯特采样速率进行采样。进一步，步骤S4中，所述分解向量值获取方式包括：根据超奈奎斯特传输系统的参数确定ISI矩阵H，将所生成的ISI矩阵H进行特征分解后得到特征向量矩阵pH，然后根据特征向量矩阵pH得到分解模块中消除ISI的矩阵。本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过发射端将信号经过自适应调节模块来降低码间干扰；接收端信号进入分解模块消除信号的ISI。本专利技术应用自适应调节和分解矩阵的方法可以极大的降低超奈奎斯特通信系统调制算法的复杂度，同时也降低了信号在解调算法中的复杂度。本专利技术基于矩阵的计算使得系统中检测延迟与ISI抽头组的大小无关，减少了接收器检测延迟，从而大大降低了接收端解码的复杂度本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为本专利技术实施例中超奈奎斯特调制系统的模块示意图；图2为本专利技术实施例中超奈奎斯特调制系统实系统框架示意图；图3为本专利技术实施例中超奈奎斯特调制系统模型示意图；图4为本专利技术所述干扰消除调制方法的流程图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。请参阅图1～图4，图1为本专利技术采用的超奈奎斯特调制系统的模块示意图，超奈奎斯特的系统模型包括：发射端的自适应调节模块、FTN调制模块、信道、接收端的匹配滤波模块、分解模块以及解调模块。系统的模型参数有脉冲成型函数的滚降系数β，时间压缩因子τ和信号传输形成矩阵的维数N。参阅图2、图3，本专利技术采用的超奈奎斯特调制系统前，首先在发射端生成待传输线性调制的基带信号：其中，τ＝TF/T，τ∈(0,1]为压缩因子，τ＝1时遵守正交调制的正交信号，τ＜1时为FTN信号，T＝1/(2B)为传统奈奎斯特码元传输时间间隔，B为系统带宽。待发送的二进制码元序列向量为ai＝[a1,a2,a3,...,aI]T，h(t)为根升余弦成形脉冲具有单位能量，即相应的FTN传输码元速率为1/(τT)。将发送端的所有脉冲归一化因子设为用于降低脉冲能量并保持发送端的功率恒定，即当待传输线性调制的基带信号通过射频端发射天线发送出去，此时接收端接收的信号表示为：r(t)＝S(t)+w(t)(2)其中，假设w(t)是传输过程中均值为0，方差为δ2的有色噪声。故接收端通过超奈奎斯特传输系统调制得到的存在有ISI矩阵的信号序列为：把式(1)和式(2)代入式(3)中得到如下：其中，表示ISI抽头组系数，表示经过滤波之后的噪声样值。其中，系统参数包含根升余弦滚降系数β，时间压缩因子τ以及将信号脉冲总长度I的信号序列划分为长度N的传输信号序列，由于FTN系统中存在有ISI，因此接收端接收的信号序列含有的ISI可以用矩阵形式表示为即把传输信号序列长度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超奈奎斯特传输系统中基于分解矩阵的干扰消除调制方法，其特征在于，该方法是将发送信号依次通过发射端的自适应调节模块、超奈奎斯特(Faster‑Than‑Nyquist，FTN)调制模块，以及接收端的匹配滤波模块和分解模块处理，以此消除码间干扰；具体步骤为：S1：自适应调节模块处理：利用码间干扰(Inter‑Symbol Interference，ISI)矩阵分解后的特征向量生成自适应调节向量值；S2：FTN调制模块处理：将待传输信号以大于传统奈奎斯特采样的速率与脉冲成型函数进行卷积，然后将卷积后得到的待发送信号通过射频发出；S3：匹配滤波模块处理：将接收端所接收到的信号进行匹配滤波，然后将匹配滤波的输出信号以超奈奎斯特采样速率进行采样得到处理后信号；S4：分解模块处理：将利用ISI矩阵分解的特征向量所生成的分解向量值与匹配滤波输出的信号矩阵相乘，得到完全消除ISI后的信号。

【技术特征摘要】
1.一种超奈奎斯特传输系统中基于分解矩阵的干扰消除调制方法，其特征在于，该方法是将发送信号依次通过发射端的自适应调节模块、超奈奎斯特(Faster-Than-Nyquist，FTN)调制模块，以及接收端的匹配滤波模块和分解模块处理，以此消除码间干扰；具体步骤为：S1：自适应调节模块处理：利用码间干扰(Inter-SymbolInterference，ISI)矩阵分解后的特征向量生成自适应调节向量值；S2：FTN调制模块处理：将待传输信号以大于传统奈奎斯特采样的速率与脉冲成型函数进行卷积，然后将卷积后得到的待发送信号通过射频发出；S3：匹配滤波模块处理：将接收端所接收到的信号进行匹配滤波，然后将匹配滤波的输出信号以超奈奎斯特采样速率进行采样得到处理后信号；S4：分解模块处理：将利用ISI矩阵分解的特征向量所生成的分解向量值与匹配滤波输出的信号矩阵相乘，得到完全消除ISI后的信号。2.根据权利要求1所述的一种超奈奎斯特传输系统中基于分解矩阵的干扰消除调制方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：王诗言，李倩，段思睿，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50