本发明专利技术公开了一种基于虚拟框架的多址接入方法及其系统，包括：系统中包含多个发射机和一个公共接收机；公共接收机确定虚拟框架信道并对其进行分解，得到初始左、右框架矩阵，随后向发射机广播该虚拟框架信道，并通知发射机应使用的初始预编码在右框架矩阵中的列索引值；发射机根据其与公共接收机之间的通信信道、虚拟框架信道，以及初始预编码的索引计算预编码向量，预处理发送数据并发射给公共接收机；公共接收机采用初始左框架矩阵的列向量对其接收信号进行滤波，恢复出多路数据。本发明专利技术通过引入虚拟框架，使多个发射信号经过虚拟框架的不同空间特征模式传输至公共接收机，能够分别调整信道方向信息与信道质量信息，显著提高系统频谱效率。高系统频谱效率。
【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟框架的多址接入方法及系统
[0001]本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种基于虚拟框架的多址接入方法及系统。
技术介绍
[0002]多址技术应用于无线通信系统，使多个用户共享有限的通信资源。多址技术经历了频分多址(Frequency Division Multiple Access，FDMA)、时分多址(TimeDivision Multiple Access，TDMA)、码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)、空分多址(Space Division Multiple Access，SDMA)和正交频分多址 (Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA)。不断发展的多址技术被用来提高系统的频谱效率和资源利用率。随着移动通信技术进入第五代(5G)，各种新技术的发展和智能终端的快速增长对多址技术提出了新的要求，未来通信场景要求密集通信、低延迟以及高频谱效率。非正交多址技术(Non
‑
OrthogonalMultiple Access，NOMA)放宽了传统多址技术对资源正交分配的严格要求，允许信号在传输过程中存在干扰，即通过在发射端对不同的用户分配不同的发射功率，并在接收端采用串行干扰消除(Successive Interference Cancellation，SIC)进行接收信号检测，可以实现多用户信号/数据的区分与恢复，从而提高系统频谱效率。但是，NOMA增加了接收机的复杂度。此外，由于SIC需要对多个信号逐一进行处理，不仅会造成处理延时，而且SIC存在误差传播的问题，即先前的信号的检测错误会对后续信号的恢复产生影响，这些弊端对采用SIC的NOMA的广泛应用带来一定的限制。
[0003]综上，采用多址技术实现多用户通信时，对干扰进行有效的管理也是提高系统性能的关键。所以，针对多用户通信间的干扰的管理，也出现了许多方法。这些方法通过对发射端进行预编码和/或在接收端对接收混合信号进行滤波，可以达到抑制或消除干扰的目的。常用的干扰管理方法包括迫零接收(Zero
‑
Forcing， ZF)、迫零波束成形(Zeroforcing Beamforming，ZFBF)、干扰对齐(InterferenceAlignment，IA)等。ZF在受干扰接收机(Receiver，Rx)处使用与干扰相互正交的滤波向量对接收混合信号进行滤波，可以消除干扰对期望信号的影响，但由于滤波向量与期望信号并不匹配，会导致期望信号的接收功率损失。ZFBF在干扰源进行预编码设计，可以使多路干扰在受干扰接收机处与其期望信号相互正交，从而避免干扰对期望通信的影响，但干扰源在进行预编码时，会使干扰源向其接收机 (称为干扰接收机)发送的信号与其信道的匹配程度降低，从而导致干扰接收机处的期望信号功率减小。IA通过在干扰源对干扰进行预处理，可以在受干扰接收机处将多个干扰映射到有限的子空间中，从而使期望信号而不受干扰的影响。但是，类似ZFBF，IA也会造成干扰源向其接收机发送的信号与其通信信道失配的问题，从而导致干扰通信对的性能损失。
[0004]现有技术存在的问题是：以频率、时间、码子和空间等区分用户通信的正交多址方式的资源利用率低，无法适应日益增长的多用户通信需求。
技术实现思路
[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于虚拟框架的多址接入方法及系统。
[0006]本专利技术是这样实现的，一种基于虚拟框架的多址接入方法，所述基于虚拟框架的多址接入方法包括：公共接收机获得发射机反馈的信道状态信息以及发射机采用的调制方式信息；公共接收机确定一个虚拟框架信道，并对该虚拟框架信道进行矩阵分解，得到初始左、右框架矩阵，随后公共接收机向全体发射机广播该虚拟框架信道，并通知各个发射机应使用的初始预编码在发射机的右框架矩阵中列向量的索引值；各个发射机根据各自与公共接收机之间的通信信道、以及来自公共接收机的虚拟框架信道和初始预编码的索引值信息计算自己的预编码向量，并使用计算得到的预编码对发送数据进行预处理，然后将处理后得到的发射信号发送给公共接收机；公共接收机采用初始左框架矩阵中的各个列向量对其观测到的来自多个发射机的混合信号进行滤波处理，无干扰地恢复出多路数据。
[0007]进一步，所述基于虚拟框架的多址接入方法具体步骤如下：
[0008]所述系统由K个发射机Tx和一个公共接收机Rx组成，每个发射机Tx配置N
T
根发射天线，公共接收机Rx配置N
R
根接收天线，公共接收机Rx获得发射机Tx反馈的信道状态信息以及发射机Tx采用的调制方式信息；
[0009]步骤1，公共接收机Rx选定一个虚拟框架信道进行矩阵分解，表示复数集合，得到初始左框架矩阵L
F
和初始右框架矩阵R
F
，接下来，Rx向全体所述发射机Tx广播H
F
，并通知各个发射机Tx
k
(k∈{1，
…
，K})应使用的初始预编码在其右框架矩阵中列向量的索引值k；
[0010]步骤2，各个发射机Tx
k
根据其与公共接收机Rx之间的信道矩阵H
k (k∈{1，
…
，K})，以及其接收到的H
F
确定左框架矩阵L
Fk
和右框架矩阵R
Fk
，并设计调节矩阵A
k
，接下来用A
k
对Tx
k
的初始预编码向量进行调节，得到Tx
k
的预编码向量p
k
，Tx
k
使用p
k
对发送数据进行预处理，并将处理后得到的发射信号发送给公共接收机Rx；
[0011]步骤3，公共接收机Rx采用初始左框架矩阵L
F
中的各个列向量对其观测到的来自K个发射机Tx的混合信号进行滤波处理，实现无干扰地恢复出K路数据。
[0012]进一步的，所述步骤1之前还包括：
[0013](1a)各个发射机Tx
k
(k∈{1，
…
，K})估计其与公共接收机Rx之间的信道状态信息，并通过反馈链路发送给公共接收机Rx，所述信道状态信息包括信道矩阵H
k
；
[0014](1b)各个发射机Tx
k
采用波束成形的方式向公共接收机Rx发送一路数据，来自K个发射机的信号同时到达公共接收机Rx并相互叠加；
[0015]发射机Tx
k
向公共接收机Rx发送数据x
k
，来自其它K
‑
1个发射机的信号对 Tx
k
的信号造成干扰。
[0016]进一步的，所述步骤1具体包括：
[0017](2a)公共接收机Rx从各个发射机Tx
k
(k∈{1，...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟框架的多址接入方法，其特征在于，包括以下步骤：所述系统由K个发射机Tx和一个公共接收机Rx组成，每个发射机Tx配置N
T
根发射天线，公共接收机Rx配置N
R
根接收天线，公共接收机Rx获得发射机Tx反馈的信道状态信息以及发射机Tx采用的调制方式信息；(1)公共接收机Rx选定一个虚拟框架信道进行矩阵分解，表示复数集合，得到初始左框架矩阵L
F
和初始右框架矩阵R
F
，接下来，Rx向全体所述发射机Tx广播H
F
，并通知各个发射机Tx
k
(k∈{1，
…
，K})应使用的初始预编码在其右框架矩阵中列向量的索引值k；(2)各个发射机Tx
k
根据其与公共接收机Rx之间的信道矩阵H
k
(k∈{1，
…
，K})，以及其接收到的H
F
确定左框架矩阵L
Fk
和右框架矩阵R
Fk
，并设计调节矩阵A
k
，接下来用A
k
对Tx
k
的初始预编码向量进行调节，得到Tx
k
的预编码向量p
k
，Tx
k
使用p
k
对发送数据进行预处理，并将处理后得到的发射信号发送给公共接收机Rx；(3)公共接收机Rx采用初始左框架矩阵L
F
中的各个列向量对其观测到的来自K个发射机Tx的混合信号进行滤波处理，实现无干扰地恢复出K路数据。2.根据权利要求1所述的基于虚拟框架的多址接入方法及系统，其特征在于，所述步骤(1)之前还包括：(1a)各个发射机Tx
k
(k∈{1，
…
，K})估计其与公共接收机Rx之间的信道状态信息，并通过反馈链路发送给公共接收机Rx，所述信道状态信息包括信道矩阵H
k
；(1b)各个发射机Tx
k
采用波束成形的方式向公共接收机Rx发送一路数据，来自K个发射机的信号同时到达公共接收机Rx并相互叠加；发射机Tx
k
向公共接收机Rx发送数据x
k
，来自其它K
‑
1个发射机的信号对Tx
k
的信号造成干扰。3.根据权利要求1所述的基于虚拟框架的多扯接入方法及系统，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：(2a)公共接收机Rx从各个发射机Tx
k
(k∈{1，
…
，K})到公共接收机Rx之间的信道矩阵H
k
中，随机选定一个信道矩阵作为虚拟框架信道H
【专利技术属性】
技术研发人员：李钊，张碧桂，闫峥，畅志贤，丁汉清，肖丽媛，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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