基于循环卷积的超奈奎斯特Cholesky预编码方法技术

本发明专利技术公开了一种基于循环卷积的超奈奎斯特Cholesky预编码方法，包括：获取超奈奎斯特系统的码间干扰矩阵和发送符号块；对码间干扰矩阵进行Cholesky分解，得到第一矩阵和第二矩阵；基于第一矩阵，对发送符号块进行Cholesky预编码，得到已编码发送符号块；将基带成形滤波器的线性卷积替换成第一循环卷积，基于第一循环卷积，对已编码发送符号块进行超奈奎斯特成形操作，得到发射符号块；将匹配滤波器的线性卷积替换成第二循环卷积，基于第二循环卷积对发射符号块进行匹配滤波操作，得到接收符号块；基于第二矩阵对下采样后的接收符号块进行Cholesky解码，得到估计符号块。本发明专利技术能实现更好的误比特率性能。明能实现更好的误比特率性能。明能实现更好的误比特率性能。

【技术实现步骤摘要】
基于循环卷积的超奈奎斯特Cholesky预编码方法


[0001]本专利技术属于通讯
，尤其涉及一种基于循环卷积的超奈奎斯特Cholesky预编码方法。

技术介绍

[0002]在设计传统通信系统时，为了避免系统的码间干扰，通信系统均遵循奈奎斯特第一准则。然而，奈奎斯特传输系统无码间干扰传输的符号之间的正交性是以牺牲频谱效率为代价的。通过人工引入码间干扰，超奈奎斯特(Faster
‑
Than
‑
Nyquist,FTN)系统可以支持更高的传输速率和频谱效率。相应的，超奈奎斯特系统需要更高的复杂度来消除码间干扰，从而估计超奈奎斯特系统发射机的发送符号。
[0003]Shinya Sugiura在其发表论文“Frequency
‑
domain equalization of faster
‑
than
‑
Nyquist signaling”(IEEE wireless communications letters，2013，2：555
‑
558)中提出了一种基于循环前缀的频域均衡方法，其充分考虑了超奈奎斯特系统中的有色噪声并利用最小均方误差准则对其进行噪声白化，在低阶调制方式情况下可有效消除码间干扰，具有良好的误比特率性能。该方法存在的不足之处是，当超奈奎斯特系统在严重码间干扰情况下或采用高阶调制方式时，符号估计精度较低，误比特率性能差；此外，循环前缀降低了超奈奎斯特系统的频谱效率。
[0004]中国人民解放军理工大学刘爱军等人在其发表论文“Linear precoding for faster
‑
than
‑
Nyquist signaling”(IEEE international conference on computer and communications，2017，52
‑
56)中提出了一种基于Cholesky分解的预编码方法，该方法针对每一个发送符号块构造码间干扰矩阵，然后对其进行Cholesky分解，并借助Cholesky分解结果实现预编码，从而消除码间干扰。该方法存在的不足之处是，所构造的码间干扰矩阵忽略块间干扰，导致当超奈奎斯特系统在严重码间干扰情况下，此方法无法有效消除块间干扰，因此符号估计精度低，误比特率性能差。
[0005]国防科技大学Jing Lei在其发表论文“An improved GTMH precoding algorithm in faster
‑
than
‑
Nyquist signaling system”(International conference on electronics technology，2018，341
‑
344)中提出了一种针对超奈奎斯特系统的GTMH(G
‑
to
‑
minus
‑
half)预编码方法，其结合噪声白化和GTMH预编码，在二进制相移键控系统中表现良好。该方法存在的不足之处是，在严重码间干扰情况下或采用高阶调制方式时，估计精度低。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出了一种基于循环卷积的超奈奎斯特Cholesky预编码方法，以解决上述现有技术中存在的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于循环卷积的超奈奎斯特Cholesky预编码方法，包括：
[0008]获取超奈奎斯特系统的码间干扰矩阵和发送符号块，其中所述超奈奎斯特系统包括：基带成形滤波器和匹配滤波器；
[0009]对码间干扰矩阵进行Cholesky分解，得到分解矩阵，所述分解矩阵包括：第一矩阵和第二矩阵；
[0010]基于所述第一矩阵，对发送符号块进行Cholesky预编码，得到已编码发送符号块；
[0011]将基带成形滤波器的线性卷积替换成第一循环卷积，基于所述第一循环卷积，对所述已编码发送符号块进行超奈奎斯特成形操作，得到发射符号块；
[0012]将匹配滤波器的线性卷积替换成第二循环卷积，基于所述第二循环卷积，对所述发射符号块进行匹配滤波操作，得到接收符号块；
[0013]基于所述第二矩阵，对下采样后的接收符号块进行Cholesky解码，得到估计符号块。
[0014]优选地，对码间干扰矩阵进行Cholesky分解的过程包括：
[0015]G＝L
H
L
[0016]其中，G为码间干扰矩阵，L为上三角矩阵，作为第一矩阵；上标H表示共轭转置运算，L
H
作为第二矩阵。
[0017]优选地，对发送符号块进行Cholesky预编码的过程包括：
[0018]s
k
＝L
‑1a
k
[0019]其中，s
k
表示超奈奎斯特系统发射机第k个经过预编码的发送符号块，a
k
为列向量，表示第k个发送符号块，L为第一矩阵，(
·
)
‑1表示矩阵逆运算。
[0020]优选地，对所述已编码发送符号块进行超奈奎斯特成形操作的过程包括：
[0021][0022]其中，c
k
表示超奈奎斯特系统发射机经过循环卷积的第k个符号块，p表示基带成形和匹配滤波的时域响应系数，表示发送符号块s
k
经过零值内插的上采样符号块，为循环卷积操作。
[0023]优选地，对所述发射符号块进行匹配滤波操作的过程包括：
[0024][0025]其中，表示超奈奎斯特系统接收机经过循环卷积的第k个符号块，p表示基带成形和匹配滤波的时域响应系数，表示c
k
经过信道、加入噪声后的符号块，为循环卷积操作。
[0026]优选地，对下采样后的接收符号块进行Cholesky解码的过程包括：
[0027][0028]其中，表示超奈奎斯特系统接收机的第k个估计符号块，L
H
作为第二矩阵，(
·
)
‑1表示矩阵逆运算，r
k
表示经过下采样的符号块。
[0029]优选地，其特征在于，所述超奈奎斯特系统包括：依次连接的数据源模块、星座映射模块、Cholesky预编码模块、上采样模块、基带成形模块、信道模块、匹配滤波模块、下采样模块、Cholesky解码模块、解映射模块和误比特率模块。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0031]本专利技术提供了一种基于循环卷积的超奈奎斯特Cholesky预编码方法，将超奈奎斯特系统基带成形和匹配滤波的线性卷积替换为循环卷积，无需循环前缀且无需考虑块间干扰即可构造完整的码间干扰矩阵，借助精确的码间干扰矩阵进行Cholesky分解，并以此分别在超奈奎斯特系统发射机和接收机实现Cholesky预编码和解码，从而消除码间干扰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于循环卷积的超奈奎斯特Cholesky预编码方法，其特征在于，包括以下步骤：获取超奈奎斯特系统的码间干扰矩阵和发送符号块，其中所述超奈奎斯特系统包括：基带成形滤波器和匹配滤波器；对码间干扰矩阵进行Cholesky分解，得到分解矩阵，所述分解矩阵包括：第一矩阵和第二矩阵；基于所述第一矩阵，对发送符号块进行Cholesky预编码，得到已编码发送符号块；将基带成形滤波器的线性卷积替换成第一循环卷积，基于所述第一循环卷积，对所述已编码发送符号块进行超奈奎斯特成形操作，得到发射符号块；将匹配滤波器的线性卷积替换成第二循环卷积，基于所述第二循环卷积，对所述发射符号块进行匹配滤波操作，得到接收符号块；基于所述第二矩阵，对下采样后的接收符号块进行Cholesky解码，得到估计符号块。2.根据权利要求1所述的基于循环卷积的超奈奎斯特Cholesky预编码方法，其特征在于，对码间干扰矩阵进行Cholesky分解的过程包括：G＝L
H
L其中，G为码间干扰矩阵，L为上三角矩阵，作为第一矩阵；上标H表示共轭转置运算，L
H
作为第二矩阵。3.根据权利要求2所述的基于循环卷积的超奈奎斯特Cholesky预编码方法，其特征在于，对发送符号块进行Cholesky预编码的过程包括：s
k
＝L
‑1a
k
其中，s
k
表示超奈奎斯特系统发射机第k个经过预编码的发送符号块，a
k
为列向量，表示第k个发送符号块，L为第一矩阵，(
·
)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，杨沁硕，李莉萍，邓海鹏，刘淳，程诺，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：