针对超奈奎斯特系统的低复杂度SVD预编码方法技术方案

本发明专利技术公开针对超奈奎斯特系统的低复杂度SVD预编码方法，包括，获取发送符号块及码间干扰矩阵；对所述码间干扰矩阵进行SVD分解，得到对角矩阵；对发送符号块进行SVD预编码；对预编码的发送符号块添加循环前缀和循环后缀并进行基带成形后发射；接收发射后的符号块，并对接收后的符号块依次进行匹配滤波、下采样及去除循环前缀和循环后缀；通过对角矩阵，对去除循环前缀和循环后缀的符号块进行SVD解码，得到估计符号块。通过上述技术方案，本发明专利技术超奈奎斯特系统的复杂度，同时提高超奈奎斯特系统的符号估计精度，改善其误比特率性能。改善其误比特率性能。改善其误比特率性能。

【技术实现步骤摘要】
针对超奈奎斯特系统的低复杂度SVD预编码方法


[0001]本专利技术涉及通信
，特别涉及一种针对超奈奎斯特系统的低复杂度SVD预编码方法，可用于超奈奎斯特系统的传输方案设计。

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，当超奈奎斯特系统采用高阶调制方式时其符号估计精度较低，误比特率性能差。
[0004]Ebrahim Bedeer在其发表论文“A very low complexity successive symbol
‑
by
‑
symbol sequence estimator for faster
‑
than
‑
Nyquist signaling”(IEEE access，2017，5：7414
‑
7422)中提出了一种基于回退重复估计的低复杂度符号估计方法。该方法首先利用此前估计出的符号估计当前接收符号，然后利用当前符号的估计符号重新估计当前估计符号的前端数个符号。这种方法具有较低的复杂度，在轻度码间干扰的情况下可以有效消除超奈奎斯特系统的码间干扰。该方法存在的不足之处是，当超奈奎斯特系统选用高阶调制方式时或者在较严重码间干扰情况(超奈奎斯特加速因子更小或者接收机匹配滤波采用更小的滚将因子)下，其误比特率性能差。
[0005]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)中提出了一种基于奇异值分解(SingularValue Decomposition,SVD)预编码的符号估计方法，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SVD分解，并借助SVD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，所需复杂度较高，且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采用高阶调制方式时，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。

技术实现思路

[0006]为解决上述现有技术中所存在的问题，本专利技术提供一种针对超奈奎斯特系统的低复杂度SVD预编码方法，以降低采用SVD预编码的超奈奎斯特系统的复杂度，同时提高超奈
奎斯特系统的符号估计精度，改善其误比特率性能。
[0007]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了如下技术方案：针对超奈奎斯特系统的低复杂度SVD预编码方法，包括：
[0008]获取发送符号块及码间干扰矩阵；
[0009]对所述码间干扰矩阵进行SVD分解，得到对角矩阵；
[0010]对发送符号块进行SVD预编码；
[0011]对预编码的发送符号块添加循环前缀和循环后缀并进行基带成形后发射；
[0012]接收发射后的符号块，并对接收后的符号块依次进行匹配滤波、下采样及去除循环前缀和循环后缀；
[0013]通过对角矩阵，对去除循环前缀和循环后缀的符号块进行SVD解码，得到估计符号块。
[0014]可选的，所述发送符号块的获取过程包括：
[0015]获取比特数据，将所述比特数据映射为发送符号，并以固定长度对发送符号进行划分，其中固定长度为以2为底数的指数。
[0016]可选的，所述码间干扰矩阵的获取过程包括：
[0017]获取码间干扰因子，基于循环对称特性，根据码间干扰因子及固定长度计算获得码间干扰矩阵。
[0018]可选的，所述码间干扰矩阵进行SVD分解的过程包括：
[0019]获取傅里叶变换矩阵：
[0020][0021]其中，q
l,η
表示傅里叶变换矩阵Q的第l行、第η列元素，λ表示虚数单位，l和η的取值范围均为[1,L]，L为发送符号块的长度；
[0022]通过傅里叶变换矩阵对所述码间干扰矩阵G进行SVD分解：
[0023]G＝Q
T
ΛQ
*
[0024]其中，上标T表示转置操作，上标*为取共轭操作。
[0025]可选的，对所述发送符号块进行SVD预编码的过程包括：
[0026]通过傅里叶变换矩阵将所述发送符号块SVD预编码，将发送符号块a
k
从时域转换到频域：
[0027]s
k
＝Q
T
a
k
[0028]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。
[0029]可选的，添加循环前缀和循环后缀的过程包括：
[0030]对预编码的发送符号块的前部和后部分别插入循环前缀和循环后缀；其中循环前缀和循环后缀分别为预编码的发送符号块的最后面和最前面的循环长度的符号组成的列向量，所述循环长度为超奈奎斯特系统码间干扰的单边长度。
[0031]可选的，去除循环前缀和循环后缀的过程包括：
[0032]对下采样后的符号块的前部和后部分别去除循环长度的符号，得到去除循环前缀和循环后缀的符号块。
[0033]可选的，对去除循环前缀和循环后缀的符号块进行SVD解码的过程包括：
[0034]通过傅里叶变换矩阵，将所述去除循环前缀和循环后缀的符号块转换至时域：
[0035][0036]其中，表示转换回时域的第k个符号块；
[0037]通过对角矩阵，对去除循环前缀和循环后缀的符号块进行SVD解码：
[0038][0039]其中，表示超奈奎斯特系统接收机的第k个估计符号块，(
·
)
‑1表示矩阵逆运算。
[0040]本专利技术具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.针对超奈奎斯特系统的低复杂度SVD预编码方法，其特征在于，包括：获取发送符号块及码间干扰矩阵；对所述码间干扰矩阵进行SVD分解，得到对角矩阵；对所述发送符号块进行SVD预编码；对预编码的发送符号块添加循环前缀和循环后缀并进行基带成形后发射；接收发射后的符号块，并对接收后的符号块依次进行匹配滤波、下采样及去除循环前缀和循环后缀；通过对角矩阵，对去除循环前缀和循环后缀的符号块进行SVD解码，得到估计符号块。2.根据权利要求1所述的低复杂度SVD预编码方法，其特征在于：所述发送符号块的获取过程包括：获取比特数据，将所述比特数据映射为发送符号，并以固定长度对发送符号进行划分，其中固定长度为以2为底数的指数。3.根据权利要求2所述的低复杂度SVD预编码方法，其特征在于：所述码间干扰矩阵的获取过程包括：获取码间干扰因子，基于循环对称特性，根据所述码间干扰因子及所述固定长度计算获得码间干扰矩阵。4.根据权利要求1所述的低复杂度SVD预编码方法，其特征在于：所述码间干扰矩阵进行SVD分解的过程包括：获取傅里叶变换矩阵：其中，q
l,η
表示傅里叶变换矩阵Q的第l行、第η列元素，λ表示虚数单位，l和η的取值范围均为[1,L]，L为发送符号块的长度；通过傅里叶变换矩阵对所述码间干扰矩阵G进行SVD分解：G＝Q
T
ΛQ
*
其中，上标T表示转置操作，上标*为取共轭操作。5.根据权利要求1所述的低复杂度SVD...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，韩文静，李莉萍，王民辉，邵晨翀，余周鑫，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：