一种适配宽带大规模MIMO-OTFS的数字预编码方法

本发明属于无线通信，具体涉及一种适配宽带大规模mimo-otfs的数字预编码方法。

背景技术：

1、大规模mimo技术提供了方向性波束形成增益，有效克服了毫米波信道路径损耗严重的缺点。毫米波技术提供了广泛的可用频带，其短波长有助于在小尺寸范围内集成大规模天线阵列。otfs调制由于其优越的抗多普勒特性成为高移动通信中的重要技术。同时在宽带系统中大规模mimo技术中由于不可忽略的多天线接收信号时延差，导致了波束色散效应；在宽带otfs系统中由于不可忽略的不同子载波间的多普勒频移差异，导致了多普勒色散效应。因此宽带mimo-otfs预编码设计需要同时考虑波束色散效应和多普勒色散效应导致的信号间干扰。

2、北京邮电大学在其申请的专利文献(申请公布号cn111555780a)中公布了一种基于正交时频空(otfs)调制的多天线接收机方案，该方法的实现步骤为，首先，发射端单/多天线发射信号通过时变多径信道到达多天线接收端，将到达接收端天线阵的时域信号通过波束成形网络，形成多条信道稀疏性增强的并行支路；然后，各并行支路的时域信号通过otfs解调后输出相应时延多普勒域信号；最后，所有支路时延多普勒域信号通过所设计的消息传递-最大比合并(mp-mrc)联合迭代检测网络，得到均衡检测后的信号，并将所述均衡检测后的信号作为最终接收信号输出；该方法将多天线波束成形与otfs调制技术相结合，所设计的接收解调方案提高了接收信噪比和误码率；但是，该方法仅适用于窄带多天线otfs系统且信号检测复杂度较高。

3、南京邮电大学在其申请的专利文献(申请公布号cn115865147a)中公布了一种面向6g的mimo-otfs系统的预编码优化方法；该方法的实现步骤为，首先，根据系统模型确定信道矩阵；其次，获取延迟多普勒域输入输出关系；然后，根据输入输出关系建立以预编码矩阵为变量的目标函数问题；最后，利用dinkelbach算法将目标函数转化为辅助变量相减的形式，固定某一变量，将原非凸优化问题转化为半正定规划(sdp)问题，求得最佳预编码矩阵；该方法设计的最佳预编码器不仅消除了用户间干扰，还能消除同一用户的符号间干扰；但是，该方法仅能消除窄带mimo-otfs系统中的同意用户的符号间干扰，无法解决宽带大规模mimo-otfs系统中的波束色散效应和多普勒色散效应导致的同一用户的符号间干扰。

4、因此，亟需提出一种适配宽带大规模mimo-otfs的数字预编码技术，用于解决下行数据传输中波束色散和多普勒色散效应导致的同一用户符号间干扰问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种适配宽带大规模mimo-otfs的数字预编码方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、第一方面，本发明提供一种适配宽带大规模mimo-otfs的数字预编码方法，应用于基站，包括：

3、获取宽带大规模mimo-otfs输入输出关系模型；

4、根据所述宽带大规模mimo-otfs输入输出关系模型，制定数字预编码方案；根据所述数字预编码方案，将待发送至用户的数据流进行预编码；

5、将所述预编码后的数据流发送至用户。

6、第二方面，本发明还提供一种适配宽带大规模mimo-otfs的数字预编码方法，其特征在于，应用于用户，包括：

7、在延迟-多普勒域接收基站发送的预编码后的数据流，使用最小二乘法通过已知的频符号估计得到下行等效信号增益，并实现对所述预编码后的数据流检测。

8、本发明的有益效果：

9、本发明提供的一种适配宽带大规模mimo-otfs的数字预编码方法，一方面，基于宽带大规模mimo高移动信道模型，并建立了宽带大规模mimo-otfs输入输出关系；将现有的mimo-otfs接收信号模型扩展到宽带场景下，使得本发明所建立的宽带大规模mimo-otfs输入输出关系更加精确；另一方面，通过在延迟-多普勒域数字预编码和时频空域数字预编码，消除了宽带效应带来的波束色散效应和多普勒色散效应，降低了同一用户内符号间干扰；多径接收信号在延迟-多普勒域无偏移同相位叠加，使得接收机可对延迟-多普勒域中的单个符号进行解调，降低了下行用户端接收机的数据解调复杂度；克服了现有技术中无法适用于宽带大规模mimo-otfs的数字预编码设计问题；使得本发明所设计的数字预编码方案实现了宽带mimo-otfs无符号间干扰数据传输和低复杂度数据检测。

10、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种适配宽带大规模mimo-otfs的数字预编码方法，其特征在于，应用于基站，包括：

2.根据权利要求1所述的适配宽带大规模mimo-otfs的数字预编码方法，其特征在于，所述宽带大规模mimo-otfs输入输出关系模型表示为：

3.根据权利要求1所述的适配宽带大规模mimo-otfs的数字预编码方法，其特征在于，所述根据所述数字预编码方案，将待发送至用户的数据流进行预编码，包括：

4.根据权利要求3所述的适配宽带大规模mimo-otfs的数字预编码方法，其特征在于，所述数字预编码后的等效ici区域表示为：

5.根据权利要求3所述的适配宽带大规模mimo-otfs的数字预编码方法，其特征在于，所述时频空域预编码矩阵表示为：

6.一种适配宽带大规模mimo-otfs的数字预编码方法，其特征在于，应用于用户，包括：

7.根据权利要求6所述的适配宽带大规模mimo-otfs的数字预编码方法，其特征在于，所述在延迟-多普勒域接收基站发送的预编码后的数据流yq[k,l]表示为：

技术总结本发明公开了一种适配宽带大规模MIMO‑OTFS的数字预编码方法，涉及无线通信技术领域，包括：获取宽带大规模MIMO‑OTFS输入输出关系模型；根据宽带大规模MIMO‑OTFS输入输出关系模型，制定数字预编码方案；根据数字预编码方案，将待发送至用户的数据流进行预编码；将预编码后的数据流发送至用户。本发明能够实现宽带MIMO‑OTFS无符号间干扰数据传输和低复杂度数据检测。技术研发人员：张顺,张鹏飞,段明明,马建鹏受保护的技术使用者：西安电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25