[发明专利]一种基于大规模MIMO的无线通信系统宽带信号设计方法

权利要求书

1.一种基于大规模MIMO的无线通信系统宽带信号设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据数据传输要求的信号带宽W_b和预设的子带带宽W_sb，得到子带数目M；

大规模MIMO系统中的每个发射天线上都产生M个子带带宽为W_sb的数据，并且每个子带数据都是经过OFDM调制得到；

M个子带带宽W_sb的OFDM数据经过GMC合成滤波器组的快速实现算法得到合成的W_b带宽的发射信号，合成滤波器组实现步骤包括：初始化、子带调制和前频移、IDFT和后频移、循环扩展、滤波、信号的累加和移位输出，具体如下：

S11、初始化：设置n和l的初始值：n＝0、l＝0，n和l都为离散时间的表示形式；设置L点数据序列，这个序列的作用相当于移位寄存器：d(k)＝0,k＝0,1,2,...,L-1；

S12、子带调制：对M点序列进行调制，M点序列为M个子带在某个时间上的采样点，对M个子带同一采样时刻的采样点并行处理，第m个子带时域上的数据x_m(n)作为调制的输入数据，调制的过程为：每个输入数据乘以后，得到M点序列y_m(n)，0≤m≤M-1，N为抽取倍数，T为每个采样点的时间间隔，a为常数；

S13、前频移、IDFT和后频移：利用IFFT对M点序列y_m(n)进行变换，变换矩阵为Z＝V₂W_M^*V₁，其中V₁是对角线上值为的对角矩阵，V₂是对角线上值为e^-jπk(M-1)/M的对角矩阵，W_M＝[e^-j2πmn/M]_M×M是M×M的IDFT矩阵，得到

S14、循环扩展：把M点序列扩展为2M点序列

然后再扩展为L点序列，得到

S15、滤波：滤波器系数记为p(k)，计算

S16、累加：计算

d(k)＝d(k)+s_n(k),k＝0,1,...,L-1

S17、移位输出：把L点序列d(k)中的前M个数据送到发送信号序列，即：

s(l+k)＝d(k),k＝0,1,2,...N-1

更新L点序列d(k)为：

S18、更新：置n＝n+1、l＝l+N，并转入S12；

S19、最后得到的发射信号：

其中t_n＝1,2,…,len，len表示s(t_n)的长度；

每个接收天线的接收信号都经过相应的GMC分析滤波器组后进行大规模MIMO信号检测，分析滤波器组实现步骤包括：初始化、滑动、滤波、求和、DFT和前频移、子带解调和后频移，具体如下：

S21、初始化：设置n的初始值n＝1；

S22、滑动：从接收信号r(l)中取L点序列

其中离散时间t_nn＝N(n-1)+k，k＝1,2,...,L；

S23、滤波：计算

S24、求和：求L/(2M)的余数delta，对在末尾补2M–delta个0使得的长度正好为2M的整数倍，然后把变成行数为2M的矩阵，对每一行数据求和，得到2M×1的矩阵然后求得

S25、后频移、DFT和前频移：利用FFT对M点序列进行变换，变换矩阵为Z^H＝(V₂W_M^*V₁)^H，得到重建信号

S26、子带解调：与矩阵点乘得到最后再除以功率系数得到

S27、更新：置n＝n+1，转入S22。

2.根据权利要求1所述的基于大规模MIMO的无线通信系统宽带信号设计方法，其特征在于，所述根据信号带宽W_b和预设的子带带宽W_sb得到子带数目M的计算方法为：将信号带宽W_b除以预设的子带带宽W_sb，取小于且最接近该相除结果的偶数，作为子带数目M。