[发明专利]一种计算复杂度低的正交时频空调制的均衡方法

说明书

一种计算复杂度低的正交时频空OTFS调制的均衡方法，是基于线性最小均方误差的迭代并行干扰消除，对正交时频空调制在时频双选信道下的二维码间干扰进行均衡的方法。该方法能够有效利用重构符号的协方差矩阵缓解残余二维码间干扰对OTFS系统性能的影响，以便更好地利用时频二维增益，提高系统可靠性；还利用时频二维分解和辛傅里叶变换的性质对LMMSE‑PIC中的逆矩阵进行一阶纽曼级数近似，降低该均衡方法的计算复杂度，使之仅与传输符号总数呈准线性关系，与信道稀疏程度无关而提高系统有效性。本发明的上述性能优势能使正交时频空调制在时频双选信道下显著地提高时频二维分集增益，提高非理想信道译码器反馈时的接收机性能，推广应用前景看好。

技术领域

本发明涉及一种正交时频空调制的均衡方法，确切地说，涉及一种低复杂度正交时频空调制OTFS(Orthogonal Time Frequency Space Modulation)的均衡方法，用于在时频双选信道下延时-多普勒平面的二维码间干扰对正交时频空调制系统的影响进行均衡处理，以使接收端能够获得更多的时频二维增益，实现可靠通信；属于无线通信的波形调制均衡方法的技术领域。

背景技术

正交时频空调制OTFS(Orthogonal Time Frequency Space Modulation)是由cohere公司的R.Hadani在2017年WCNC会议上提出的第五代移动通信系统5G(the fifthGeneration Communication System)物理层的新型调制系统。OTFS是正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)和码分多址CDMA(Code DivisionMultiple Access)的二维扩展。在OTFS中，数据在延时-多普勒平面上传输，每个符号经历相同的衰落。因此，设计的均衡方法能够使得OTFS获得更多的时频二维分集增益。该技术特点使得OTFS成为5G增强型移动宽带emBB(enhanced Mobile Broadband)和高可靠低延时通信URLLC(Urtral Reliable and Low Latency Communications)在中高速移动场景中成为极具竞争力的候选波形。

为了更清楚地介绍本发明内容，首先介绍OTFS的系统模型：

在一个单用户OTFS系统中，设置子载波数量和OTFS符号数量分别为K和M。发送的比特流经过比特编码交织调制BICM(Bit-interleaved Coded Modulation)映射后，编码比特向量表示为式中，log₂(·)是以2为底的对数运算符号，F₂表示二元伽罗华域，[·]^T是转置操作运算符号，c_n是向量c中的第n个元素，Q为正交振幅调制星座QAM(Quadrature Amplitude Modulation)星座集合Ξ的调制阶数。该星座集合Ξ平均能量为1，即|·|是对复数取模值运算符号。编码后的比特向量c由星座点映射操作被映射至延时-多普勒平面的传输星座点向量d＝[d₁,...,d_MK]^T，式中，自然数下标n表示传输星座点向量d的序列号，其最大值为MK，[d_(m-1_)K+1,...,d_mK]^T被称为一个OTFS符号，d由M个OTFS符号组成。

OTFS在发端通过Zak逆变换，将延时-多普勒平面上传输的向量d映射至时域，又经过发端滤波器后发送；在收端OTFS经过匹配滤波器后，通过Zak变换，再将接收到的时域信号转换至延时-多普勒平面进行均衡，以获取更多的时频二维增益。OTFS收发端滤波器均为矩形滤波器，且循环前缀是以逐OTFS符号形式插入的，该配置的发端复杂度较低，峰平比PAPR(peak-to-average ratio)低，如果采用合适的均衡方法，能够更好地利用时频二维分集，是当前OTFS的主要配置架构。