[发明专利]基于线性预编码的超奈奎斯特系统及其符号估计方法

说明书

本发明公开了一种基于线性预编码的超奈奎斯特系统及其符号估计方法，主要解决现有技术符号估计精度低、实现复杂度高的问题，其实现方案为：设置基于线性预编码的超奈奎斯特系统，计算该系统的码间干扰因子，获得超奈奎斯特系统的码间干扰矩阵；对码间干扰矩阵进行奇异值分解，获得码间干扰矩阵的离散傅里叶矩阵和对角矩阵；系统中的发射机划分发送符号块并进行预编码，并对预编码后的符号块添加循环前缀和循环后缀；系统中的接收机获取去除循环前缀和循环后缀的符号块，并对去除循环前缀和循环后缀后的符号块进行符号估计，获得符号估计结果。本发明提高了超奈奎斯特系统的符号估计精度，降低了实现复杂度，可用于超奈奎斯特系统的传输方案设计。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及一种超奈奎斯特系统及其符号估计方法，可用于超奈奎斯特系统的传输方案设计。

背景技术

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。

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和干扰消除的低复杂度符号估计方法。该方法在接收到一个符号后，首先利用当前接收符号和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，最后利用重新估计后的符号再次估计当前符号。这种方法在超奈奎斯特系统选用低阶调制方式且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，实现良好的性能。该方法存在的不足之处是，由于只消除当前接收符号的前面符号的干扰导致其估计精度低，而且当超奈奎斯特系统选用高阶调制方式时或者较严重码间干扰情况下，即超奈奎斯特加速因子更小或者接收机匹配滤波器采用更小的滚将因子时，其符号估计性能差。

Shinya Sugiura在其发表论文“Iterative frequency-domain joint channelestimation and data detection of faster-than-Nyquist signaling”(IEEETransactions on Wireless Communications，2017，16：6221-6231)中提出了一种基于频域均衡的符号估计方法，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阶数更高的调制方式时其符号估计精度较低，误比特率性能差。

国防科技大学Jing Lei在其发表论文“An improved GTMH precoding algorithmin faster-than-Nyquist signaling system”(International conference onelectronics technology，2018，341-344)中提出了一种针对超奈奎斯特系统的改进型GTMH(G-to-minus-half)预编码方法，其结合噪声白化和GTMH预编码，该方法虽然在二进制相移键控系统中表现良好，但当超奈奎斯特系统采用阶数更高的调制方式或者加速因子较大时其误比特率性能差，并且其复杂度高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于线性预编码的超奈奎斯特系统及其符号估计方法，以降低采用线性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。