[发明专利]一种基于多维OFDM的信号调制方法和系统及MIMO通信系统

权利要求书

1.一种基于多维OFDM的信号调制方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：对信号源发出的原始信号进行模/数变化和串并变化处理，并基于机器学习的脉冲成型优化处理生成模拟信号；

S2：基于所述模拟信号中信噪比的函数关系:SNR＝E/N₀，式中E表示每个数字波形比特的平均信号能量，N₀表示单位频带内的噪声功率的比值，确定最大信噪比对应的位置为最佳星座点位置，并将所述模拟信号映射至所述最佳星座点上；

S3：基于子载波个数和频率为样本集，利用机器学习以所述子载波中的误码率和比特传输速率为目标函数:将f(x)达到最小来确定所述模拟信号的最佳子载波，其中，μ₁和μ₂表示权重参数，μ₁表示误码率的权重系数，μ₂表示比特传输速率的权重系数，BER是误码率，rb是比特传输速率，n_e表示传输错误的比特数，n表示总传输比特数，T表示传输总时长；

S4：通过多维OFDM对所述模拟信号进行调制，响应于调制后的峰均比PAPR小于预设的阈值，利用所述最佳子载波发送调制后的信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于多维OFDM的信号调制方法，其特征在于，所述步骤S1中对所述原始信号进行基于机器学习的脉冲成型优化处理具体为：基于脉冲位置和脉冲幅度的选取，利用机器学习对信号正交性和实现复杂性进行分析和训练，将所述原始信号处理为正交模拟信号。

3.根据权利要求2所述的一种基于多维OFDM的信号调制方法，其特征在于，利用机器学习对信号正交性和实现复杂性进行分析和训练时，所述原始信号之间的正交性设置为高权重，所述实现复杂性设置为低权重。

4.根据权利要求1所述的一种基于多维OFDM的信号调制方法，其特征在于，所述步骤S3中确定所述模拟信号的最佳子载波时，所述子载波中的低误码率设置为高权重，高比特传输速率设置为低权重。

5.根据权利要求1所述的一种基于多维OFDM的信号调制方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：分配给第k个子信道的信号表示为：

其中，和是x轴、y轴和z轴的单位向量，x_k、y_k和z_k是OFDM信号映射到三维星座点的坐标。

6.根据权利要求5所述的一种基于多维OFDM的信号调制方法，其特征在于，信号调制的计算公式为：

其中，0≤n₁≤N-1且0≤n₂≤2，表示第n₁个子信道和第n₁个子信道三维星座点的第n₂个坐标，k₁和k₂分别是2D矩阵S的列索引和行索引，S表示频域内形成的N个子信道的信号集合。

7.根据权利要求5所述的一种基于多维OFDM的信号调制方法，其特征在于，在频域内形成的N个子信道的信号集合表示为：

基于IFFT的矩阵运算的调制信号的计算公式为：其中，上标T表示矩阵的转置，是N×N反傅里叶变换矩阵。

8.根据权利要求1所述的一种基于多维OFDM的信号调制方法，其特征在于，所述步骤S4中的峰均比PAPR的计算公式为：

其中，max{|x_n|²}表示信号峰值，E{|x_n|²}表示信号均值。