[发明专利]基于深度学习的MIMO多天线信号传输与检测技术

说明书

本发明涉及基于深度学习的MIMO多天线信号传输与检测技术，提出了基于深度学习的MIMO多天线信号传输与检测装置，该装置包括：压缩复用模块，用于对调制后的信号进行压缩降维处理；装置发射端，用于在收发天线数给定的情况下将经过压缩复用模块处理后的目标信号通过发射天线发射；装置接收端，用于对接收到的信号进行处理以实现其对目标信号的重构，装置接收端中包括第一神经网络信号处理模块和第二神经网络信号处理模块，其中，第二神经网络信号处理模块通过将由第一神经网络信号处理模块利用其所构建的第一神经网络模型来从低维的目标信号中所解出的高维的稀疏信号θ输入其所构建的第二神经网络模型来重构得到原始信号x。

技术领域

本发明涉及移动通讯技术领域，尤其涉及基于深度学习的MIMO多天线信号传输与检测技术。

背景技术

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术指在装置发射端和装置接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过装置发射端与装置接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。根据收发两端天线数量，相对于普通的SISO(Single-InputSingle-Output)系统，MIMO包括SIMO(Single-Input Multiple-Output)系统和MISO(Multiple-Input Single-Output)系统。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量，显示出明显的优势，MIMO系统已经广泛应用于无线通信中——移动设备和网络普遍都会使用多根天线来增强连接性、提升网络速度和用户体验。大规模MIMO是5G超高数据速率的关键因素，可以带来更大网络容量，更广信号覆盖和更好的用户体验，将5G的潜力发挥到一个全新的水平。

根据空时映射方法的不同，MIMO技术大致可以分为两类：空间分集和空间复用。空间分集是指利用多根发送天线将具有相同信息的信号通过不同的路径发送出去，同时在接收机端获得同一个数据符号的多个独立衰落的信号，从而获得分集提高的接收可靠性。举例来说，在慢瑞利衰落信道中，使用一根发射天线N_r根接收天线，发送信号通过N_r个不同的路径。如果各个天线之间的衰落是独立的，可以获得最大的分集增益为N_r。对于发射分集技术来说，同样是利用多条路径的增益来提高系统的可靠性。在一个具有N_t根发射天线N_r根接收天线的系统中，如果天线对之间的路径增益是独立均匀分布的瑞利衰落，可以获得的最大分集增益为N_tN_r。无线通信的不可靠性主要是由无线衰落信道时变和多径特性引起的，如何在不增加功率和不牺牲带宽情况下，同时减少多径衰落对基站和移动台的影响就显得很重要。唯一方法是采用抗衰落技术，克服多径衰落的有效方法是各种分集技术。分集技术主要用来对抗信道衰落。相反，MIMO信道中的衰落特性可以提供额外的信息来增加通信中的自由度。从本质上来讲，如果每对发送接收天线之间的衰落是独立的，那么可以产生多个并行的子信道。如果在这些并行的子信道上传输不同的信息流，可以提供传输数据速率，这被称为空间复用。但是，在高SNR(Signal to Noise Ratio，信噪比)的情况下，传输速率是自由度受限的。

MIMO凭借其两大优势：(1)提高信道的容量。MIMO接入点到MIMO客户端之间，可以同时发送和接收多个空间流，信道容量可以随着天线数量的增大而线性增大，因此可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，频谱利用率可以成倍地提高；(2)提高信道的可靠性。利用MIMO信道提供的空间复用增益及空间分集增益，可以利用多天线来抑制信道衰落。多天线系统的应用，使得并行数据流可以同时传送，可以显著克服信道的衰落，降低误码率，已经成为一项运用于802.11n的核心技术。802.11n是IEEE继802.11a/b/g后全新的无线局域网技术，速度可达600Mbps。同时，MIMO技术可改进已有802.11a/b/g网络的性能。