[发明专利]一种基于空间调制的多天线OTFS调制方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于空间调制的多天线OTFS调制方法和系统，所述方法包括：对需要传输的原始信息序列进行空间调制，获得调制后的符号序列及发送天线索引序列；将每个发送天线的符号序列排列为时延‑多普勒域信号矩阵，获得OTFS符号块，并将所述OTFS符号块变换为时域信号矩阵；根据所述发送天线索引序列对所述时域信号矩阵进行时域信道传输；在接收端对时域信号矩阵进行OTFS解调，恢复为时延‑多普勒域上的符号矩阵；对每个时隙上恢复的符号矩阵结合天线索引序列和调制后的符号序列进行最大似然检测，恢复原始信息序列。本发明每个时隙仅激活一根发送天线传输数据信息，能有效避免天线之间的相互干扰和同步问题，能够降低多天线系统接收机复杂度。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于空间调制的多天线OTFS调制方法和系统。

背景技术

对于下一代无线系统，如后5G和6G，如何获得高可靠性和高吞吐量的数据传输已经成为多载波信号传输方案设计的热点问题。这些方案预计有望在高铁通信及车间通信等高速移动场景中的双色散信道中高效传输。正交时频空(Orthogonal Time FrequencySpace,OTFS)调制技术正是针对这种高多普勒信道提出的多载波传输方案。相比目前4G和5G所采用的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)方案在时频域上进行信号传输，OTFS采用时延-多普勒域进行信号传输和信号处理，可以捕获实际物理信道中的时移和多普勒偏移，将时变的多径信道变为时延-多普勒域上的时不变信道，且在时延-多普勒域上能有效地估计信道状态信息，简化了信道均衡器的设计。

目前，OTFS技术的发展主要有4大方向：简化OTFS系统结构、降低检测复杂度、多天线OTFS系统性能研究、高效的信道估计算法设计。

针对MIMO(多入多出)-OTFS系统的研究主要包括M.K.Ramachandran等学者在论文“MIMO-OTFS in high-Doppler fading channels:Signal detection and channelestimation”里对一般MIMO-OTFS系统的输入输出关系的向量化推导以及基于消息传递的低复杂度检测算法的研究。针对特定的MIMO技术和OTFS技术的结合目前还有R.M.Augustine等学者在论文“Space-time coded OTFS modulation in high-Dopplerchannels”里对STC-OTFS系统性能的研究。论文“Space-time coded OTFS modulation inhigh-Doppler channels”将空时码(Space Time code,STC)与OTFS结合，仿真结果表明STC-OTFS可以获得空间、时间以及频率的满分集增益，同时展示了STC-OTFS相比单天线系统具有很好的误比特率性能。然而，满分集的STC-OTFS系统的最大谱效只能是每时隙传输一个符号，频谱效率较低。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于空间调制的多天线OTFS调制方法和系统。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明的一个方面提供了一种基于空间调制的多天线OTFS调制方法，包括：

对需要传输的原始信息序列进行空间调制，获得调制后的符号序列及发送天线索引序列；

将每个发送天线的符号序列排列为时延-多普勒域信号矩阵，获得OTFS符号块并调制为时域信号矩阵；

根据所述发送天线索引序列对所述时域信号矩阵进行时域信道传输；

在接收端对每个接收天线上接收的时域信号矩阵进行OTFS解调，恢复为时延-多普勒域上的符号矩阵；

对每个时隙上解调恢复的符号矩阵结合天线索引序列和解调后的符号序列进行最大似然检测，恢复原始信息序列。