基于调制域循环时延多普勒移位的信号处理方法和系统

本发明涉及无线通信，特别是涉及基于调制域循环时延多普勒移位的信号处理方法和系统。

背景技术：

1、调制在时延多普勒域或者与时延多普勒域有着一一对应关系的变换域上的波形称为时延多普勒(dd,delay-doppler)类波形。这类波形有着极强的抗多普勒频移能力，是未来第六代移动通信系统最有潜力的一类候选波形，在基于多输入多输出(multiple-input multiple-output,mimo)技术的时延多普勒类波形系统中，系统的分集增益是该系统能否提供可靠通信服务的关键性指标。分集增益是指当信号与噪声的能量的比值(信噪比)趋于无穷时，误比特率的对数值与信噪比对数值的比值的相反数。分集增益越大，系统误比特率随着信噪比的增大而下降得越快，通信性能越好。常用的增加系统分集增益的方法是使用mimo技术，但是在基于mimo的通信系统里面，获取接收天线分集是比较简单直接的，但是想要获取发射天线分集增益则是非常困难的，目前并没有可以有效获取发射天线分集增益的相关方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了基于调制域循环时延多普勒移位的信号处理方法和系统，通过对调制域符号提前进行不同的循环时延、多普勒移位，以使信道的等效分径数目增加到原来的发射天线数目倍，从而实现发射分集增益，本发明不仅计算复杂度低，且具有良好的增益效果。

2、第一方面，本发明提供了基于调制域循环时延多普勒移位的信号处理方法，所述方法包括：

3、获取发送端天线的待发送信号向量，对所述待发送信号向量进行调制域循环时延多普勒移位，得到调制域信号向量，所述调制域循环时延多普勒移位包括循环时延移位和循环多普勒移位；

4、对所述调制域信号向量进行时延多普勒类调制，得到第一时域信号向量；

5、对所述第一时域信号向量添加循环前缀，得到第二时域信号向量，并将所述第二时域信号向量发送至双衰落无线信道。

6、进一步地，所述对所述待发送信号向量进行调制域循环时延多普勒移位的步骤包括：

7、根据移位步数和所述待发送信号向量的时延多普勒类波形，得到对应的调制域循环移位矩阵，所述移位步数包括时延移位步数和多普勒移位步数；

8、根据所述调制域循环移位矩阵，对所述待发送信号向量进行调制域循环移位，得到调制域信号向量。

9、进一步地，所述根据移位步数和所述待发送信号向量的时延多普勒类波形，得到对应的调制域循环移位矩阵的步骤包括：

10、若所述时延多普勒类波形为正交时频空，则按照所述时延移位步数和所述多普勒移位步数分别对所述待发送信号向量进行循环时延移位和循环多普勒移位，得到第一循环矩阵和第二循环矩阵；

11、根据所述第一循环矩阵和所述第二循环矩阵，计算得到第一调制域循环移位矩阵；

12、若所述时延多普勒类波形为仿射频分复用，则根据所述时延移位步数和所述多普勒移位步数计算得到变换域移位步数；

13、根据所述变换域移位步数，对所述待发送信号向量进行离散仿射傅里叶变换域循环移位，得到第三循环矩阵；

14、根据所述第三循环矩阵和相位补偿矩阵，计算得到第二调制域循环移位矩阵。

15、进一步地，采用如下公式表示所述第一调制域循环移位矩阵：

16、

17、式中，表示时延移位步数，表示多普勒移位步数，otfs表示正交时频空，md-cdds表示调制域循环时延多普勒移位，notfs表示多普勒采样数，motfs表示时延采样数，表示第一循环矩阵，表示第二循环矩阵，表示单位矩阵；

18、采用如下公式表示所述第二调制域循环移位矩阵：

19、

20、式中，afdm表示仿射频分复用，δm表示变换域移位步数，表示afdm子载波数，表示第三循环矩阵，表示相位补偿矩阵，其中，

21、

22、ks表示间隔因子，kmax表示最大归一化多普勒频移。

23、进一步地，所述根据所述调制域循环移位矩阵，对所述待发送信号向量进行调制域循环移位，得到调制域信号向量的步骤包括：

24、若所述待发送信号的时延多普勒类波形为正交时频空，则采用如下公式表示所述调制域信号向量：

25、

26、xotfs＝vec(xotfs)

27、式中，xotfs表示时延多普勒类波形为正交时频空的待发送信号向量；

28、若所述待发送信号的时延多普勒类波形为仿射频分复用，则采用如下公式表示所述调制域信号向量：

29、

30、式中，xafdm表示时延多普勒类波形为仿射频分复用的待发送信号向量。

31、进一步地，在所述并将所述第二时域信号向量发送至双衰落无线信道之后还包括：

32、通过接收端天线从所述双衰落无线信道中获取第三时域信号向量，去除所述第三时域信号向量中的循环前缀，得到第四时域信号向量；

33、对所述第四时域信号向量进行时延多普勒类解调，得到接收信号向量。

34、进一步地，所述对所述第四时域信号向量进行时延多普勒类解调，得到接收信号向量的步骤包括：

35、若所述待发送信号的时延多普勒类波形为正交时频空，则采用如下公式表示所述接收信号向量：

36、

37、式中，k表示多普勒轴的索引，l表示时延轴的索引，p表示双衰落无线信道的分径数量，i表示第i条分径，和分别表示经过调制域循环时延多普勒移位后双衰落无线信道第i条分径的等效衰落系数、等效多普勒和等效时延，表示实际等效多普勒频移，表示实际等效时域移位，xotfs表示时延多普勒类波形为正交时频空的待发送信号向量，notfs表示多普勒采样数，motfs表示时延采样数；

38、若所述待发送信号的时延多普勒类波形为仿射频分复用，则采用如下公式表示所述接收信号向量：

39、

40、

41、

42、式中，m表示离散仿射傅里叶变换域的索引，和分别表示经过调制域循环时延多普勒移位后双衰落无线信道第i条分径的等效衰落系数、等效多普勒和等效时延，xafdm表示时延多普勒类波形为仿射频分复用的待发送信号向量，表示afdm子载波数，c1和c2为afdm的参数。

43、第二方面，本发明提供了一种基于调制域循环时延多普勒移位的信号处理系统，所述系统包括：

44、时延多普勒移位模块，用于获取发送端天线的待发送信号向量，对所述待发送信号向量进行调制域循环时延多普勒移位，得到调制域信号向量，所述调制域循环时延多普勒移位包括循环时延移位和循环多普勒移位；

45、时延多普勒调制模块，用于对所述调制域信号向量进行时延多普勒类调制，得到第一时域信号向量；

46、循环前缀添加模块，用于对所述第一时域信号向量添加循环前缀，得到第二时域信号向量，并将所述第二时域信号向量发送至双衰落无线信道。

47、进一步地，所述时延多普勒移位模块还包括：

48、移位矩阵生成模块，用于根据移位步数和所述待发送信号向量的时延多普勒类波形，得到对应的调制域循环移位矩阵，所述移位步数包括时延移位步数和多普勒移位步数；

49、循环移位模块，用于根据所述调制域循环移位矩阵，对所述待发送信号向量进行调制域循环移位，得到调制域信号向量。

50、进一步地，所述移位矩阵生成模块还包括：

51、第一矩阵生成模块，用于若所述时延多普勒类波形为正交时频空，则按照所述时延移位步数和所述多普勒移位步数分别对所述待发送信号向量进行循环时延移位和循环多普勒移位，得到第一循环矩阵和第二循环矩阵；根据所述第一循环矩阵和所述第二循环矩阵，计算得到第一调制域循环移位矩阵；

52、第二矩阵生成模块，用于若所述时延多普勒类波形为仿射频分复用，则根据所述时延移位步数和所述多普勒移位步数计算得到变换域移位步数；根据所述变换域移位步数，对所述待发送信号向量进行离散仿射傅里叶变换域循环移位，得到第三循环矩阵；根据所述第三循环矩阵和相位补偿矩阵，计算得到第二调制域循环移位矩阵。

53、本发明提供了基于调制域循环时延多普勒移位的信号处理方法和系统，通过所述方法可以增加等效分径数目从而提高系统的分集阶数，本发明可以看作一种预编码操作，可以与其他的预编码模型相结合从而实现联合预编码，并不会增加发射端的处理负荷，大大降低了复杂度，并且能够应用于所有基于时延多普勒类的天线系统中，应用前景广泛。