[發明專利]波束空間下平流層非正交多址接入的節能預編碼方法及系統

在審

• 申請號: 202011286496.5
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112311432A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 季萍萍;蔣鈴鴿;何晨;何迪
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456;H04B7/0426;H04B7/0452
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種波束空間下平流層非正交多址接入的節能預編碼方法及系統，包括：在天線規模達到預設要求時，根據Toeplitz矩陣的極限定理推導出波束空間下平流層信道中的散射分量定理；根據散射分量定理，在天線規模達到預設要求時，探索到信號的功率主要集中在信道的直射分量上，得到用戶分組方案；根據用戶分組方案，采用非正交多址接入的串行干擾消除技術，得到排序后的用戶分組方案；根據等效信道矩陣采用迫零算法進行數字預編碼設置；根據波束空間下平流層信道中的散射分量定理、用戶分組方案以及數字編碼設置，優化用戶功率計算公式，達到預編碼節能效果。本發明所提波束空間下HAP?NOMA算法采用統計的信道狀態信息，具有信息交互量低和節能等優勢。

技術領域

本發明涉及一種平流層無線通信方法，具體地，涉及波束空間下平流層非正交多址接入的節能預編碼方法及系統。

背景技術

近年來，隨著無線通信技術的飛速發展，無線通信大業務量、高速率和高頻譜效率的要求日益迫切，頻譜資源已變得日益緊缺。高空平臺通信系統可以無縫連接其他異構網絡，包括：地面和衛星通信系統。在平流層上大規模多輸入多輸出技術(Multiple-inputMultiple-output,MIMO)的應用，可以極大地增加頻譜效率。對于平流層通信技術而言，維持長時間的高質量通信需要對能量消耗這一關鍵問題進行進一步的研究。在平流層發射端處，射頻(Radio frequency,RF)會消耗絕大部分能量，因此提高能量效率需要減少RF的使用。

現有的技術中公開了A.Adhikary,J.Nam,J.Ahn,and G.Caire的文獻“Jointspatial division and multiplexing-the large-scale array regime,”IEEETrans.Inf.Theory,vol.59,no.10,pp.6441-6463,Oct.2013，使用的RF數和平流層通信系統中的天線數目一致，但是對于大規模MIMO通信系統來說，這種能量消耗和硬件損耗是難以接受的。為了進一步的提升能量效率，克服大規模天線陣列帶來的問題，X.Gao,L.Dai,Z.Chen,Z.Wang,and Z.Zhang,”Near-optimal beam selection for beamspace mmWavemassive MIMO systems,”的文獻IEEE Communications Letters,vol.20,no.5,pp.1054-1057,May 2016，采用波束空間下的大規模MIMO。然而，波束空間下的大規模MIMO的使用會降低系統的頻譜效率，B.Wang,L.Dai,Z.Wang,N.Ge and S.Zhou的文獻”Spectrum andenergyefficient beamspace MIMO-NOMA for millimeter-wave communications usinglens antenna array,”IEEE Journal on Selected Areas in Communications,vol.35,no.10,pp.2370-2382,Oct.2017，采用采用非正交多址接入的(Non-orthogonal multipleaccess，NOMA)串行干擾消除(successive interference cancellation，SIC)技術來提升系統性能。