[發(fā)明專利]一種OTFS信號處理方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111567355.5
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN114363135B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邵華;張海君;張文宇;馬暉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L1/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波;付忠林

本發(fā)明公開了一種OTFS信號處理方法及裝置，所述方法包括：在發(fā)送端對經(jīng)過逆傅里葉變換后獲得的多組時域數(shù)據(jù)進行交織操作；其中，所述交織操作為：對所述多組時域數(shù)據(jù)按行組合為二維矩陣，對所述二維矩陣按列抽取，進行發(fā)送；或者對所述多組時域數(shù)據(jù)按列組合為二維矩陣，對所述二維矩陣按行抽取，進行發(fā)送；在接收端對接收到的信號進行解交織操作，并基于解交織得到的數(shù)據(jù)得到發(fā)送端發(fā)送的原始信號；其中，所述解交織操作為交織操作的逆向操作。本發(fā)明的OTFS信號處理方案能夠使得信道矩陣保持良好的稀疏特性，便于QRD解調(diào)，降低復雜度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種OTFS信號處理方法及裝置。

背景技術(shù)

無線信號的傳輸信道具有多徑效應(yīng)，即信號從發(fā)送端發(fā)送出來之后，例如基站發(fā)送，到達接收端，例如手機之前，中間可能經(jīng)歷多條傳輸路徑，例如基站BS到用戶設(shè)備/終端UE之間同時存在多條反射或者直射徑，使得到達UE端的信號，是多條路徑的疊加。每條路徑可能對應(yīng)了不同的時延和相位，和衰減。不同路徑的時延，相位，衰減的疊加構(gòu)成了整個發(fā)送-接收之間的無線鏈路。多徑效應(yīng)在頻域上體現(xiàn)為頻率選擇性衰落。即當信號在不同的頻率上發(fā)送時，由于其對應(yīng)波長不同，到達接收端的相位不同，使得信號相干相消。

當接收端設(shè)備在移動的情況下，由于多條路徑的信號到達接收端的入射角度不同，使得不同的路徑具有不同的多普勒頻偏，尤其是當UE移動速度較快的情況下。此時，由于存在頻率偏移，會對信號的解調(diào)造成重要影響，使得誤碼率上升，信道容量下降，干擾增加等不利因素。

對于多徑效應(yīng)，傳統(tǒng)OFDM(Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing，正交頻分復用)的處理方式，通過將帶寬較寬的信道分解成多個并行的窄帶信道(子載波)，使得每個窄帶信道內(nèi)近似平坦(即每個子載波內(nèi)不存在衰落)，再將待傳輸?shù)男盘栒{(diào)制到每個子載波上，利用IFFT(Inverse?Fast?Fourier?Transform，逆快速傅里葉變換)變換到頻域，進行發(fā)送。OFDM波形的特點是對于頻率偏移比較敏感。由于OFDM的多個頻域子載波相互正交，當存在頻偏時，將破壞各子載波之間的正交特性，使得子載波之間出現(xiàn)相互干擾，降低系統(tǒng)性能。因此，OFDM系統(tǒng)通常使用在UE移動速度較低的場合，或者對于高速多普勒效應(yīng)較強的場合，需要復雜的頻偏估計補償?shù)倪^程，既提高了系統(tǒng)復雜度，又降低了性能。

相比之下，OTFS(Orthogonal?Time?Frequency?Space，正交時頻空間)波形將信號首先調(diào)制到時延-多普勒域，再利用ISFFT(Inverse?Symplectic?Finite?FourierTransform，逆辛有限傅里葉變換)變換，將信號從時延多普勒域變換到時頻域，再利用OFDM系統(tǒng)發(fā)送出去。OTFS的發(fā)送過程可以被認為是在OFDM的基礎(chǔ)上增加了預處理的操作，即增加了ISFFT變換的過程。相應(yīng)地，在接收端，OFDM處理過程之后的時頻域數(shù)據(jù)，通過SFFT(Symplectic?Finite?Fourier?transform，辛有限傅里葉變換)變換到時延-多普勒域，以進行后續(xù)解調(diào)。對于OTFS系統(tǒng)，由于其調(diào)制信號等效于放置在了時延多普勒域上，其收發(fā)不受多徑多普勒的影響，使得采用OTFS的系統(tǒng)在高速場景下能夠獲得更好的系統(tǒng)性能。

其中，調(diào)制，變換，包括IFFT，F(xiàn)FT(Fast?Fourier?Transform，快速傅里葉變換)，ISFFT，SFFT等，都是在數(shù)字域完成，即相應(yīng)的數(shù)字處理器上，信號的發(fā)送和傳輸是在模擬域完成，即通過相應(yīng)的射頻器件發(fā)送出去。

對于一個多輸入多輸出MIMO(Multiple?Input?Multiple?Output，多輸入多輸出系統(tǒng))系統(tǒng)，OFDM系統(tǒng)的數(shù)學模型可以等效為：

y＝Hx+n???(1)