1.一种基于Y型网络的索引调制OTFS通信系统,包括发送端和接收端;
所述发送端包括原型比特分流器、时延‑多普勒(DD)索引调制模块、OTFS块产生器、逆辛傅里叶变换(ISFFT)、Heisenberg变换、串并变换、插入导频、D/A转换;
所述接收端包括A/D转换、移除导频、并串变换、Wigner变换、辛傅里叶变换(SFFT)、数据预处理模块、Y型网络信号检测模块、比特并流器。
2.根据权利要求1所述的一种基于Y型网络的索引调制OTFS通信系统,其特征在于,在所述系统发送端:二进制比特流经所述比特分流器分别传递至DD域索引选择模块、星座映射模块;所述索引选择模块与星座映射模块的输出信号均传递至所述OTFS块产生器;所述OTFS块产生器的输出信号经ISFFT、Heisenberg变换、串并变换、插入导频、D/A转换后送入信道。
3.根据权利要求1所述的一种基于Y型网络的索引调制OTFS通信系统,其特征在于,在所述系统接收端:接收端的输入信号先经过A/D转换、移除导频、并串变换、Wigner变换、SFFT;经数据预处理后分别输入所述Y型网络信号检测模块的索引检测子网络和符号检测子网络;经特征融合后到达网络输出层恢复出发送比特;最终经比特并流器得到所恢复的完整二进制比特流。
4.一种基于权利要求1所述的Y型网络的索引调制OTFS通信系统的通信方法,包括发送方法和接收方法;
所述发送方法的步骤是:
步骤1:发送的二进制比特流经比特分流器平均分组,各组中部分比特用于选择DD矩阵中激活的位置信息,部分比特经星座映射为复数符号后调制到激活索引位置上,各组数据经OTFS块产生器后形成完整DD域发送数据;
步骤2:通过ISFFT将DD域发送信号转换为时频域信号,再通过Heisenberg变换将时频域信号变换到时域,最终经信道和噪声作用到达接收端;
所述接收方法的步骤是:
步骤3:在接收端时域信号经过Wigner变换(即Heisenberg变换的逆变换)到时频域,再经过SFFT变换到时频‑多普勒域;
步骤4:经数据预处理后将两路输出数据分别作为各分组Y型检测网络中索引检测子网络和符号检测子网络的输入,将子网络隐藏层的输出进行特征融合后送达输出层输出,得到该组的预测比特,最终将所有分组的预测输出合并恢复出原始的发送二进制比特流。
5.根据权利要求4所述的一种基于Y型网络的索引调制OTFS通信方法,其特征在于,步骤1中所述发送端产生的共B比特被分为G组,每组p=B/G比特被映射到OTFS子块上,每个子块在DD矩阵中的大小K=MN/G,M和N分别为OTFS的子载波数和符号个数,各组p比特中有比特用于选择DD矩阵中L个激活符号的位置, 表示向下取整函数, 为二项式系数;其余p2=L log2Q比特经Q‑ary符号映射调制到激活索引位置,p=p1+p2。所述p1比特经过索引选择模块后输出为激活位置序号Ig={ig,1,ig,2,...,ig,L},ig,l∈{1,2,...,K},g=1,...,G,l=1,...,L;所述p2比特经过星座映射模块后输出为L个符号sg={sg,1,sg,2,...,sg,L}, g=1,...,G,l=1,...,L,其中 为Q维星座符号;第g组的输出为xg={xg,1,xg,2,...,xg,K}, g=1,...,G,k=1,...,K,最终所述OTFS块产生器的输出表示为 m=0,...,M‑1,n=0,...,N‑1。
6.根据权利要求4所述的一种基于Y型网络的索引调制OTFS通信方法,其特征在于,步H骤2中所述ISFFT后的时频域信号表示为XFT=FMXDDFN ,FM和FN分别为M点和N点离散傅里叶矩H阵,所述Heisenberg变换后的时域信号为S=FMXFT。
7.根据权利要求4所述的一种基于Y型网络的索引调制OTFS通信方法,其特征在于,所述步骤3可以看作是步骤2的一个逆过程,记接收DD信号和信道矩阵分别为YDD和H。
8.根据权利要求4所述的一种基于Y型网络的索引调制OTFS通信方法,其特征在于,步骤4中所述数据预处理过程具体为:将YDD和H经迫零均衡后进一步得到索引检测子网络输入和符号检测网络输入 和分别为接收信号均衡后的实部和虚部。
9.根据权利要求4所述的一种基于Y型网络的索引调制OTFS通信方法,其特征在于,步骤4中所述Y型检测网络各隐层采用ReLU函数fReLU(x)=max(0,x)作为激活函数,输出层采用sigmoid函数 作为激活函数,特征融合采用concatenate函数将两个子网张量进行连接;所述Y型检测网络包含离线训练和在线检测阶段,在离线训练阶段,网络通过反向传播算法和Adam优化器更新各神经元权值W和偏置b,代价函数为交叉熵函数bi和 分别为输出层第i个神经元的真实标签和当前
输出预测值,当代价函数满足costCE≤γ时网络停止训练过程,γ为系统预设的误差阈值;
在在线检测阶段,上述预训练好的Y型检测网络模型被直接用于索引调制OTFS接收端进行信号检测输出预测的发送比特。
10.根据权利要求9所述的一种基于Y型网络的索引调制OTFS通信方法,其特征在于,所述Y型检测网络在线检测阶段的各组输出比特经过比特并流器合并输出为最终恢复的原始发送比特。