[0001] 本发明涉及毫米波通信领域，具体是一种基于速率分割多址技术的数据传输方法及装置。

[0002] 近年来，通信技术经历了飞速的发展，从最初的固定电话到移动电话，再到现在的互联网和物联网技术，每一次技术的革新都在改变着人们的生活方式，无线通信设备大量增加，用户接入密度提高。随着5G技术的逐步普及，人们开始了5G和6G传输技术的研究，而如何提高设备接入传输效率是需要关注的重点问题。

[0003] 现有的设备接入方案主要包括正交多址接入技术(OMA)、空分多址技术(SDMA)、非正交多址(NOMA)接入技术以及物理层传播技术。速率分割多址技术(Rate‑Splitting Multiple Access,RSMA)是一种新型的多址接入技术，它通过在发送端对用户信息进行拆分和重构，并在接收端使用串行干扰消除技术，使得用户能够部分解码干扰，从而显著提升频谱效率和能量效率。在同等的无线电资源下，速率分割多址技术的频谱利用率更高，接入机制更加的灵活，用户体验更完善。因此，对速率分割多址技术的研究有其重要意义。

[0004] 公知的，速率分割多址技术中的收发机结构在上行链路和下行链路中是不同的，而传统的收发机的灵活性不够，因此，设计一种可以满足速率分割多址技术需求的通用收发机是十分必要的。

[0050] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0051] 为了增大信息传输过程中的频谱利用率，提高信息的传输的速率，本发明提供了一种基于速率分割多址技术的数据传输方法，包括如下步骤：

[0052] 步骤一：发射机处输入比特信息流b1ΛbN；

[0053] 步骤二：将比特信息流b1ΛbN进行分块处理；

[0054] 步骤2‑1：对输入的比特流b1ΛbN进行拆分，将单个的比特流bn拆分为公共数据流bc,n和私有信息流bp,n，则此时公共信息流集合为{Wc,1ΛWc,N}，私有信息流集合为{Wp,1ΛWp,N}；

[0055] 步骤2‑2：选取块合并、比特合并或根据相应的参数合并方法对公共信息流进行M个数据流的合并，则公共信息流集合为{Wc,1ΛWc,M}，私有信息流集合为{Wp,1ΛWp,N}；

[0056] 步骤三：对步骤二中分块处理后的数据流进行编码；

[0057] 步骤3‑1：为M+N个数据流分别选取合适的编码方式对其分别进行内编码和外编码，得到内编码和外编码后的数据流集合v"RS；所述合适的编码方式具体是指对于不同的数据流进行内编码和外编码时，可以选取同一种编码方式也可以选取不同的编码方式。

[0058] 步骤3‑2：对数据流进行功率分配和DSSS扩频；

[0059] 假设功率分配矩阵为F，则 对功率分配后的数据流 进行扩频，这一步能够保障传输信息的安全性，也可以用来区分同一频谱上的不同信号。

[0060] 对传输的比特流选取DSSS扩频技术，若DSSS扩频中产生的随机序列矩阵为L，则[0061] 步骤四：对编码后的数据流进行符号映射；

[0062] 步骤4‑1：对扩频处理后的数据流vRS进行信息流内部信息交织，这一步可以提高数据传输的速度，降低延迟。

[0063] 步骤4‑2：将信息交织后的数据流进行QAM调制，经过串并转换、星座映射将数据流T (M+N)×1矩阵转化为s＝[s1,Λ,sM,Λ,sM+N] ，且s∈C 。所述QAM调制的调制阶数可以根据信道状态和传输时用户公平性进行确定和调整。

[0064] 步骤五：对编码后的数据流，进行预编码，形成发射信号；

[0065] 所述的预编码是根据收发方案或有反馈的调整得到的，假设预编码矩阵为P矩阵，Nt×(M+N)P＝[p1,Λ,pM,Λ,pM+N]且P∈C ，则发射机中最终的发射信号为：X＝Ps。

[0066] 步骤六：数据流经过发射机发射信号后，经过信道进行传输，接收机接收到传输的1×Nt
信息流。具体的：假设传输信道为AWGN信道，信道向量为hn∈C  n∈{1,2,K,N}，且用zn表
2
示分布为CN(0,σ)下对应的加性高斯白噪声，则接收机中接收到的信号为yn＝hnx+zn，n∈{1,2,K,N}。

[0067] 步骤七：对接收后的信号进行干扰消除，获取信息流的公共信息和私有信息；具体的，所述干扰消除可以根据接收信号的干扰程度，进行消除方式的调整，主要包括完全解码干扰、完全视为噪声干扰和部分解码部分视为噪声这三种情况，干扰消除后可以得到公共信息流 和私有信息流

[0068] 步骤八、将公共信息流与私有信息流进行组合得到传输的比特信息流；

[0069] 步骤8‑1：从步骤七中得到的公共信息流 中提取用户的公共信息

[0070] 步骤8‑2：将提取得到的公共信息流 与私有信息流 合并起来，得到传输的信息比特流

[0071] 本发明从灵活性和通用性出发，对毫米波通信传输过程中的信息传输进行了物理层设计，对下一代移动通信技术实现提供了一部分参考。

[0072] 通过对传输过程中RSMA发射机的调研，结合整体应用场景，本发明设计了如图1所示的通用发射机架构，该通用发射机处理的是传输过程中的比特流数据。通用发射机内部的功能块主要包括比特流分块、比特编码、符号映射和预编码。

[0073] 图2为通用发射机的比特流分块框图，其功能主要包括比特流的拆分和数据的合并两个部分。假设输入的比特流为b1ΛbN，首先对输入的比特流进行拆分，将单个的比特流拆分为公共数据流 和私有信息流 此时信息流的数目为2N，然后选取块合并、比特合并或根据相应的参数合并方法对公共信息流进行M个数据流的合并，则公共流集合为{Wc,1ΛWc,M}，私有流集合为{Wp,1ΛWp,N}。

[0074] 图3为通用发射机的比特编码框图，其功能主要包括外编码、内编码、功率分配以及比特流的扩频，内编码是对不同的数据流采取不同的编码方式，组间和组内的编码方式可以互不相关也可采取同一种编码方式。外编码是对编码后的数据流添加校验位，保证其在传输过程中的准确率。对外编码后的数据流v"RS进行功率分配，假设功率分配矩阵为F，则接着对传输的数据流进行扩频，这一步骤能够保障传输信息的安全性，也可以用来区分同一频谱上的不同信号，对传输的比特流采取DSSS扩频，若产生的随机序列矩阵为L，则

[0075] 图4为通用发射机的符号映射框图，其用于将数据流转化为易于传输的信号流，在此处选取传输中的一组数据流进行处理，如编码后的公共数据流为vc,1，首先对其进行信息交织，这一步可以提高数据传输的速度，降低延迟。接着对信息交织后的数据流进行QAM调制，经过串并转换、星座映射、脉冲成形以及与载波相乘，最后两电路再相加，构成调制后的T数据流sc,1。每个数据流都要经过QAM调制，则调制后的数据流矩阵为s＝[s1,Λ,sM,Λ,sM+N] ，(M+N)×1
s∈C 。

[0076] 图5为通用发射机的预编码框图，调制后的数据流要经过预编码，才可以传输到发射天线上。预编码可以是有反馈的调整也可以无反馈的约束。其对数据传输的公平性以及数据传输后数据质量是有影响的，若对预编码矩阵选取速率约束，则存在的约束条件如下：

[0077]

[0078] Cn≥0

[0079] Cn+Rn≥R0

[0080] tr(PPH)≤Pt

[0081] 此约束条件中Cn为数据流bn拆分后的公共数据流传输速度，Rn为数据流bn拆分后的私有数据流传输速度，R0为保证传输质量的最小速率，Pt为传输的功率要求。据此约束可Nt×(M+N)以得到预编码矩阵P＝[p1,Λ,pM,Λ,pM+N]，P∈C ；则发射机中最终的发射信号为：X＝Ps。

[0082] 本发明的通用发射机工作时，基于上述步骤一至步骤五的工作流程实现发射信号的发射。

[0083] 基于上述通用发射机架构，本发明设计了如图6所示的通用接收机架构，该通用接收机内部的功能块主要包括干扰消除和比特流组合。

[0084] 图7为通用接收机的干扰消除框图，所述干扰消除可以根据接收信号的干扰程度，进行消除方式的调整，主要包括完全解码干扰、完全视为噪声干扰和部分解码部分视为噪声这三种情况。

[0085] 图8为通用接收机的比特流组合框图，所述比特流组合用于将公共信息流与私有信息流进行组合得到传输的比特信息流，包括比特流提取和比特流合并，其中，比特流提取用于从步骤七中得到的公共信息流中提取用户的公共信息。比特流合并用于将提取得到的公共信息流与私有信息流合并起来，得到传输的信息比特流。

[0086] 本发明的通用接收机工作时，基于上述步骤六至步骤八的工作流程实现发射信号的接收和传输的信息流的恢复。

[0087] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。