本发明涉及通信，具体涉及一种基于otfs的通信波形调整方法及系统。
背景技术：
1、随着卫星用户对通信服务质量的需求不断提高，以及由于用户大规模接入引起的带宽资源紧张问题，如何在有限的频率资源条件下有效地提高卫星通信系统的频谱效率成为目前亟待解决的关键问题之一。
2、正交时频空调制(otfs, orthogonal time frequency space)是近年来提出的新的调制方式。不同于ofdm在频域上传输信息，otfs在时延-多普勒域传输信息。otfs的优势包括但不限于，可以适应高速移动的环境，以及可以用更小的开销估计信道。正交时频空调制otfs为处理有效地提高卫星通信系统的频谱效率问题提供了问题解决的可能性。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于otfs的通信波形调整方法及系统，可以充分利用有限的频谱资源，并提高多用户通信系统的通信速率。
2、本发明提供的一种基于otfs的通信波形调整方法,包括：
3、定义待传输的时延多普勒域信号；
4、利用星地统计信道信息建立卫星通信下的信道响应函数；
5、根据所述信道响应函数和所述多普勒域信号，确定终端时延多普勒域的信噪比；
6、根据所述信噪比和预设信号约束条件求解所述终端的最优加权和最优速率。
7、在一种可能的实现方式中，所述定义待传输的时延多普勒域信号包括：
8、根据如下公式定义待传输的时延多普勒域信号:
9、；
10、；
11、其中，为时延多普勒域信号,为时延多普勒域范围，为时延索引，为多普勒索引， 为多普勒域最小分辨单位间隔，为维的时延多普勒域平面，为时域子载波数，为时域信号采样数，为信号采样时间间隔。
12、在一种可能的实现方式中，所述利用星地统计信道信息建立卫星通信下的信道响应函数包括：
13、根据如下公式建立所述信道响应函数：
14、；
15、其中，为星地之间第条路径的信道衰减，为第条路径的时延，为第条路径的多普勒频移,为总路径条数，为路径索引，为迪利克雷函数，为起始参考时延参数变量，为起始参考频移参数变量。
16、在一种可能的实现方式中，所述利用星地统计信道信息建立卫星通信下的信道响应函数还包括：
17、将所述信道响应函数转换到时延多普勒域，公式如下：
18、；
19、其中，为信道响应函数，为星地之间第条路径的信道衰减，为第条路径的时延，为第条路径的多普勒频移，为卫星到终端的路径数量，为路径条数索引,为第条路径信道的变换矩阵, 表示信道维度为维。
20、在一种可能的实现方式中，所述利用星地统计信道信息建立卫星通信下的信道响应函数还包括：
21、根据如下公式确定：
22、；
23、其中，表示共轭转置，为卫星到终端的路径数量，为点傅里叶变换矩阵，是维单位矩阵,为第个终端的第条路径信道转换矩阵， 为第个终端的第条路径的时延为时的循环矩阵，为第个终端的第条路径的频移为时的对角矩阵，为整数多普勒频移索引数，为分数多普勒索引数，为终端的编号，为路径条数索引。
24、在一种可能的实现方式中，所述根据所述信道响应函数和所述多普勒域信号，确定终端时延多普勒域的信噪比包括：
25、将卫星待发射至终端的时延多普勒域信号向量化，公式如下：
26、；
27、其中，为第个终端的时延多普勒域信号，为维的时延多普勒域平面，为第个终端的发射信号，为维度为的向量，为向量化表示。
28、在一种可能的实现方式中，所述根据所述信道响应函数和所述多普勒域信号，确定终端时延多普勒域的信噪比还包括：
29、根据如下公式得到终端的接收信号：
30、；
31、其中，为时延多普勒域归一化噪声，为第个终端的接收信号，为第个终端的发射信号，为第个终端信号的传输信道矩阵，为终端的权重因子，为终端的编号。
32、在一种可能的实现方式中，所述根据所述信道响应函数和所述多普勒域信号，确定终端时延多普勒域的信噪比还包括：
33、根据如下公式得到信干噪比：
34、；
35、其中，为终端总数，为终端索引，为目标终端索引，表示迹函数，为加上波形整形矩阵的终端的信道强度，为加上波形整形矩阵的除了终端以外其他所有终端的信道强度和，为第个终端传输存在的噪声。
36、在一种可能的实现方式中，所述根据所述信噪比和预设信号约束条件求解所述终端的最优加权和最优速率包括：
37、根据如下公式得到目标函数：
38、；
39、其中，为总的整形矩阵，为终端总数，为终端索引，为目标终端索引，为终端的权重系数，和为辅助变量，为迹函数，为加上波形整形矩阵的终端的信道强度，为加上波形整形矩阵的除了终端以外其他所有终端的信道强度和，表示常数，为第个终端传输存在的噪声，为第个终端的波形整形矩阵，为第个终端的波形整形矩阵的共轭转置形式，表示矩阵半正定表示整形功率限制，为常实数，为第个终端信号的传输信道矩阵，为第个终端的传输信道矩阵的共轭转置形式。
40、本发明还提供了一种基于otfs的通信波形调整系统, 用于实现任一所述的通信波形调整方法，包括：
41、信号定义模块，用于定义待传输的时延多普勒域信号；
42、信道响应函数建立模块，用于利用星地统计信道信息建立卫星通信下的信道响应函数；
43、信噪比确定模块，用于根据所述信道响应函数和所述多普勒域信号，确定终端时延多普勒域的信噪比；
44、求解模块，用于根据所述信噪比和预设信号约束条件求解所述终端的最优加权和最优速率。
45、本发明提供的基于otfs的通信波形调整方法及系统，应用于星地通信场景，对星地通信高移动场景下的大多普勒频偏具有良好的适应性，可以充分利用有限的频谱资源，并提高多用户通信系统的通信速率。
1.一种基于otfs的通信波形调整方法,其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的通信波形调整方法，其特征在于，所述定义待传输的时延多普勒域信号包括：
3.根据权利要求1所述的通信波形调整方法，其特征在于，所述利用星地统计信道信息建立卫星通信下的信道响应函数包括：
4.根据权利要求3所述的通信波形调整方法，其特征在于，所述利用星地统计信道信息建立卫星通信下的信道响应函数还包括：
5.根据权利要求4所述的通信波形调整方法，其特征在于，所述利用星地统计信道信息建立卫星通信下的信道响应函数还包括：
6.根据权利要求1所述的通信波形调整方法，其特征在于，所述根据所述信道响应函数和所述多普勒域信号，确定终端时延多普勒域的信噪比包括：
7.根据权利要求6所述的通信波形调整方法，其特征在于，所述根据所述信道响应函数和所述多普勒域信号，确定终端时延多普勒域的信噪比还包括：
8.根据权利要求7所述的通信波形调整方法，其特征在于，所述根据所述信道响应函数和所述多普勒域信号，确定终端时延多普勒域的信噪比还包括：
9.根据权利要求1所述的通信波形调整方法，其特征在于，所述根据所述信噪比和预设信号约束条件求解所述终端的最优加权和最优速率包括：
10.一种基于otfs的通信波形调整系统,用于实现如权利要求1-9任一所述的通信波形调整方法，其特征在于，包括：