基于频域预编码的WFRFT混合载波系统带外功率抑制方法技术方案

基于频域预编码的WFRFT混合载波系统带外功率抑制方法，涉及WFRFT混合载波系统带外功率抑制技术。本发明专利技术是为了在混合载波系统中，在保证带外功率抑制效果和OFDM系统相同时，提高误码率性能和降低PAPR特性。本申请提出两种基于频域预编码的WFRFT混合载波系统带外功率抑制方法。方案一在发射端进行编码操作，在接收端不进行解码操作；方案二在发射端进行编码的同时在接收端进行解码。本发明专利技术在针对应用背景考虑时，方案一适用于低成本、快速响应、窄带、对BER性能要求较宽松的场合。方案二不存在自干扰，BER性能无损失，但是交互预编码信息需要额外的开销。因此，可以针对不同的应用场合和具体需求选择不同的方案。

【技术实现步骤摘要】
基于频域预编码的WFRFT混合载波系统带外功率抑制方法
本专利技术涉及WFRFT混合载波系统带外功率抑制技术。
技术介绍
未来通信信号体制中，越来越多的考虑在同一框架或者体系下的多目标联合优化与设计问题，具体的优化目标包括带外功率辐射、符号速率、误码率、峰均功率比和系统兼容性等。在传统的4G-LTE方案中，物理层波形设计方案为OFDM体制，它具有数据传输速率高、抗多径等优点。但是OFDM系统也存在带外功率衰减缓慢的缺点，这种较高的带外功率辐射会对相邻的子载波或子频段产生较大的干扰。为了减少频带或者子带间的干扰，就要在频带间插入一定数量的空闲子载波作为保护间隔，这样就会造成频谱的浪费。然而在频谱资源日趋紧张的今天，这种浪费是不可取的，所以有效的抑制OFDM系统的带外功率辐射就成为一个值得研究的课题。传统的抑制带外功率的方法包括插入空闲子载波和时域加窗等。插入空闲子载波如上文所述会产生频谱资源的浪费，一般作为一种辅助方法与其他方法结合使用；时域加窗方案同样也是一种较为简洁的方法，可以在一定程度上抑制带外功率，但是抑制效果很大程度上取决于窗函数的选择，抑制效果较好、带外功率较低的窗函数的物理实现会有一定困难。因此，研究者们提出了一系列的基于优化的数据预编码方法来抑制多载波系统的带外功率。文献[1](Brandes,S.、Cosovic,I.和Schnell等在2006年公开的《Reductionofout-of-bandradiationinOFDMsystemsbyinsertionofcancellationcarriers》)提出了一种在OFDM系统中，通过在频带的两侧插入所谓的取消子载波(cancellationcarriers)来抑制系统的带外功率的方法，在取消子载波上调制加权因子，通过优化算法使取消子载波的旁瓣抵消传输信号的旁瓣。这种方法有助于显著抑制系统的带外功率，但同时会引起系统误码率性能的下降。文献[2](CosovicI、BrandesS和SchnellM.于2006公开的《amethodforsidelobesuppressioninOFDMsystems》)提出一种基于带内子载波加权的OFDM系统的带外功率抑制方法，通过对带内数据子载波的加权，使所有带内子载波在带外的sinc函数“拖尾”相互抵消从而降低OFDM系统的带外功率。这种方法的加权因子需要通过带有约束的优化方法获得，虽然可以有效的抑制系统的带外功率，但是在复杂度较高的同时，系统的误码率性能也会受到影响。文献[3](VandBJ.在2010年公开的《ANovelProjectionPrecoder》)在文献[2]的基础上提出了一种多载波频谱雕刻(MulticarrierSpectrumSculpting)的方法，通过在发射端增加预编码矩阵来降低系统的带外功率，优势是预编码矩阵G生成简单，复杂度低。但是由于G是奇异矩阵，在接收端没有进行求逆操作，从而会引入干扰，因此这种方法会影响系统的误码率性能。文献[4](v.d.Beek,J.在2010年公开的《OrthogonalMultiplexinginaSubspaceofFrequencyWell-LocalizedSignals》)在文献[3]的基础上又进行了改进，在不影响系统带外功率性能的同时，在发射端和接收端分别进行编码和解码，这样增加编码和解码并不会影响系统本身的误码率性能。其缺点是复杂度较高，并且由于传输预编码矩阵信息和预编码矩阵的维数会牺牲一定的频谱效率，峰均功率比也会比文献[3]的方法高。
技术实现思路
本专利技术是为了在混合载波系统中，在保证带外功率抑制效果和OFDM系统相同时，提高误码率性能和降低PAPR特性，从而提供一种基于频域预编码的WFRFT混合载波系统带外功率抑制方法。方案一、它包括如下步骤：步骤一、在发射端，对每一个频带上的数据d进行α阶的加权分数傅里叶变换，获得变换后数据dα；步骤二、根据选择的频点集合χ计算矩阵A，再根据矩阵A计算预编码矩阵Gχ；矩阵A是一个M行K列的矩阵；M为选择的频点的数量；K为带内传输的子载波数量；步骤三、采用步骤二获得的预编码矩阵Gχ对步骤一获得的变换后数据dα进行预编码，获得预编码后的数据；步骤四、将步骤三获得的预编码后的数据进行IFFT变换，将数据变换到时域，并发送至信道；步骤五、在接收端，对步骤四中的数据进行FFT变换，将数据变换回频域；步骤六、对于频率选择性衰落信道，则在频域对步骤五中的数据进行频域均衡；步骤七、对步骤六中进行频域均衡后的数据进行-α阶的分数傅里叶变换解调，并输出。方案二、它包括如下步骤：步骤一、在发射端，对每一个频带上的数据d进行α阶的分数傅里叶变换，获得变换后数据dα；步骤二、根据选择的频点集合χ计算矩阵A，对矩阵A进行奇异值分解，获得预编码矩阵Go，并传输频点集合信息χ；步骤三、用步骤二获得的预编码矩阵Go对步骤一中的变换后数据dα进行预编码；步骤四、将步骤三获得的预编码后的数据进行IFFT变换，将数据变换到时域并发送至信道；步骤五、在接收端，对步骤四中的数据进行FFT变换，将数据变换回频域；步骤六、对于频率选择性衰落信道，则在频域对步骤五中的数据进行频域均衡；步骤七、根据接收的频点集合信息χ计算解码矩阵并根据解码矩阵对步骤六中的频域均衡后的数据进行解码；步骤八、对步骤七中解码后的数据进行-α阶的分数傅里叶变换解调，并输出。本专利技术提出两种基于频域预编码的WFRFT混合载波系统带外功率抑制方法。方案一在发射端进行编码操作，在接收端不进行解码操作；方案二在发射端进行编码的同时在接收端进行解码。这两种技术本身存在互补性：方案一复杂度低，但是存在编码错误；误码率性能较好的方案二复杂度和峰均功率比较高，并且会造成一定的频谱效率的损失。在混合载波系统中应用这两种技术，在保证带外功率抑制效果和OFDM系统相同时，本专利技术具有更好的误码率性能和更低的PAPR特性。附图说明图1是基于频域预编码的WFRFT混合载波系统带外功率抑制方法的原理示意图；图2是α＝0.5时，系统的带外功率仿真示意图；图3是AWGN信道模型下系统的BER仿真示意图；图4是衰落信道模型下系统的BER仿真示意图；图5是不同阶数条件下系统的PAPR仿真示意图；具体实施方式具体实施方式一、基于频域预编码的WFRFT混合载波系统带外功率抑制方法，它包括如下步骤：步骤一、在发射端，对每一个频带上的数据d进行α阶的加权分数傅里叶变换，获得变换后数据dα；步骤二、根据选择的频点集合χ计算矩阵A，再根据矩阵A计算预编码矩阵Gχ；矩阵A是一个M行K列的矩阵；M为选择的频点的数量；K为带内传输的子载波数量；步骤三、采用步骤二获得的预编码矩阵Gχ对步骤一获得的变换后数据dα进行预编码，获得预编码后的数据；步骤四、将步骤三获得的预编码后的数据进行IFFT变换，将数据变换到时域，并发送至信道；步骤五、在接收端，对步骤四中的数据进行FFT变换，将数据变换回频域；步骤六、对于频率选择性衰落信道，则在频域对步骤五中的数据进行频域均衡；步骤七、对步骤六中进行频域均衡后的数据进行-α阶的分数傅里叶变换解调，并输出。具体实施方式二、基于频域预编码的WFRFT混合载波系统带外功率抑制本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于频域预编码的WFRFT混合载波系统带外功率抑制方法，其特征是：它包括如下步骤：步骤一、在发射端，对每一个频带上的数据d进行α阶的加权分数傅里叶变换，获得变换后数据d

【技术特征摘要】
1.基于频域预编码的WFRFT混合载波系统带外功率抑制方法，其特征是：它包括如下步骤：步骤一、在发射端，对每一个频带上的数据d进行α阶的加权分数傅里叶变换，获得变换后数据dα；步骤二、根据选择的频点集合χ计算矩阵A，再根据矩阵A计算预编码矩阵Gχ；矩阵A是一个M行K列的矩阵；M为选择的频点的数量；K为带内传输的子载波数量；步骤三、采用步骤二获得的预编码矩阵Gχ对步骤一获得的变换后数据dα进行预编码，获得预编码后的数据；步骤四、将步骤三获得的预编码后的数据进行IFFT变换，将数据变换到时域，并发送至信道；步骤五、在接收端，对步骤四中的数据进行FFT变换，将数据变换回频域；步骤六、对于频率选择性衰落信道，则在频域对步骤五中的数据进行频域均衡；步骤七、对步骤六中进行频域均衡后的数据进行-α阶的分数傅里叶变换解调，并输出。2.基于频域预编码的WFRFT混合载波系统带外功率抑制方法，其特征是：它包括如下步骤：步骤一、在发射端，对每一个频带上的数据d进行α阶的分数傅里叶变换，获得变换后数据dα；步骤二、根据选择的频点集合χ计算矩阵A，对矩阵A进行奇异值分解，获得预编码矩阵Go，并传输频点集合χ信息；步骤三、用步骤二获得的预...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅林，王震铎，王晓鲁，沙学军，张乃通，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23