联合正交变换与非正交的高效频分复用传输峰均比抑制方法技术

联合正交变换与非正交的高效频分复用传输峰均比抑制方法，涉及无线通信技术领域的传输体制及技术，本发明专利技术针对使用非正交子载波的高效频分复用传输系统发送端具有较高峰均比的问题，使用符号正交变换的方式，在一定程度上对系统发送端峰均比加以抑制。本发明专利技术中，首先根据高效频分复用符号生成原理，对传输符号进行生成，并在此基础上针对对系统的发送端进一步增加正交处理模块，使传输系统发送端峰均比得以抑制。本发明专利技术可应用于新一代的地面、空载及卫星通信中，将会给在很大程度上解决未来频谱资源稀缺的问题，同时仿真结果表明，本发明专利技术的方法经正交变换处理过的传输系统峰均比会比传统的高效频分复用系统的峰均比要低。

【技术实现步骤摘要】
联合正交变换与非正交的高效频分复用传输峰均比抑制方法
本专利技术涉及无线通信
的传输体制及技术，具体涉及一种应用于高效频分复用传输系统的降低峰均比方法。
技术介绍
随着无线通信的高速发展，移动设备的高宽带应用日益增多，频谱资源日益匮乏，提升有限的频谱资源利用率成了当下研究的热门。在多载波传输体制中，OFDM一向以其高频谱利用率以及收发设备简单被称为经典的传输方式，但是研究者们希望有一种拥有比OFDM更高的频谱利用率的传输体制。早在2003年I.Darwazeh等人就提出了一种高效率的频分复用技术——SEFDM(SpectrallyEfficientFrequencyDivisionMultiplexing)，这种通信系统是在OFDM系统的基础上建立的。OFDM系统通过压缩子载波间距使得相邻子载波达到正交的关系，载波之间有很大程度的交叠，已经在一定程度上节省了很多频谱资源，而高效频分复用系统通过在OFDM的载波结构基础上进一步压缩子载波之间的距离以提高频谱利用率。高效频分复用作为一种的多载波传输体制，虽然通过压缩子载波间距使得频谱利用率非常高，但是由于收发装置在硬件方面实现的复杂度等问题，技术进展并没有OFDM更快。其面临的最大技术难题是接收端的判决问题。由于频带的进一步压缩，子载间的正交性被破坏，需要更复杂的判决方式在一定程度上克服载波间干扰来进行译码判决。一般的线性判决方式，如ZF以及MMSE，仅在系统子载波数目较少且信噪比环境优良的情况下才会有较好的性能。ML理论上来说是一个用来对抗ICI的较好的判决方式，但是随着调制等级以及系统子载波数量的增加，判决的复杂度是呈指数级增长的。SD是除ML外另一种可选的判决方式，在复杂度方面相比ML会减少很多，对于SD而言，一个主要的局限性就是其实现的复杂度和噪声水平的等级有关，由于噪声水平是随机的，所以它的复杂度也是随机的，这就给接收端具体的硬件设施实施带来了很大的挑战性。除此之外，又有很多研究者提出了很多新的以及结合的判决方式，如TSVD，FSD，ID-FSD等等。这些判决方式在一定程度上解决了判决方面的问题，使得高效频分复用传输系统的性能能够得以保障。这种进一步压缩频带的思想应用于新一代的地面、空载及卫星通信中将会给在很大程度上解决未来频谱资源稀缺的问题，但是由于进一步地压缩了子载波间隔，发送端的峰均比比OFDM系统更大了，这无疑增加了发送端硬件设备的制作成本。
技术实现思路
本专利技术是为了解决传统多载波无线通信系统的以下问题：1、传统多载波无线通信系统频带利用率仍有待提升，需要更高效的传输技术；2、带宽压缩的高效频分复用传输系统子载波间隔更近，峰均比更高，增加了传输系统的硬件制作成本；从而提出一种联合正交变换与非正交的高效频分复用传输峰均比抑制方法。联合正交变换与非正交的高效频分复用传输峰均比抑制方法，它包括以下步骤：步骤A、符号映射，用于生成星座映射复符号，将发送信息的0,1二进制比特信息进行调制后，再将若干码元为一组映射成复符号；步骤B、符号正交化，将映射后的复符号进一步做正交化处理，具体步骤为：步骤B1、复符号生成后，进行串/并转换，将串行数据变成若干组并行数据，组成复符号矩阵，每行为一组并行数据；步骤B2、将每组并行数据进行正交化处理，即：相位的规律化处理；设xl,k为复符号矩阵的第l行上第k列的符号数据，sl,n为处理后矩阵的第l行上第n列的符号数据，n为发送信息码元数目；则正交化处理过程为：其中：N为矩阵的列数，正交化处理后的矩阵与处理前的矩阵行数列数一致；步骤C、高频谱利用率的非正交处理：将每个正交化处理过的符号调制到一组非正交的子载波上生成高效频分复用符号，具体为：步骤C1、高效频分复用信号是由若干组高效频分复用符号组成，每组高效频分复用符号携带N个复符号，以T为周期进行数据传输；每组N维复符号调制到一组相互交叠，非正交的子载波上，调制后的高效频分复用信号x(t)形式为：其中，α为带宽压缩因子，α＝△f×T，△f为子载波间隔，T为高效频分复用符号间隔，N为子载波数量，sl,n为第l个高效频分复用符号中的第n个子载波上承载的复符号数据，对应步骤B2中的正交化处理结果sl,n；步骤C2、离散的高效频分复用信号由连续形式信号采样获得，以T/N间隔采样，采样后离散形式的高效频分复用信号表达式为：其中，N表示子载波数量及采样点数，Xl[k]表示第l个符号上的第k个时间样本点，为归一化常数；步骤C3、系统的矩阵形式为：其中，为第l个高效频分复用符号对应的数据向量，为正交化输入符号对应的数据向量，为N×N的矩阵。本专利技术具有以下特点和显著进步：本专利技术通过进一步的频带压缩，在频谱利用率方面相比传统OFDM系统频带利用率更高；此外，本专利技术在发送端子载波非正交化处理前，对星座映射符号采用正交化处理，使得符号相位具有正交特性，经过正交化处理的符号数据生成的信号相比原有高效频分复用传输系统生成信号的峰均比低。从系统发送端功放设备来说，高峰均比意味着发送端的功率放大设备的线性放大范围需要很大，因此可以通过抑制峰均比来减小发射端的设备复杂度，降低设备制作成本。附图说明图1为本专利技术高效频分复用符号生成原理图；图2为传统OFDM符号子载波频谱示意图；图3为本专利技术生成的高效频分复用符号的频谱示意图；图4为本专利技术联合正交变换与非正交高效频分复用传输的峰均比抑制方法的系统发送端流程图；图5为本专利技术抑制峰均比的传输系统和未进行峰均比抑制的高效频分复用传输系统PAPR的CCDF曲线对比图；具体实施方式具体实施方式一、联合正交变换与非正交的高效频分复用传输峰均比抑制方法，该本专利技术的主要思想为：在发送端，通过符号映射，生成星座映射复符号，经过正交处理，将星座映射复符号正交化，使用频带压缩算法生成高效频分复用符号。具体步骤为：步骤A、符号映射。符号映射的目的是生成星座映射复符号，由发送信息的0,1二进制比特信息，经过不同的调制方式，将若干码元为一组映射成复符号，以四相位星座映射为例，该阶段具体步骤为：步骤A1、设调制相位数目为m，发送信息码元数目为n，映射后复符号个数为e；步骤A2、发送信息0,1码元分组，每组码元映射为一个复符号，每组的码元个数h和调制相位数目m以及映射后复符号个数e的关系为：h＝log2m步骤A3、每组信息码元以一定的规则映射到复平面上不同的星座点，形成了若干不同相位的调制符号，根据星座点数设置的不同，每组映射的原象码元的个数的增加在一定程度上相当于传输效率的提高。四相位星座映射下，将符号能量归一化，代码中，信息码元到复平面上符号位置的映射关系为：若为四相位映射，m＝4，h＝log2m＝2，因此每组码元个数为2，复符号共有m＝4种形式，映射关系为：步骤B、符号正交化。在该步骤中，将映射后的复符号进一步做正交化处理，该阶段具体步骤为：步骤B1、复符号生成后，进行串并转换，将串行数据变成若干组并行数据，组成复符号矩阵，每行为一组并行数据；步骤B2、将每组并行数据进行正交化处理，即相位的规律化处理。设xl,k为复符号矩阵的第l行上第k列的符号数据，sl,n为处理后矩阵的第l行上第n列的符号数据，则正交化处理过程为：其中N为矩阵的列数，正交化处理后的矩阵与处理前的矩阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
联合正交变换与非正交的高效频分复用传输峰均比抑制方法，其特征是：它包括以下步骤：步骤A、符号映射，用于生成星座映射复符号，将发送信息的0,1二进制比特信息进行调制后，再将若干码元为一组映射成复符号；步骤B、符号正交化，将映射后的复符号进一步做正交化处理，具体步骤为：步骤B1、复符号生成后，进行串/并转换，将串行数据变成若干组并行数据，组成复符号矩阵，每行为一组并行数据；步骤B2、将每组并行数据进行正交化处理，即：相位的规律化处理；设x

【技术特征摘要】
1.联合正交变换与非正交的高效频分复用传输峰均比抑制方法，其特征是：它包括以下步骤：步骤A、符号映射，用于生成星座映射复符号，将发送信息的0,1二进制比特信息进行调制后，再将若干码元为一组映射成复符号；步骤B、符号正交化，将映射后的复符号进一步做正交化处理，具体步骤为：步骤B1、复符号生成后，进行串/并转换，将串行数据变成若干组并行数据，组成复符号矩阵，每行为一组并行数据；步骤B2、将每组并行数据进行正交化处理，即：相位的规律化处理；设xl,k为复符号矩阵的第l行上第k列的符号数据，sl,n为处理后矩阵的第l行上第n列的符号数据，n为发送信息码元数目；则正交化处理过程为：其中：N为矩阵的列数，正交化处理后的矩阵与处理前的矩阵行数列数一致；步骤C、高频谱利用率的非正交处理：将每个正交化处理过的符号调制到一组非正交的子载波上生成高效频分复用符号，具体为：步骤C1、高效频分复用信号是由若干组高效频分复用符号组成，每组高效频分复用符号携带N个复符号，以T为周期进行数据传输；每组N维复符号调制到一组相互交叠，非正交的子载波上，调制后的高效频分复用信号x(t)形式为：其中，α为带宽压缩因子，α＝△f×T，△f为子载波间隔，T为高效频分复用符号间隔，N为子载波数量，sl,n为第l个高效频分复用符号中的第n个子载波上承载的复符号数据，对应步骤B2中的正交化处理结果sl,n；步骤C2、离散的高效频分复用信号由连续形式信号采样获得，以T/N间隔采样，采样后离散形式的高效频分复用信号表达式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：贾敏，吴志颖，尹志胜，沈凌宇，郭庆，顾学迈，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