基于时间交织的多矢量WFRFT混合载波并行传输方法技术

本发明专利技术提供一种基于时间交织的多矢量WFRFT混合载波并行传输方法，属于信息通信技术领域，特别涉及多矢量WFRFT混合载波并行传输方法。本发明专利技术首先将待发送序列中的L个子发送序列分别进行离散四项WFRFT；然后进行交织，对交织后的符号进行分组，每相邻的L个符号组合进行L点的IDFT，经过IDFT后的数据符号进行深度为L的解交织；解交织后的数据进行并串转换、添加循环前缀CP后串行发送；最后对多矢量WFRFT混合载波并行接收。本发明专利技术解决了现有技术在高数据速率传输时较大的FFT点数带来的系统复杂度提升和处理延迟增加，以及灵活性不强的问题。本发明专利技术可运用于信息通信技术。

Parallel transmission method of multi vector WFRFT hybrid carrier based on time interleaving

The invention provides a multi vector WFRFT hybrid carrier parallel transmission method based on time interleaver, which belongs to the field of information communication technology, in particular to multi vector WFRFT hybrid carrier parallel transmission method. The invention will be the first L sub sequence sequence respectively in discrete four WFRFT; then interweave, grouping of interleaved symbols, L symbol combinations and each adjacent to L point IDFT, after the IDFT data symbol interleaving depth for L solution; and string conversion, cyclic prefix CP serial transmission solution of interlaced data; finally the vector WFRFT parallel hybrid carrier receiver. The invention solves the problem of increasing system complexity and increasing processing delay and flexible flexibility brought by the larger FFT points in the transmission of the existing technology at high data rate. The invention can be used in information communication technology.

【技术实现步骤摘要】
基于时间交织的多矢量WFRFT混合载波并行传输方法
本专利技术属于信息通信
，特别涉及多矢量WFRFT混合载波并行传输方法。
技术介绍
面向未来多种多样的通信场景和复杂多变的通信需求，通信系统将更倾向于采用一种可配置、易扩展、兼容性强、灵活性高的空中接口方案，这要求承载信息的通信波形可以根据不同的需求适时进行调整。类似的观点从“可调OFDM”(tunableOFDM)(见文献：J.Andrews,S.Buzzi,W.Choiandetal.WhatWill5GBe？.IEEEJournalonSelectedAreasinCommunications,2014,32(6):1065-1082)与GFDM(见文献：G.Fettweis,M.KrondorfandS.Bittner.GFDM-GeneralizedFrequencyDivisionMultiplexing.IEEE69thVehicularTechnologyConference(VTCSpring),2009:1-4)方案中可见一斑。前者的思想是根据信道条件、所处场景的不同，来调整OFDM(正交频分复用)系统的FFT(快速傅氏变换)长度、子载波间隔、循环前缀长度等参数。而GFDM(广义频分复用)则是通过调整时、频域资源的长度(时频域分段长度)和组合方式，实现了单载波与多载波形式的融合。另一方面，随着信息速率的不断提高，无线通信系统面临来自码间干扰(ISI)的挑战日益严峻。针对OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing正交频分复用)和SC-FDE(SingleCarrierFrequencyDomainEqualization单载波频域均衡)系统，需要增加FFT(快速傅氏变换)点数来应对，以保证各子载波上的频率特性是平坦的。这不仅会增加系统复杂度，同时也会增加信号处理所需时间。为了应对伴随高信息速率传输而来的数字信号处理复杂度提升的挑战，采用易于多核处理、并行计算的信号设计与处理算法是一条切实可行的技术途径。例如，在高速模-数/数-模转换器的设计上所采用的时间交织的方法，即是一个典型的成功案例(见文献：A.Buchwald.High-speedtimeinterleavedADCs.IEEECommunicationsMagazine,2016,54(4):71-77)。此外，在一些高动态场景下(如高铁)，较大的多普勒扩展会导致严重的载波间干扰(ICI)。对于OFDM系统而言，子载波数越多、子载波带宽越窄，就越容易收到多普勒的影响。如何应对由密集多径和大多普勒带来的信道时频双衰落，是无线通信系统波形设计所需面对的不可回避的问题。现有WFRFT通信系统研究中，对于给定的特定长度的发送信息符号序列，只经过一次固定参数的(单参数或多参数)WFRFT(见文献：LinMei,Xue-junShaandNai-tongZhang.TheApproachtoCarrierSchemeConvergenceBasedon4-WeightedFractionalFourierTransform.IEEECommunicationsLetters.2010,14(6):503-505；梅林.加权类分数傅里叶变换及其在通信系统中的应用.哈尔滨工业大学博士学位论文.2010.)。文献PrecodedandvectorOFDMrobusttochannelspectralnullsandwithreducedcyclicprefixlengthinsingletransmitantennasystems(X.-G.Xia.PrecodedandvectorOFDMrobusttochannelspectralnullsandwithreducedcyclicprefixlengthinsingletransmitantennasystemsIEEETransactionsonCommunications.2001,49(8):1363–1374)介绍的矢量OFDM(VectorOFDM,VOFDM)和文献APromisingNewWidebandMultiple-AccessSchemeforFutureMobileCommunicationsSystems(M.Schnell,I.DeBroeckandU.Sorger.APromisingNewWidebandMultiple-AccessSchemeforFutureMobileCommunicationsSystems.EuropeanTransactionsonTelecommunications,WileySubscriptionServices,Inc.,AWileyCompany,1999,10(4):417-427)介绍的交织频分多址(IFDMA)技术方案中，也采用了多矢量时间交织结构，但其中每个矢量均是单载波结构。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术在高数据速率传输时较大的FFT点数带来的系统复杂度提升和处理延迟增加，以及灵活性不强的问题，提供了一种基于时间交织的多矢量WFRFT混合载波并行传输方法。本专利技术所述基于时间交织的多矢量WFRFT混合载波并行传输方法，通过以下技术方案实现：步骤一、多矢量WFRFT混合载波并行发射：WFRFT即加权分数傅里叶变换，所述多矢量WFRFT混合载波并行发射具体包括以下步骤：待发送序列由L个子发送序列xl构成，其中l＝0,…,L-1，每个子发送序列包括M个符号，则待发送序列共包含有N＝ML个数据符号，这里将子序列xl称为“矢量”；步骤一一：L个矢量xl分别各自进行参数为αl、Vl的离散四项WFRFT；步骤一二：经过离散四项WFRFT后的L个矢量进行深度为L的交织，交织前相邻的数据符号在交织后的最小距离称为交织深度；步骤一三：对交织后的N个符号进行分组，每相邻的L个符号组合进行L点的IDFT，N个数据符号共进行M次IDFT，这M次IDFT能够并行同时进行，IDFT即离散傅里叶逆变换；步骤一四：经过IDFT后的数据符号进行深度为L的解交织；步骤一五：解交织后的数据进行并串转换、添加循环前缀CP后串行发送；步骤二、多矢量WFRFT混合载波并行接收。本专利技术与现有技术相比较，最为突出的特点和显著的有益效果是：本专利技术相比较OFDM(正交频分复用)、SC-FDE(单载波频域均衡)和传统单一矢量WFRFT混合载波通信系统，具有更好的灵活性，可以根据信道和实际系统的需要，动态改变数据符号长度、灵活选择解调方式，对于不同的环境具有更好的适应性。本专利技术技术可以将一个较长的矢量分解为多个较短矢量进行处理，该算法利于并行处理，降低了信号处理复杂度，减少了处理时间。相比较OFDM和传统单矢量WFRFT系统而言，可以改善频率选择性衰落信道下的误码率性能；相比较SC-FDE而言，在特定参数设定下，可以降低接收机复杂度。相比较单载波和OFDM系统而言，在时频双选择性衰落信道下，具有更好的误码率性能；时频域各存在一个-20dB的功率深衰落点的仿真实验中，Eb/No为6-14时，单载波和OFDM系统的误码率在10-3左右，而本专利技术方法能低至1本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于时间交织的多矢量WFRFT混合载波并行传输方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、多矢量WFRFT混合载波并行发射：WFRFT即加权分数傅里叶变换，所述多矢量WFRFT混合载波并行发射具体包括以下步骤：待发送序列由L个子发送序列xl构成，其中l＝0,…,L‑1，每个子发送序列包括M个符号，则待发送序列共包含有N＝ML个数据符号，这里将子序列xl称为“矢量”；步骤一一：L个矢量xl分别各自进行参数为αl、Vl的离散四项WFRFT；步骤一二：经过离散四项WFRFT后的L个矢量进行深度为L的交织，交织前相邻的数据符号在交织后的最小距离称为交织深度；步骤一三：对交织后的N个符号进行分组，每相邻的L个符号组合进行L点的IDFT，N个数据符号共进行M次IDFT，这M次IDFT能够并行同时进行，IDFT即离散傅里叶逆变换；步骤一四：经过IDFT后的数据符号进行深度为L的解交织；步骤一五：解交织后的数据进行并串转换、添加循环前缀CP后串行发送；步骤二、多矢量WFRFT混合载波并行接收。

【技术特征摘要】
1.基于时间交织的多矢量WFRFT混合载波并行传输方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、多矢量WFRFT混合载波并行发射：WFRFT即加权分数傅里叶变换，所述多矢量WFRFT混合载波并行发射具体包括以下步骤：待发送序列由L个子发送序列xl构成，其中l＝0,…,L-1，每个子发送序列包括M个符号，则待发送序列共包含有N＝ML个数据符号，这里将子序列xl称为“矢量”；步骤一一：L个矢量xl分别各自进行参数为αl、Vl的离散四项WFRFT；步骤一二：经过离散四项WFRFT后的L个矢量进行深度为L的交织，交织前相邻的数据符号在交织后的最小距离称为交织深度；步骤一三：对交织后的N个符号进行分组，每相邻的L个符号组合进行L点的IDFT，N个数据符号共进行M次IDFT，这M次IDFT能够并行同时进行，IDFT即离散傅里叶逆变换；步骤一四：经过IDFT后的数据符号进行深度为L的解交织；步骤一五：解交织后的数据进行并串转换、添加循环前缀CP后串行发送；步骤二、多矢量WFRFT混合载波并行接收。2.根据权利要求1所述的基于时间交织的多矢量WFRFT混合载波并行传输方法，其特征在于，步骤一一所述矢量xl进行参数为αl、Vl的离散四项WFRFT具体为：xl的WFRFT定义为：其中，xl，0，xl,1，xl,2，xl,3分别是xl的0～3次归一化离散傅立叶变换，为加权分数傅里叶变换的数学符号表示，w0、w1、w2、w3表示加权系数；xl通过对sl进行阶数为-αl、Vl的离散四项WFRFT求得：xl＝w0(-αl,Vl)sl,0+w1(-αl,Vl)sl,1+w2(-αl,Vl)sl,2+w3(-αl,Vl)sl,3(2)sl,0，sl,1，sl,2，sl,3分别是sl的0～3次DFT，DFT即离散傅里叶变换。3.根据权利要求2所述的基于时间交织的多矢量WFRFT混合载波并行传输方法，其特征在于，公式(1)中所述加权系数具体计算步骤为：设加权系数w0、w1、w2、w3的一般形式为wp，p＝0,1,2,3，则wp表示为：

【专利技术属性】
技术研发人员：梅林，崔世鸿，王震铎，王晓鲁，沙学军，
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