一种低复杂度的MIMO-FBMC系统数据收发方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种低复杂度的MIMO‑FBMC系统数据收发方法及装置，该方法在发送端将每根天线上的信号通过并行方式进行QAM调制，且只调制在奇数或偶数子载波上；再将QAM符号使用频域扩展方式进行滤波，通过循环移位来消除信号的相关性；最后将时域数据通过重叠相加的方法实现波形混合并发出；在接收端进行波形分离处理，并相应地做一系列解调步骤，恢复出原始发送数据。本发明专利技术通过仅使用奇数或偶数子载波调制信号，并将FBMC系统中较为复杂的重叠相加的波形混合和多路并行处理相结合，不仅可避免子载波间干扰和符号间干扰，还可避免频域扩展带来的效率损失和延时等待带来的速率下降，而且有效地简化了数据处理流程，降低了硬件实现的复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种低复杂度的MIMO-FBMC系统数据收发方法及装置
本专利技术涉及到一种低复杂度的MIMO-FBMC系统数据收发方法及装置，属于无线通信领域。
技术介绍
为了更好地支撑5G的各种应用场景，新型多载波技术的研究需要关注多种需求。其中滤波器组多载波(FilterBankMultiCarrier，FBMC)技术，是基于子载波的滤波，它放弃了复数域的正交，换取了波形时域局域性上的设计自由度，这种自由度使FBMC可以更灵活地适配信道的变化。目前，通过将FBMC结合偏置正交幅度调制得到的多频交错技术来实现多载波符号序列的调制，主要过程如下：首先将调制的FBMC符号序列分为实部和虚部，接着实部通过第一原型滤波器、虚部通过第二原型滤波器，使得虚部相对于实部偏移符号周期，以完成时域上的偏移调制，然后将各路符号序列进行频域搬移。MIMO技术与多载波技术结合得很好，特别是OFDM技术，而且这种情况下，已经开发了复杂的算法。FBMC技术的关键特征是需要有绝对独立的子信道，所以将FBMC技术与MIMO技术结合在一起的时候需要考虑子信道不重叠，当用户利用单个子信道或者非相邻信道的时候，系统可以继续使用QAM调制，MIMO系统与原来的OFDM类似，一些相关的技术仍然可以被利用。但目前FBMC技术与MIMO技术结合仍存在较高的难度，原因在于FBMC系统中相邻子载波上存在干扰，虽然这样的干扰可以通过算法消除，但是与MIMO结合之后，干扰消除的复杂度就变得更高，不适合于实际的硬件实现。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有的FBMC与MIMO结合存在难度问题，本专利技术旨在提供一种低复杂度的MIMO-FBMC系统数据收发方法及装置，以简化FBMC系统的硬件实现，并获得多天线的增益。技术方案：为达成上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种低复杂度的MIMO-FBMC系统数据发送方法，包括以下步骤：(1)将输入的比特流按照MIMO系统的天线数Nss，分成Nss个数据流；所述MIMO系统的发射和接收天线数均为Nss；(2)将每根天线上的比特数据通过K路并行方式进行M阶QAM调制，并星座图复数符号只映射到奇数或偶数子载波上；其中，K为FBMC系统中设计的原型滤波器的重叠因子，与QAM调制阶数M，输入数据的比特长度L和子载波个数N之间的关系为L＝NssKMN/2；(3)将每个子载波上的QAM符号在频域上使用频域扩展方式进行2K倍的过采样，得到KN个符号；(4)使KN长度的符号通过原型滤波器做KN点FIR滤波，并通过循环移位操作以消除不同天线对应的数据流信号间的相关性；(5)将滤波后的数据使用IFFT变换从频域变换到时域；(6)将时域数据通过重叠相加的方法实现波形混合，得到时域发送波形数据；其中发送波形数据X按照X[(i-1)*N+1:(i-1)*N+KN]＝X[(i-1)*N+1:(i-1)*N+KN]+SIFFT(i,:)进行组帧操作，i的取值范围是[1,K]，SIFFT(i,:)为IFFT操作之后每路的信号，长度为KN。一种低复杂度的MIMO-FBMC系统数据接收方法，包括以下步骤：(1)将接收到的重叠相加波形混合的时域数据转换成对应的多路传输数据，其中对发送波形数据X按照SDe_overlap(i,:)＝X[(i-1)*N+1:(i-1)*N+KN]进行解组帧操作，i的取值范围是[1,K]，SDe_overlap(i,:)为波形分离操作之后每路的信号，长度为KN，K为FBMC系统中设计的原型滤波器的重叠因子，与MIMO系统的天线数Nss，QAM调制阶数M，输入数据的比特长度L和子载波个数N之间的关系为L＝NssKMN/2；所述MIMO系统的发射和接收天线数均为Nss；(2)将波形分离后的时域信号使用FFT变换从时域变换成频域；(3)将信道均衡之后的频域数据通过匹配原型滤波器进行KN点滤波，恢复出滤波前的数据；(4)滤波后的数据采用逆采样方式抽取出N/2点数据，实现解频域扩展；(5)将K路并行的星座图复数符号进行解QAM调制恢复出每根天线上的比特数据，最后将Nss天线上的数据组合成原始发送数据。一种低复杂度的MIMO-FBMC系统数据收发方法，包括以下步骤：(1)将输入的比特流按照MIMO系统的发射天线数Nss，分成Nss个数据流；所述MIMO系统的发射和接收天线数均为Nss；(2)将每根天线上的比特数据通过K路并行方式进行M阶QAM调制，并星座图复数符号只映射到奇数或偶数子载波上；其中，K为FBMC系统中设计的原型滤波器的重叠因子，与QAM调制阶数M，输入数据的比特长度L和子载波个数N之间的关系为L＝NssKMN/2；(3)将每个子载波上的QAM符号在频域上使用频域扩展方式进行2K倍的过采样，得到KN个符号；(4)使KN长度的符号通过原型滤波器做KN点FIR滤波，并通过循环移位操作以消除不同天线对应的数据流信号间的相关性；(5)将滤波后的数据使用IFFT变换从频域变换到时域；(6)将时域数据通过重叠相加的方法实现波形混合，得到时域发送波形数据；其中发送波形数据X按照X[(i-1)*N+1:(i-1)*N+KN]＝X[(i-1)*N+1:(i-1)*N+KN]+SIFFT(i,:)进行组帧操作，i的取值范围是[1,K]，SIFFT(i,:)为IFFT操作之后每路的信号，长度为KN；(7)将接收到的重叠相加波形混合的时域数据转换成对应的多路传输数据，其中对发送波形数据X按照SDe_overlap(i,:)＝X[(i-1)*N+1:(i-1)*N+KN]进行解组帧操作；(8)将波形分离后的时域信号使用FFT变换从时域变换成频域；(9)将信道均衡之后的频域数据通过匹配原型滤波器进行KN点滤波，恢复出滤波前的数据；(10)将滤波后的数据采用逆采样方式抽取出N/2点数据，实现解频域扩展；(11)将K路并行的星座图复数符号进行解QAM调制恢复出每根天线上的比特数据，最后将Nss天线上的数据组合成原始数据。一种低复杂度的MIMO-FBMC系统数据发送装置，包括：分流单元，用于将输入的比特流按照MIMO系统的天线数Nss，分成Nss个数据流；所述MIMO系统的发射和接收天线数均为Nss；并行QAM调制单元，用于将每根天线上的比特数据通过K路并行方式进行M阶QAM调制，并星座图复数符号只映射到奇数或偶数子载波上；其中，K为FBMC系统中设计的原型滤波器的重叠因子，与QAM调制阶数M，输入数据的比特长度L和子载波个数N之间的关系为L＝NssKMN/2；频域扩展单元，用于将每个子载波上的QAM符号在频域上使用频域扩展方式进行2K倍的过采样，得到KN个符号；FIR滤波单元，用于使KN长度的符号通过原型滤波器做KN点FIR滤波；循环移位单元，用于对除第一路数据流信号外的其它Nss-1路数据流信号乘以一个循环移位以消除不同天线对应的数据流信号间的相关性；IFFT单元，用于将滤波后的数据使用IFFT变换从频域变换到时域；以及，重叠相加单元，用于将时域数据通过重叠相加的方法实现波形混合，得到时域发送波形数据；其中发送波形数据X按照X[(i-1)*N+1:(i-1)*N+KN]＝X[(i-1)*N+1:(i-1)*N+KN]+SIFFT(i,:)进行组帧操作，i的取值范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低复杂度的MIMO‑FBMC系统数据发送方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将输入的比特流按照MIMO系统的天线数Nss，分成Nss个数据流；所述MIMO系统的发射和接收天线数均为Nss；(2)将每根天线上的比特数据通过K路并行方式进行M阶QAM调制，并星座图复数符号只映射到奇数或偶数子载波上；其中，K为FBMC系统中设计的原型滤波器的重叠因子，与QAM调制阶数M，输入数据的比特长度L和子载波个数N之间的关系为L＝NssKMN/2；(3)将每个子载波上的QAM符号在频域上使用频域扩展方式进行2K倍的过采样，得到KN个符号；(4)使KN长度的符号通过原型滤波器做KN点FIR滤波，并通过循环移位操作以消除不同天线对应的数据流信号间的相关性；(5)将滤波后的数据使用IFFT变换从频域变换到时域；(6)将时域数据通过重叠相加的方法实现波形混合，得到时域发送波形数据；其中发送波形数据X按照X[(i‑1)*N+1:(i‑1)*N+KN]＝X[(i‑1)*N+1:(i‑1)*N+KN]+SIFFT(i,:)进行组帧操作，i的取值范围是[1,K]，SIFFT(i,:)为IFFT操作之后每路的信号，长度为KN。...

【技术特征摘要】
1.一种低复杂度的MIMO-FBMC系统数据发送方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将输入的比特流按照MIMO系统的天线数Nss，分成Nss个数据流；所述MIMO系统的发射和接收天线数均为Nss；(2)将每根天线上的比特数据通过K路并行方式进行M阶QAM调制，并星座图复数符号只映射到奇数或偶数子载波上；其中，K为FBMC系统中设计的原型滤波器的重叠因子，与QAM调制阶数M，输入数据的比特长度L和子载波个数N之间的关系为L＝NssKMN/2；(3)将每个子载波上的QAM符号在频域上使用频域扩展方式进行2K倍的过采样，得到KN个符号；(4)使KN长度的符号通过原型滤波器做KN点FIR滤波，并通过循环移位操作以消除不同天线对应的数据流信号间的相关性；(5)将滤波后的数据使用IFFT变换从频域变换到时域；(6)将时域数据通过重叠相加的方法实现波形混合，得到时域发送波形数据；其中发送波形数据X按照X[(i-1)*N+1:(i-1)*N+KN]＝X[(i-1)*N+1:(i-1)*N+KN]+SIFFT(i,:)进行组帧操作，i的取值范围是[1,K]，SIFFT(i,:)为IFFT操作之后每路的信号，长度为KN。2.一种低复杂度的MIMO-FBMC系统数据接收方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将接收到的重叠相加波形混合的时域数据转换成对应的多路传输数据，其中对发送波形数据X按照SDe_overlap(i,:)＝X[(i-1)*N+1:(i-1)*N+KN]进行解组帧操作，i的取值范围是[1,K]，SDe_overlap(i,:)为波形分离操作之后每路的信号，长度为KN，K为FBMC系统中设计的原型滤波器的重叠因子，与MIMO系统的天线数Nss，QAM调制阶数M，输入数据的比特长度L和子载波个数N之间的关系为L＝NssKMN/2；所述MIMO系统的发射和接收天线数均为Nss；(2)将波形分离后的时域信号使用FFT变换从时域变换成频域；(3)将信道均衡之后的频域数据通过匹配原型滤波器进行KN点滤波，恢复出滤波前的数据；(4)滤波后的数据采用逆采样方式抽取出N/2点数据，实现解频域扩展；(5)将K路并行的星座图复数符号进行解QAM调制恢复出每根天线上的比特数据，最后将Nss天线上的数据组合成原始发送数据。3.一种低复杂度的MIMO-FBMC系统数据收发方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将输入的比特流按照MIMO系统的发射天线数Nss，分成Nss个数据流；所述MIMO系统的发射和接收天线数均为Nss；(2)将每根天线上的比特数据通过K路并行方式进行M阶QAM调制，并星座图复数符号只映射到奇数或偶数子载波上；其中，K为FBMC系统中设计的原型滤波器的重叠因子，与QAM调制阶数M，输入数据的比特长度L和子载波个数N之间的关系为L＝NssKMN/2；(3)将每个子载波上的QAM符号在频域上使用频域扩展方式进行2K倍的过采样，得到KN个符号；(4)使KN长度的符号通过原型滤波器做KN点FIR滤波，并通过循环移位操作以消除不同天线对应的数据流信号间的相关性；(5)将滤波后的数据使用IFFT变换从频域变换到时域；(6)将时域数据通过重叠相加的方法实现波形混合，得到时域发送波形数据；其中发送波形数据X按照X[(i-1)*N+1:(i-1)*N+KN]＝X[(i-1)*N+1:(i-1)*N+KN]+SIFFT(i,:)进行组帧操作，i的取值范围是[1,K]，SIFFT(i,:)为IFFT操作之后每路的信号，长度为KN；(7)将接收到的重叠相加波形混合的时域数据转换成对应的多路传输数据，其中对发送波形数据X按照SDe_overlap(i,:)＝X[(i-1)*N+1:(i-1)*N+KN]进行解组帧操作；(8)将波形分离后的时域信号使用FFT变换从时域变换成频域；(9)将信道均衡之后的频域数据通过匹配原型滤波器进行KN点滤波，恢复出滤波前的数据；(10)将滤波后的数据采用逆采样方式抽取出N/2点数据，实现解频域扩展；(11)将K路并行的星座图复数符号进行解QAM调制恢复出每根天线上的比特数据，最后将Nss天线上的数据组合成原始数据。4.一种低复杂度的MIMO-FBMC系统数据发送装置，其特征在于，包括：分流单元，用于将输入的比特流按照MIMO系统的天线数Nss，分成Nss个数据流；所述MIMO系统的发射和接收天线数均为Nss；并行QAM调制单元，用于将每根天线上的比特数据通...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄永明，徐颖群，高强，王畑，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32