基于快速卷积的无循环前缀滤波混合载波连续流传输方法技术

基于快速卷积的无循环前缀滤波混合载波连续流传输方法，用于无线通信领域。本发明专利技术可解决现有方法带外泄露高，以及现有方法每个混合载波符号前加入循环前缀导致频谱效率低的问题。本发明专利技术多个子带同时并行传输，每个子带进行加权傅里叶变换预处理后，经由滤波映射到不同的频段上。本发明专利技术使用快速卷积完成滤波，能有效地抑制子带的带外泄露。各子带可灵活的选取子带宽度，并设定不同的加权傅里叶变换调制阶数。不同子带的调制阶数既可以相同，也可以根据均衡法则设定各自最优的调制阶数，以使得误比特率性能最优。并且，调整调制阶数也能抑制峰均比。可结合系统对峰均比的要求，兼顾接收机采用的均衡法则，选取合适的调制阶数。

【技术实现步骤摘要】
基于快速卷积的无循环前缀滤波混合载波连续流传输方法
本专利技术涉及无线通信领域，具体涉及基于快速卷积的无循环前缀滤波混合载波连续流传输方法。
技术介绍
在现代通信系统中，正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)技术由于具备高频谱效率和强抗多径衰落能力而得到广泛应用。但其存在较高的旁瓣功率，因而对传输的同步有严格的要求。为了抑制带外功率以降低系统对同步的要求，学者们提出了多种技术，如滤波器组多载波(Filterbankmulti-carrier，FBMC)、滤波OFDM(Filtered-OFDM)、广义频分复用(Generalizedfrequencydivisionmultiplexing，GFDM)和通用滤波多载波(Universalfilteredmulti-carrier，UFMC)(Vakilian,V.；Wild,T.；Schaich,F.；tenBrink,S.&Frigon,J.F.Universal-filteredmulti-carriertechniqueforwirelesssystemsbeyondLTE2013IEEEGlobecomWorkshops(GCWkshps),2013,223-228)等。这些技术都使用了滤波来抑制带外功率泄露。同时，近年来，一种基于加权分数傅里叶变换(Weighted-typefractionalFouriertransform，WFRFT)的混合载波设计理念(MeiL,ShaXJ,RanQW,etal.Researchontheapplicationof4-weightedfractionalFouriertransformincommunicationsystem[J].ScienceChina(InformationSciences),2010,53(6):1251-1260.)由于能整合传统的单载波与多载波体制得到了广泛的关注。在《加权类分数傅里叶变换及其在通信系统中的应用》(梅林.加权类分数傅里叶变换及其在通信系统中的应用[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010：51-60)中，基于WFRFT的混合载波体系成功整合了传统的单载波与多载波体制，以加权组合的方式融合两种不同的载波分量。混合载波信号能量在时频平面能均匀分布，可提升系统的抗干扰性能(WangK,ShaX,MeiL,etal.PerformanceAnalysisofHybridCarrierSystemwithMMSEEqualizationoverDoubly-DispersiveChannels[J].IEEECommunicationsLetters,2012,16(7):1048-1051)。原有WFRFT混合载波传输方法在载波频率偏移(MeiL,ZhangQ,ShaX,etal.WFRFTPrecodingforNarrowbandInterferenceSuppressioninDFT-BasedBlockTransmissionSystems[J].IEEECommunicationsLetters,2013,17(10):1916-1919)以及符号间干扰和载波间干扰抑制(LiY,ShaX,ZhengFC,etal.LowComplexityEqualizationofHCMSystemswithDPFFTDemodulationoverDoubly-SelectiveChannels[J].IEEESignalProcessingLetters,2014,21(7):862-865)等方向具有良好性能，得到了学界与产业界的重视。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有方法带外泄露高，以及现有方法是按“块”传输，每个混合载波符号前加入循环前缀，导致频谱效率低的缺点，而提出基于快速卷积的无循环前缀滤波混合载波连续流传输方法。基于快速卷积的无循环前缀滤波混合载波连续流传输方法包括以下步骤：步骤一：每一子带的连续数据流Dk独立生成后，k＝1,2,…,K，K为子带的个数，将Dk按给定长度Q分成P段，将P段数据流采用预编码矩阵进行预编码后，得到与编码后的数据p＝1,2,…,P，再将P段预编码后的数据拼接成连续的数据流sk(n)，n＝0,1,…,m-1，m为数据流的总点数；步骤二：对预编码后的连续数据流sk(n)进行长度为Lk,b的不重叠分块，对于第q个分块的信号，表示为sk,q，取出三个连续不重叠分块信号sk,q-1,sk,q,sk,q+1的中间的Nk,b个符号，得到重叠分块信号其中，Nk,b是Lk,b的2倍；当q＝1时，在两个连续不重叠分块信号sk,1,sk,2前补Lk,b个零后取出中间的Nk,b个符号，完成前述的重叠分块操作。步骤三：将重叠分块信号进行Nk,b点的傅里叶变换；步骤四：将傅里叶变换结果直接复制Mk次并首尾拼接形成N点的数据，与该子带对应的N点的频域滤波器的系数ek进行点乘，完成频域滤波，得到各子带频域滤波后的结果Pk；步骤五：将步骤四得到的各子带频域滤波的结果加和后进行N点的傅里叶逆变换，得到步骤六：取出的中间L个符号，完成重叠保留操作，得到输出信号y(n)的不重叠分块信号将得到的个分块信号yq拼接得到y(n)，并经过上变频处理后发出；其中，2L＝N；步骤七：对接收到的步骤六发出并经过信道后的信号进行下变频处理得到混合载波基带信号r(n)，对混合载波基带信号r(n)进行长度为L的不重叠分块；对于第q个分块的信号，表示为rq，取出三个连续不重叠分块信号rq-1,rq,rq+1的中间N个符号，得到重叠分块信号其中，L是2的幂，N是L的2倍；步骤八：将重叠分块信号进行N点的傅里叶变换；步骤九：将步骤八进行傅里叶变换后的分块信号进行均衡和子带滤波；步骤十：将步骤九进行均衡和子带滤波后的数据进行Nk,b点傅里叶逆变换，得到其中，Nk,b＝2Lk,b，Lk,b＝L/Mk，Mk为第k个子带对应的插值倍数；步骤十一：保留各分块的中间Lk,b个数据xk,q，组成数据流xk；再按长度Q分成P段，每段记为xk,p，各段分别进行逆预编码变换，得到再将逆预编码后的P个结果组合得到各子带的接收信号本专利技术的有益效果为：本专利技术将子带滤波引入混合载波系统来抑制带外泄露，拓展了传统混合载波系统的结构。同时，原有混合载波传输方法是按“块”传输，即每个混合载波符号前加入循环前缀(CyclicPrefix，CP)，而本专利技术提出的是连续流传输方法，混合载波符号不加CP，提高了频谱效率。已有的子带滤波通信系统中，各子带传输波形是单载波或者是多载波信号，本专利技术提出各子带可灵活的选取所传输的波形，传输的信号为混合载波信号，其中，单载波与多载波信号为两个特例。本专利技术专利技术了一种无循环前缀滤波混合载波连续流传输方法，多个子带同时并行传输，每个子带进行加权傅里叶变换预处理后，经由滤波映射到不同的频段上。而快速卷积能完成时域滤波的线性卷积过程，并具有低复杂度与高灵活性的好处。本专利技术使用快速卷积完成滤波，能有效地抑制子带的带外泄露。各子带可灵活的选取子带宽度，并设定不同的加权傅里叶变换调制阶数。不同子带的加权傅里叶变换调制阶数既可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于快速卷积的无循环前缀滤波混合载波连续流传输方法，其特征在于：所述无循环前缀滤波混合载波连续流传输方法包括以下步骤：步骤一：每一子带的连续数据流Dk独立生成后，k＝1,2,…,K，K为子带的个数，将Dk按给定长度Q分成P段，将P段数据流采用预编码矩阵进行预编码后，得到预编码后的数据

【技术特征摘要】
1.基于快速卷积的无循环前缀滤波混合载波连续流传输方法，其特征在于：所述无循环前缀滤波混合载波连续流传输方法包括以下步骤：步骤一：每一子带的连续数据流Dk独立生成后，k＝1,2,…,K，K为子带的个数，将Dk按给定长度Q分成P段，将P段数据流采用预编码矩阵进行预编码后，得到预编码后的数据再将P段预编码后的数据拼接成连续的数据流sk(n)，n＝0,1,…,m-1，m为数据流的总点数；步骤二：对预编码后的连续数据流sk(n)进行长度为Lk,b的不重叠分块，对于第q个分块的信号，表示为取出三个连续不重叠分块信号sk,q-1,sk,q,sk,q+1的中间的Nk,b个符号，得到重叠分块信号其中，Nk,b是Lk,b的2倍；当q＝1时，在两个连续不重叠分块信号sk,1,sk,2前补Lk,b个零后取出中间的Nk,b个符号，完成重叠分块操作；步骤三：将重叠分块信号进行Nk,b点的傅里叶变换；步骤四：将傅里叶变换结果直接复制Mk次并首尾拼接形成N点的数据，与该子带对应的N点的频域滤波器的系数ek进行点乘，完成频域滤波，得到各子带频域滤波后的结果Pk；步骤五：将步骤四得到的各子带频域滤波的结果加和后进行N点的傅里叶逆变换，得到步骤六：取出的中间L个符号，完成重叠保留操作，得到输出信号y(n)的不重叠分块信号yq；将得到的个分块信号yq拼接得到y(n)，并经过上变频处理后发出；其中，2L＝N；步骤七：对接收到的步骤六发出并经过信道后的信号进行下变频处理得到混合载波基带信号r(n)，对混合载波基带信号r(n)进行长度为L的不重叠分块；对于第q个分块的信号，表示为rq，取出三个连续不重叠分块信号rq-1,rq,rq+1的中间N个符号，得到重叠分块信号其中，L是2的幂，N是L的2倍；步骤八：将重叠分块信号进行N点的傅里叶变换；步骤九：将步骤八进行傅里叶变换后的分块信号进行均衡和子带滤波；步骤十：将步骤九进行均衡和子带滤波后的数据进行Nk,b点傅里叶逆变换，得到其中，Nk,b＝2Lk,b，Lk,b＝L/Mk，Mk为第k个子带对应的插值倍数；步骤十一：保留各分块的中间Lk,b个数据xk,q，组成数据流xk；再按长度Q分成P段，每段记为各段分别进行逆预编码变换，得到再将逆预编码后的P个结果组合得到各子带的接收信号2.根据权利要求1所述基于快速卷积的无循环前缀滤波混合载波连续流传输方法，其特征在于：所述步骤一中将Dk按给定长度Q分成P段，将P段数据流采用预编码矩阵进行预编码后，得到预编码后的数据再将P段预编码后的数据拼接成连续的数据流sk(n)的具体过程为：Dk＝[DTk,1DTk,2…DTk,P]TDk,p＝[Dk,p(0)Dk,p(1)…Dk,p(Q-1)]T其中sk为sk(n)的矢量表示；DTk,1表示第k个子带第1个分段的数据信号的转置；DTk,2表示第k个子带第1个分段的数据信号的转置；DTk,P表示第k个子带第P个分段的数据信号的转置；Dk,p(0)表示第k个子带第p个分段的数据信号里的第1个数据信号点；Dk,p(1)表示第k个子带第p个分段的数据信号里的第2个数据信号点；Dk,p(Q-1)表示第k个子带第p个分段的数据信号里的第Q个数据信号点；表示第k个子带第1个分段的数据信号进行预编码后得到的数据的转置；表示第k个子带第1个分段的数据信号进行预编码后得到的数据的转置；表示第k个子带第P个分段的数据信号进行预编码后得到的数据的转置；预编码矩阵为Q阶的加权分数傅立叶变换矩阵αk为子带k的加权分数傅里叶变换的调制阶数；所述矩阵的表达式具体为：其中是加权系数，定义如下：其中IQ是Q×Q单位矩阵，FQ是Q×Q离散傅里叶变换矩阵；TQ是置换矩阵，每一行每一列只有一个元素非零，具体表示如下：3.根据权利要求1或2所述基于快速卷积的无循环前缀滤波混合载波连续流传输方法，其特征在于：所述步骤二中取出三个连续不重叠分块信号sk,q-1,sk,q,sk,q+1的中间的Nk,b个符号，得到重叠分块信号的表达式为：其中，Rb为发送机重叠分块矩阵，为Nk,b阶的单位矩阵，记2Lk,s为相邻重叠分块信号间的重叠样本数，则Nk,b＝Lk,b+2Lk,s；取Lk,s＝Lk,b/2，即Nk,b＝2Lk...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅林，林旭，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