加权分数傅里叶变换与分组交织编码协同传输系统及方法技术方案

加权分数傅里叶变换与分组交织编码协同传输系统及方法，它属于无线通信技术领域。本发明专利技术解决了经典混合载波系统的能量均匀化程度受限，以及对随机差错和成串的突发差错的抵抗能力差的问题。本发明专利技术通过对交织信号进行两次加权分数傅里叶变换，提高了加权分数傅里叶变换信号维度，使信号矩阵的行信号与列信号的时频能量分布都更加均匀，提升了信号能量在时频空间内的均匀化程度；本发明专利技术结合了交织编码抗突发及随机干扰的特性，使传输的加权交织信号同时具有更好的抗双选、抗随机差错和成串的突发差错的能力。本发明专利技术可以应用于无线通信技术领域。

Weighted Fractional Fourier Transform and Block Interleaved Coding Cooperative Transmission System and Method

The weighted fractional Fourier transform and block interleaved coding cooperative transmission system and method belong to the field of wireless communication technology. The invention solves the problem that the energy uniformity of the classical hybrid carrier system is limited, and the resistance to random errors and burst errors in series is poor. The invention improves the dimension of the weighted fractional Fourier transform signal by twice weighted fractional Fourier transform of the interleaved signal, makes the time-frequency energy distribution of the row signal and the column signal of the signal matrix more uniform, and improves the homogenization degree of the signal energy in the time-frequency space; The invention combines the characteristics of interleaved coding against burst and random interference, and makes the weighted intersection of the transmission more uniform. Weaving signal has better ability of resisting double selection, random error and burst error in series. The invention can be applied to the field of wireless communication technology.

【技术实现步骤摘要】
加权分数傅里叶变换与分组交织编码协同传输系统及方法
本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种加权分数傅里叶变换与分组交织编码协同传输系统及方法。
技术介绍
经典的混合载波系统是基于四项加权分数傅立叶变换理论实现的。通过对调制后的信号进行四项加权分数傅里叶变换，得到的混合载波信号同时具有单载波和多载波分量，该信号能量在时频平面上的分布更加均匀，因而能够在双选信道中获得优于传统单载波系统和多载波系统的性能。四项加权分数傅里叶变换可表示为d四个状态的组合形式，定义为：其中，α通常取[-2,2]或[0,4]区间内的实数，wl(α)为周期为4的加权系数(l＝0,1,2,3)，j为虚数单位，指数函数exp()内的正负号决定了加权系数随参数α增加呈现旋转的方向，正号为逆时针方向，负号为顺时针方向，I为单位阵，F为离散傅里叶变换矩阵，满足α阶N点加权分数傅里叶逆变换过程等效为-α阶N点加权分数傅里叶变换过程。经典混合载波系统虽然通过对时频能量均匀化来抵抗双选衰落，但是经典混合载波系统只是在单维度信号的时频平面上进行能量的均匀化，均匀程度受到限制；而且经典混合载波系统对于随机差错和成串的突发差错的抵抗能力较差。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决经典混合载波系统的能量均匀化程度受限，以及对随机差错和成串的突发差错的抵抗能力差的问题。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：基于本专利技术的一个方面：加权分数傅里叶变换与分组交织编码协同传输系统，所述传输系统的发送端包括编码器、加权交织协同模块、数字载波调制模块、D/A变换模块、滤波模块和上变频模块；所述传输系统的接收端包括下变频模块、滤波模块、A/D变换模块、数字载波解调模块、加权解交织协同模块和解码器；在发送端，所述编码器输出的信号按照码字进行分组，按照码字进行分组后的信号输入加权交织协同模块；所述加权交织协同模块用于将输入的分组后信号存储为信号矩阵，并对信号矩阵进行加权分数傅里叶变换，得到加权交织信号；加权交织信号依次经过数字载波调制模块、D/A变换模块、滤波模块和上变频模块的处理，得到待发送的信号；待发送的信号通过发射天线发送至无线信道；在接收端，所述下变频模块用于对接收信号进行下变频处理，得到基带连续模拟波形信号；所述基带连续模拟波形信号依次经过滤波模块和A/D变换模块的处理，得到基带数字采样信号；所述数字载波解调模块用于对基带数字采样信号进行数字载波解调，得到串行数据；所述串行数据按照码字进行分组，按照码字进行分组后的串行数据输入加权解交织协同模块；所述加权解交织协同模块用于将输入的分组后串行数据存储为信号矩阵，并对信号矩阵进行加权分数傅里叶逆变换，得到解交织信号；所述解码器用于对解交织信号进行解码；基于本专利技术的另一个方面：加权分数傅里叶变换与分组交织编码协同传输方法，该方法包括以下步骤：在发送端，对编码器输出的信号按照码字进行分组，得到按照码字分组后的信号；按照码字分组后的信号逐行写入加权交织协同模块的存储器，得到信号矩阵；加权交织协同模块对信号矩阵进行二次加权分数傅里叶变换，得到串行加权交织信号；按列读出的串行加权交织信号依次经过数字载波调制、D/A变换、滤波和上变频处理，得到待发送的信号；待发送的信号通过发射天线发送至无线信道；在接收端，对接收信号进行下变频处理，得到基带连续模拟波形信号；基带连续模拟波形信号依次经过滤波和A/D变换处理，得到基带数字采样信号；基带数字采样信号经过数字载波解调处理得到串行数据，将得到的串行数据按照码字进行分组，得到按照码字进行分组后的串行数据；将按照码字进行分组后的串行数据逐列写入加权解交织协同模块的存储器，得到信号矩阵；加权解交织协同模块对信号矩阵进行二次加权分数傅里叶逆变换，得到解交织信号，并对按行读出的解交织信号进行解码。本专利技术的有益效果是：本专利技术的加权分数傅里叶变换与分组交织编码协同传输系统及方法，本专利技术通过对交织信号进行二次加权分数傅里叶变换，提高了加权分数傅里叶变换信号维度，使信号矩阵的行信号与列信号的时频能量分布都更加均匀化，提升了信号能量在时频空间内的均匀化程度；本专利技术结合了交织编码抗突发及随机干扰的特性，使传输的加权交织信号同时具有更好的抗双选、抗随机差错和成串的突发差错的能力。附图说明图1是本专利技术的加权分数傅里叶变换与分组交织编码协同传输系统及方法的流程图；其中：dMN×1代表按照码字分组后的信号，bMN×1代表按列读出的加权交织信号，代表按照码字分组后的串行数据，代表按行读出的解交织信号；图2是本专利技术的加权交织过程的原理图；图3是本专利技术的加权解交织过程的原理图；图4是传统混合载波系统对信号进行单维度的能量均匀化的结果示意图；图5是采用本专利技术的方法对信号进行能量均匀化的结果示意图；图6为在频域随机点幅度衰减10dB的信道条件下(即信道1)，本专利技术方法与传统混合载波方法、传统OFDM方法和传统单载波方法的误码率对比图；α代表传统混合载波方法的加权系数；α1和α2分别代表本专利技术方法中信号矩阵中，行信号和列信号进行传统加权分数傅里叶的加权系数。图7为在时域随机点幅度衰减10dB的信道条件下(即信道2)，本专利技术方法与传统混合载波方法、传统OFDM方法和传统单载波方法的误码率对比图；图8为在时频域各一个随机点、幅度分别衰减10dB的信道条件下(即信道3)，本专利技术方法与传统混合载波方法、传统OFDM方法和传统单载波方法的误码率对比图；图9为在信道1、信道2和信道3的条件下，本专利技术方法与传统混合载波方法的误码率对比图。具体实施方式具体实施方式一：如图1所示，本实施方式所述的加权分数傅里叶变换与分组交织编码协同传输系统，所述传输系统的发送端包括编码器、加权交织协同模块、数字载波调制模块、D/A变换(模数转换)模块、滤波模块和上变频模块；所述传输系统的接收端包括下变频模块、滤波模块、A/D变换(数模转换)模块、数字载波解调模块、加权解交织协同模块和解码器；在发送端，所述编码器输出的信号按照码字进行分组，按照码字进行分组后的信号输入加权交织协同模块；所述加权交织协同模块用于将输入的分组后信号存储为信号矩阵，并对信号矩阵进行加权分数傅里叶变换，得到加权交织信号；加权交织信号依次经过数字载波调制模块、D/A变换模块、滤波模块和上变频模块的处理，得到待发送的信号；待发送的信号通过发射天线发送至无线信道；在接收端，所述下变频模块用于对接收信号进行下变频处理，得到基带连续模拟波形信号；所述基带连续模拟波形信号依次经过滤波模块和A/D变换模块的处理，得到基带数字采样信号；所述数字载波解调模块用于对基带数字采样信号进行数字载波解调，得到串行数据；所述串行数据按照码字进行分组，按照码字进行分组后的串行数据输入加权解交织协同模块；所述加权解交织协同模块用于将输入的分组后串行数据存储为信号矩阵，并对信号矩阵进行加权分数傅里叶逆变换，得到解交织信号；所述解码器用于对解交织信号进行解码。本实施方式的工作原理为：根据分组交织的原理，信号矩阵sM×N在行方向是原始信号的顺序，则第一次α1阶加权分数傅里叶变换，相当于对原始信号作分段加权变换；而第二次加权分数傅里叶变换，相当于对每个α1阶加权数据的第i个(i＝1,2，...M)采样点组成的信号作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.加权分数傅里叶变换与分组交织编码协同传输系统，其特征在于，所述传输系统的发送端包括编码器、加权交织协同模块、数字载波调制模块、D/A变换模块、滤波模块和上变频模块；所述传输系统的接收端包括下变频模块、滤波模块、A/D变换模块、数字载波解调模块、加权解交织协同模块和解码器；在发送端，所述编码器输出的信号按照码字进行分组，按照码字进行分组后的信号输入加权交织协同模块；所述加权交织协同模块用于将输入的分组后信号存储为信号矩阵，并对信号矩阵进行加权分数傅里叶变换，得到加权交织信号；加权交织信号依次经过数字载波调制模块、D/A变换模块、滤波模块和上变频模块的处理，得到待发送的信号；待发送的信号通过发射天线发送至无线信道；在接收端，所述下变频模块用于对接收信号进行下变频处理，得到基带连续模拟波形信号；所述基带连续模拟波形信号依次经过滤波模块和A/D变换模块的处理，得到基带数字采样信号；所述数字载波解调模块用于对基带数字采样信号进行数字载波解调，得到串行数据；所述串行数据按照码字进行分组，按照码字进行分组后的串行数据输入加权解交织协同模块；所述加权解交织协同模块用于将输入的分组后串行数据存储为信号矩阵，并对信号矩阵进行加权分数傅里叶逆变换，得到解交织信号；所述解码器用于对解交织信号进行解码。...

【技术特征摘要】
1.加权分数傅里叶变换与分组交织编码协同传输系统，其特征在于，所述传输系统的发送端包括编码器、加权交织协同模块、数字载波调制模块、D/A变换模块、滤波模块和上变频模块；所述传输系统的接收端包括下变频模块、滤波模块、A/D变换模块、数字载波解调模块、加权解交织协同模块和解码器；在发送端，所述编码器输出的信号按照码字进行分组，按照码字进行分组后的信号输入加权交织协同模块；所述加权交织协同模块用于将输入的分组后信号存储为信号矩阵，并对信号矩阵进行加权分数傅里叶变换，得到加权交织信号；加权交织信号依次经过数字载波调制模块、D/A变换模块、滤波模块和上变频模块的处理，得到待发送的信号；待发送的信号通过发射天线发送至无线信道；在接收端，所述下变频模块用于对接收信号进行下变频处理，得到基带连续模拟波形信号；所述基带连续模拟波形信号依次经过滤波模块和A/D变换模块的处理，得到基带数字采样信号；所述数字载波解调模块用于对基带数字采样信号进行数字载波解调，得到串行数据；所述串行数据按照码字进行分组，按照码字进行分组后的串行数据输入加权解交织协同模块；所述加权解交织协同模块用于将输入的分组后串行数据存储为信号矩阵，并对信号矩阵进行加权分数傅里叶逆变换，得到解交织信号；所述解码器用于对解交织信号进行解码。2.基于权利要求1所述的加权分数傅里叶变换与分组交织编码协同传输系统的传输方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：在发送端，对编码器输出的信号按照码字进行分组，得到按照码字分组后的信号；按照码字分组后的信号逐行写入加权交织协同模块的存储器，得到信号矩阵；加权交织协同模块对信号矩阵进行二次加权分数傅里叶变换，得到串行加权交织信号；按列读出的串行加权交织信号依次经过数字载波调制、D/A变换、滤波和上变频处理，得到待发送的信号；待发送的信号通过发射天线发送至无线信道；在接收端，对接收信号进行下变频处理，得到基带连续模拟波形信号；基带连续模拟波形信号依次经过滤波和A/D变换处理，得到基带数字采样信号；基带数字采样信号经过数字载波解调处理得到串行数据，将得到的串行数据按照码字进行分组，得到按照码字进行分组后的串行数据；将按照码字进行分组后的串行数据逐列写入加权解交织协同模块的存储器，得到信号矩阵；加权解交织协同模块对信号矩阵进行二次加权分数傅里叶逆变换，得到解交织信号，并对按行读出的解交织信号进行解码。3.根据权利要求2所述的加权分数傅里叶变换与分组交织编码协同传输方法，其特征在于，所述对编码器输出的信号按照码字进行分组，得到按照码字分组后的信号；按照码字分组后的信号逐行写入加权交织协同模块的存储器，得到信号矩阵；加权交织协同模块对信号矩阵进行二次加权分数傅里叶变换，得到串行加权交织信号；其具体过程为：将编码器输出信号包含的码字由前至后、每N个码字分成一组，共得到M组按照码字分组后的信号，若第M组信号的码字数不足N，则将第M组信号的码字补零至N个；将M组按照码字分组后的信号逐行写入加权交织协同模块的存储器，得到M×N的信号矩阵sM×N；对信号矩阵sM×N的每行进行α1阶N点加权分数傅里叶变换，得到第一次加权分数傅里叶变换后的信号矩阵；对第一次加权分数傅里叶变换后的信号矩阵的每列进行α2阶M点加权分数傅里叶变换，得到串行加权交织信号xM×N。4.根据权利要求3所述的加权分数傅里叶变换与分组交织编码协同传输方法，其特征在于，所述基带数字采样信号经过...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙学军，张宇思，房宵杰，卢子睿，
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