一种异步频分多址方法技术

本发明专利技术公开了一种异步频分多址方法，基于快速卷积的F‑OFDM技术可以减小子带间的保护带宽、提高频谱效率、支持异步多址技术，且每个子带的循环前缀长度、子带中子载波的个数等参数可以根据业务需求进行个性化设置。通过使用重叠保留法大大降低了发送端和接收端滤波的复杂度，同时在每一个子带两边的子载波上使用的低阶调制，对子带中间的子载波采用高阶调制，保证了子带中间的子载波的传输速率和频谱的利用效率。

An asynchronous frequency division multiple access method

The invention discloses an asynchronous frequency division multiple access method, fast convolution F OFDM technology can reduce the bandwidth and small inter band protection to improve spectrum efficiency and support asynchronous multiple access technology based on each subband and cyclic prefix length, subband subcarrier number of parameters can be customized according to the needs of the business for. The complexity by using the overlap save method greatly reduces the sending end and the receiving end filter, low order modulation sub carrier and on both sides of each of the sub zone in the middle of the sub carrier with high order modulation, the subband transmission rate and frequency spectrum of the intermediate subcarrier utilization efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种异步频分多址方法
本专利技术涉及一种异步频分多址方法。
技术介绍
正交频分复用技术具有各载波相互正交的特性，因此可以在抵抗信道频率选择性的前提下保证频谱效率。但是正交频分复用技术具有高峰均比、带外能量较高、各子带之间需要同步、需要循环前缀来抵抗频率选择性信道的缺点，使其无法面对5G提出的高速率、低时延等多样化的频谱要求，因此迫切需要在正交频分复用技术的基础上提出以一种新的波形技术。新的波形技术——滤波器正交频分复用技术可以较好的满足对5G波形技术的需求。滤波正交频分复用技术相对于正交频分复用技术有更多的优点：首先，在各子带分别通过经过优化的时域滤波器后，子带外的能量相对于传统的正交频分复用技术实现方法下降很多，从而可以减小子带间的保护带宽，提高频谱效率。其次，滤波器正交频分复用技术可以支持异步多址技术，各子带之间不再需要同步，满足第五代通信技术中适应多用户传输的需求。此外，滤波器正交频分复用技术保留了正交频分复用技术的长处：可以通过DFT扩展的方法来降低发送信号的峰均比。可以通过在发送符号头部加循环前缀的方式降低符号间干扰。滤波器正交频分复用技术需要同带通滤波器卷积达到抑制带外能量的作用，减小子带间的干扰，但是由于需在时域同滤波器的冲激响应进行线性卷积，所以发送端和接收端滤波的复杂度大大增加，如何降低发送端和接收端滤波的复杂度是亟需解决的核心问题之一。同时，由于在接收端的一个子带内，子带两边的子载波的均方误差较中间子载波的均方误差大，所以要通过在相邻两个子带间设置保护带宽的方式减少因子带间干扰带来的误差。但对于窄带传输，保护带宽与实际传输所用带宽相比较大，降低了数据传输的吞吐量。所以如何使用合理的调制方式实现较高的频谱效率，亦是亟需解决的核心问题之一。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种能够解决现有技术中存在的缺陷的异步频分多址方法。技术方案：为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术所述的异步频分多址方法，包括上行发送方法、上行接收方法、下行发送方法和下行接收方法，其中：上行发送方法包括以下步骤：S1.1：各终端侧对传输的信息比特流进行差错控制编码，并完成调制符号映射；S1.2：各终端侧通过串并转换将步骤S1.1得到的串行数据转换为并行度为M的数据；S1.3：各终端侧将每个用户的每个分块的M个子载波搬移到不同频带，并进行N点快速傅里叶逆变换，将信号从频域变换到时域；S1.4：各终端侧对每个用户的每个分块加入循环前缀；S1.5：各终端侧通过并串转换将每个用户的长度为N的并行数据流转为串行，不同用户的数据流相加传输；S1.6：各终端侧将步骤S1.5得到的数据通过基于快速卷积的频域线性滤波器；上行接收方法包括以下步骤：S1.7：基站将接收数据通过基于快速卷积的分析滤波器组滤除不同子带间的干扰；S1.8：基站通过串并转换将步骤S1.7得到的串行数据流恢复为每个用户的长度为N的并行数据流；S1.9：基站去掉接收数据中发送端插入的循环前缀；S1.10：基站将去掉循环前缀后的并行数据流下采样；S1.11：基站通过快速傅里叶变换将步骤S1.10得到的时域数据转换为频域数据；S1.12：基站将频域数据循环移位；S1.13：基站通过并串转换恢复出频域数据；S1.14：基站进行信道估计；S1.15：基站采用与终端相对应的解调技术，恢复出原始数据；S1.16：基站进行译码；S1.17：基站对符号进行均衡；下行发送方法包括以下步骤：S2.1：基站对传输的信息比特流进行差错控制编码，并完成调制符号映射；S2.2：基站通过串并转换将步骤S2.1得到的串行数据转换为并行度为M的数据；S2.3：基站将每个用户的每个分块对应的的M个子载波搬移到不同频带，并进行N点快速傅里叶逆变换，将信号从频域变换到时域；S2.4：基站对每个用户的每个分块加入循环前缀；S2.5：基站通过并串转换将每个用户的长度为N的并行数据流转为串行，不同用户的数据流相加传输；S2.6：基站将步骤S2.5得到的数据通过基于快速卷积的频域线性合成滤波器组；下行接收方法包括以下步骤：S2.7：终端将接收数据通过基于快速卷积的匹配滤波器滤除不同子带间的干扰；S2.8：终端通过串并转换将步骤S2.7得到的串行数据流恢复为每个用户的长度为N的并行数据流；S2.9：终端去掉接收数据中发送端插入的循环前缀；S2.10：终端将去掉循环前缀后的并行数据流下采样；S2.11：终端通过快速傅里叶变换将步骤S2.10得到的时域数据转换为频域数据；S2.12：终端将频域数据循环移位；S2.13：终端通过并串转换恢复出频域数据；S2.14：终端进行信道估计；S2.15：终端采用与基站相对应的解调技术，恢复出原始数据；S2.16：终端进行译码；S2.17：终端对符号进行均衡。进一步，所述步骤S1.1和步骤S2.1中，中间的子载波采用高阶调制方式进行调制符号映射，边缘的子载波采用低阶调制方式进行调制符号映射，其中，低阶调制方式为低阶BPSK调制或者低阶QPSK调制，高阶调制方式为高阶16QAM调制，低阶BPSK调制、低阶QPSK调制、高阶16QAM调制分别如式(1)、(2)、(3)所示：sU(n)＝±1(1)式(1)(2)(3)中，u表示不同用户，n表示数据点。进一步，所述步骤S1.2和步骤S2.2中，串并转换均按照式(4)进行分块：sU,l(m)＝sU(m-lM),0≤m≤ML-1,0≤l≤L-1(4)式(4)中，sU表示原始序列，sU,l表示分块后序列，M表示每块长度,u表示不同用户，L表示块数。进一步，所述步骤S1.6中的基于快速卷积的频域线性滤波器和步骤S2.6中的基于快速卷积的频域线性合成滤波器组如式(5)所示：式(5)中，0<n<LN+N1-1，L表示块数，xk表示第k个长度为N的不重叠分块，为重叠分块矩阵，为重叠保留矩阵，Noverlap表示重叠部分，Λ表示以滤波器频域响应为对角元素的对角阵，表示点数为No的FFT矩阵，表示点数为No的IFFT矩阵，U表示不同用户。进一步，所述步骤S1.7中的基于快速卷积的分析滤波器组和步骤S2.7中的基于快速卷积的匹配滤波器如式(6)所示：式(6)中，0<n<LN+2N1-1，r表示接收数据序列，表示匹配滤波器冲击响应，U表示不同用户，xk为第k个长度为N的不重叠分块，为重叠分块矩阵，为重叠保留矩阵，Noverlap表示重叠部分，Λ′为以滤波器频域响应为对角元素的对角阵，表示点数为No的FFT矩阵，表示点数为No的IFFT矩阵。进一步，所述步骤S1.12中的循环移位过程如式(7)、(8)所示：mr＝(m′+m)modNs,U,0<m<Nc-1(7)y′U,l(m)＝yU,l(mr)(8)式(7)和(8)中，mr表示第m个子载波在Ns,U点的FFT变换结果中的位置，0<mr<Ns,U-1，Nc表示子载波个数，yU,l(mr)表示FFT变换后恢复出的数据，m′表示子带前端补零个数。进一步，所述步骤S1.4和步骤S2.4中加入循环前缀的过程均如式(9)所示：式(9)中，xU,l表示加循环前缀后的OFDM符号，s′U,l表示原OFDM符号,u表示不同用户，Ng表示保护间隔。进一步，所述步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异步频分多址方法，其特征在于：包括上行发送方法、上行接收方法、下行发送方法和下行接收方法，其中：上行发送方法包括以下步骤：S1.1：各终端侧对传输的信息比特流进行差错控制编码，并完成调制符号映射；S1.2：各终端侧通过串并转换将步骤S1.1得到的串行数据转换为并行度为M的数据；S1.3：各终端侧将每个用户的每个分块的M个子载波搬移到不同频带，并进行N点快速傅里叶逆变换，将信号从频域变换到时域；S1.4：各终端侧对每个用户的每个分块加入循环前缀；S1.5：各终端侧通过并串转换将每个用户的长度为N的并行数据流转为串行，不同用户的数据流相加传输；S1.6：各终端侧将步骤S1.5得到的数据通过基于快速卷积的频域线性滤波器；上行接收方法包括以下步骤：S1.7：基站将接收数据通过基于快速卷积的分析滤波器组滤除不同子带间的干扰；S1.8：基站通过串并转换将步骤S1.7得到的串行数据流恢复为每个用户的长度为N的并行数据流；S1.9：基站去掉接收数据中发送端插入的循环前缀；S1.10：基站将去掉循环前缀后的并行数据流下采样；S1.11：基站通过快速傅里叶变换将步骤S1.10得到的时域数据转换为频域数据；S1.12：基站将频域数据循环移位；S1.13：基站通过并串转换恢复出频域数据；S1.14：基站进行信道估计；S1.15：基站采用与终端相对应的解调技术，恢复出原始数据；S1.16：基站进行译码；S1.17：基站对符号进行均衡；下行发送方法包括以下步骤：S2.1：基站对传输的信息比特流进行差错控制编码，并完成调制符号映射；S2.2：基站通过串并转换将步骤S2.1得到的串行数据转换为并行度为M的数据；S2.3：基站将每个用户的每个分块对应的的M个子载波搬移到不同频带，并进行N点快速傅里叶逆变换，将信号从频域变换到时域；S2.4：基站对每个用户的每个分块加入循环前缀；S2.5：基站通过并串转换将每个用户的长度为N的并行数据流转为串行，不同用户的数据流相加传输；S2.6：基站将步骤S2.5得到的数据通过基于快速卷积的频域线性合成滤波器组；下行接收方法包括以下步骤：S2.7：终端将接收数据通过基于快速卷积的匹配滤波器滤除不同子带间的干扰；S2.8：终端通过串并转换将步骤S2.7得到的串行数据流恢复为每个用户的长度为N的并行数据流；S2.9：终端去掉接收数据中发送端插入的循环前缀；S2.10：终端将去掉循环前缀后的并行数据流下采样；S2.11：终端通过快速傅里叶变换将步骤S2.10得到的时域数据转换为频域数据；S2.12：终端将频域数据循环移位；S2.13：终端通过并串转换恢复出频域数据；S2.14：终端进行信道估计；S2.15：终端采用与基站相对应的解调技术，恢复出原始数据；S2.16：终端进行译码；S2.17：终端对符号进行均衡。...

【技术特征摘要】
1.一种异步频分多址方法，其特征在于：包括上行发送方法、上行接收方法、下行发送方法和下行接收方法，其中：上行发送方法包括以下步骤：S1.1：各终端侧对传输的信息比特流进行差错控制编码，并完成调制符号映射；S1.2：各终端侧通过串并转换将步骤S1.1得到的串行数据转换为并行度为M的数据；S1.3：各终端侧将每个用户的每个分块的M个子载波搬移到不同频带，并进行N点快速傅里叶逆变换，将信号从频域变换到时域；S1.4：各终端侧对每个用户的每个分块加入循环前缀；S1.5：各终端侧通过并串转换将每个用户的长度为N的并行数据流转为串行，不同用户的数据流相加传输；S1.6：各终端侧将步骤S1.5得到的数据通过基于快速卷积的频域线性滤波器；上行接收方法包括以下步骤：S1.7：基站将接收数据通过基于快速卷积的分析滤波器组滤除不同子带间的干扰；S1.8：基站通过串并转换将步骤S1.7得到的串行数据流恢复为每个用户的长度为N的并行数据流；S1.9：基站去掉接收数据中发送端插入的循环前缀；S1.10：基站将去掉循环前缀后的并行数据流下采样；S1.11：基站通过快速傅里叶变换将步骤S1.10得到的时域数据转换为频域数据；S1.12：基站将频域数据循环移位；S1.13：基站通过并串转换恢复出频域数据；S1.14：基站进行信道估计；S1.15：基站采用与终端相对应的解调技术，恢复出原始数据；S1.16：基站进行译码；S1.17：基站对符号进行均衡；下行发送方法包括以下步骤：S2.1：基站对传输的信息比特流进行差错控制编码，并完成调制符号映射；S2.2：基站通过串并转换将步骤S2.1得到的串行数据转换为并行度为M的数据；S2.3：基站将每个用户的每个分块对应的的M个子载波搬移到不同频带，并进行N点快速傅里叶逆变换，将信号从频域变换到时域；S2.4：基站对每个用户的每个分块加入循环前缀；S2.5：基站通过并串转换将每个用户的长度为N的并行数据流转为串行，不同用户的数据流相加传输；S2.6：基站将步骤S2.5得到的数据通过基于快速卷积的频域线性合成滤波器组；下行接收方法包括以下步骤：S2.7：终端将接收数据通过基于快速卷积的匹配滤波器滤除不同子带间的干扰；S2.8：终端通过串并转换将步骤S2.7得到的串行数据流恢复为每个用户的长度为N的并行数据流；S2.9：终端去掉接收数据中发送端插入的循环前缀；S2.10：终端将去掉循环前缀后的并行数据流下采样；S2.11：终端通过快速傅里叶变换将步骤S2.10得到的时域数据转换为频域数据；S2.12：终端将频域数据循环移位；S2.13：终端通过并串转换恢复出频域数据；S2.14：终端进行信道估计；S2.15：终端采用与基站相对应的解调技术，恢复出原始数据；S2.16：终端进行译码；S2.17：终端对符号进行均衡。2.根据权利要求1所述的异步频分多址方法，其特征在于：所述步骤S1.1和步骤S2.1中，中间的子载波采用高阶调制方式进行调制符号映射，边缘的子载波采用低阶调制方式进行调制符号映射，其中，低阶调制方式为低阶BPSK调制或者低阶QPSK调制，高阶调制方式为高阶16QAM调制，低阶BPSK调制、低阶QPSK调制、高阶16QAM调制分别如式(1)、(2)、(3)所示：sU(n)＝±1(1)sU(n)＝a+bi,或或式(1)(2)(3)中，u表示不同用户，n表示数据点。3.根据权利要求1所述的异...

【专利技术属性】
技术研发人员：张连炜，李怡宁，石丁，李灵瑄，洪姝，王闻今，高西奇，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32