适用于FBMC传输的并行数据处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于FBMC传输的并行数据处理方法及装置，并行数据处理方法包括：将输入的数据通过并行方式进行QAM调制；调制后的信号进行偏置正交幅度调制(OQAM)；之后将OQAM符号在频域上使用频域扩展方式进行滤波，并将滤波后的数据变换成时域数据处理；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；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。本发明专利技术提出的并行数据处理方法与FBMC特有的波形混合发射机制相结合，避免了频域扩展带来的效率损失，有效地优化了FBMC的发送接收流程，而且在相同采样速率条件下，能达到K(原型滤波器重叠因子)倍有效传输速率。

Parallel data processing method and device suitable for FBMC transmission

The present invention discloses a parallel data processing method and device suitable for FBMC transmission. The parallel data processing method includes: QAM modulation of input data in parallel mode; OQAM modulation of modulated signal; filtering of OQAM symbols in frequency domain by frequency domain expansion mode; and The filtered data is transformed into time-domain data processing; finally, the time-domain data is mixed and transmitted by overlapping addition method; the receiver performs waveform separation and processing, and a series of demodulation steps are made accordingly to recover the original transmitted data. The parallel data processing method proposed by the invention combines with the unique waveform hybrid transmission mechanism of the FBMC, avoids the efficiency loss caused by frequency domain expansion, effectively optimizes the transmission and reception flow of the FBMC, and achieves the multiple effective transmission rate of K (prototype filter overlap factor) at the same sampling rate.

【技术实现步骤摘要】
适用于FBMC传输的并行数据处理方法及装置
本专利技术涉及到一种适用于FBMC传输的并行数据处理方法及装置，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。FPGA作为专用集成电路领域的一种半定制电路，解决可定制电路的不足，而且克服了可编程期间门电路数太少的缺点。利用FPGA中数据传输的特点，充分利用处理时钟，以及数据传输的流动性和时序性，将FBMC系统中较为复杂的重叠相加的波形混合模块和多路并行处理相结合，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。因此寻求高效的信号处理方案在FBMC硬件实现上是非常有必要的。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有的FBMC新波形技术复杂度高，频域扩展带来的有效速率下降的问题，本专利技术旨在提供一种适用于FBMC传输的并行数据处理方法及装置，既简化了FBMC系统的硬件实现，又获得了和OFDM一样的速率，同时频谱泄露更低。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：一种适用于FBMC传输的并行数据处理方法，用于发送端发送数据处理，包括以下步骤：(1)将输入的比特流进行QAM调制后，进行K等分得到K路并行传输的星座图复数符号，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＝KMN；(2)采用轮流取实部、虚部的方式进行偏置正交幅度调制，每个子带上的复数符号生成两个子带上的OQAM符号；其中同一子带内的相邻子载波上调制的是实部、虚部间隔的符号，相邻子带之间的相邻子载波上调制的符号均为复数的实部或虚部；(3)将每个子带上的OQAM符号在频域上使用频域扩展方式进行K倍的过采样，得到KN个符号；(4)对KN长度的符号通过原型滤波器做KN点FIR滤波；(5)将滤波后的数据使用IFFT变换从频域变换到时域数据；(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/2+1:(i-1)*N/2+KN]＝X[(i-1)*N/2+1:(i-1)*N/2+KN]+SIFFT(i,:)进行组帧操作，i的取值范围是[1,2K]，N为子载波个数，SIFFT(i,:)为IFFT操作之后每路的信号，长度为KN。一种适用于FBMC传输的并行数据处理方法，用于接收端接收数据处理，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/2+1:(i-1)*N/2+KN]进行解组帧操作，i的取值范围是[1,2K]，SDe_overlap(i,:)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＝KMN；(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数据；(3)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点数据，实现解频域扩展；(5)将两个子带上数据的实部和虚部取出，并组成一个子带的复数符号完成解偏置正交幅度调制；(6)将K路并行的星座图复数符号进行解QAM调制恢复出原始发送数据。一种适用于FBMC传输的并行数据处理方法，包括上述用于发送端的发送数据处理方法和用于接收端的接收数据处理方法。一种适用于FBMC传输的并行数据处理发送装置，包括：并行QAM调制单元，用于将输入的比特流进行QAM调制后，进行K等分得到K路并行传输的星座图复数符号，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＝KMN；偏置正交幅度调制单元，用于采用轮流取实部、虚部的方式进行偏置正交幅度调制，每个子带上的复数符号生成两个子带上的OQAM符号；其中同一子带内的相邻子载波上调制的是实部、虚部间隔的符号，相邻子带之间的相邻子载波上调制的符号均为复数的实部或虚部；频域扩展单元，用于将每个子带上的OQAM符号在频域上使用频域扩展方式进行K倍的过采样，得到KN个符号；FIR滤波单元，用于对KN长度的符号通过原型滤波器做KN点FIR滤波；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数据；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/2+1:(i-1)*N/2+KN]＝X[(i-1)*N/2+1:(i-1)*N/2+KN]+SIFFT(i,:)进行组帧操作，i的取值范围是[1,2K]，N为子载波个数，SIFFT(i,:)为IFFT操作之后每路的信号，长度为KN。一种适用于FBMC传输的并行数据处理接收装置，包括以下步骤：波形分离单元，用于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/2+1:(i-1)*N/2+KN]进行解组帧操作，i的取值范围是[1,2K]，SDe_overlap(i,:)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＝KMN；FFT单元，用于将波形分离后的时域信号使用FFT变换从时域变换成频域数据；解FIR滤波单元，用于将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；解频域扩展单元，用于将滤波后的数据采用逆采样方式抽取出N点数据，实现解频域扩展；解偏置正交幅度调制单元，用于将两个子带上数据的实部和虚部取出，并组成一个子带的复数符号完成解偏置正交幅度调制；以及，解QAM调制单元，用于将K路并行的星座图复数符号进行解QAM调制恢复出原始发送数据。一种适用于FBMC传输的并行数据处理装置，包括上述发送装置和接收装置。有益效果：与现有技术相比，本专利技术在实际硬件系统实现中，每一路信号处理的速率为V，并行之后速率为KV，补偿了原型滤波器滤波时进行K倍扩展，每一路的有效速率降为1/K的损失，并通过2K路并行信号的重叠相加，保证串行传输的时域信号中，相邻子载波的时域信号互不干扰，且效率最高；并且由于使用了OQAM技术和两倍采样速率，整个系统的效率可以与KV速率的OFDM一样。但是由于FBMC原型滤波器的设计，可以在频域上减少OFDM中使用的sinc形状的子载波较大的旁瓣，通过对传输带宽两侧的单子载波上置空便本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于FBMC传输的并行数据处理方法，用于发送端发送数据处理，其特征在于，包括以下步骤：(1)将输入的比特流进行QAM调制后，进行K等分得到K路并行传输的星座图复数符号，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＝KMN；(2)采用轮流取实部、虚部的方式进行偏置正交幅度调制，每个子带上的复数符号生成两个子带上的OQAM符号；其中同一子带内的相邻子载波上调制的是实部、虚部间隔的符号，相邻子带之间的相邻子载波上调制的符号均为复数的实部或虚部；(3)将每个子带上的OQAM符号在频域上使用频域扩展方式进行K倍的过采样，得到KN个符号；(4)对KN长度的符号通过原型滤波器做KN点FIR滤波；(5)将滤波后的数据使用IFFT变换从频域变换到时域数据；(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/2+1:(i‑1)*N/2+KN]＝X[(i‑1)*N/2+1:(i‑1)*N/2+KN]+SIFFT(i,:)进行组帧操作，i的取值范围是[1,2K]，N为子载波个数，SIFFT(i,:)为IFFT操作之后每路的信号，长度为KN。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于FBMC传输的并行数据处理方法，用于发送端发送数据处理，其特征在于，包括以下步骤：(1)将输入的比特流进行QAM调制后，进行K等分得到K路并行传输的星座图复数符号，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＝KMN；(2)采用轮流取实部、虚部的方式进行偏置正交幅度调制，每个子带上的复数符号生成两个子带上的OQAM符号；其中同一子带内的相邻子载波上调制的是实部、虚部间隔的符号，相邻子带之间的相邻子载波上调制的符号均为复数的实部或虚部；(3)将每个子带上的OQAM符号在频域上使用频域扩展方式进行K倍的过采样，得到KN个符号；(4)对KN长度的符号通过原型滤波器做KN点FIR滤波；(5)将滤波后的数据使用IFFT变换从频域变换到时域数据；(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/2+1:(i-1)*N/2+KN]＝X[(i-1)*N/2+1:(i-1)*N/2+KN]+SIFFT(i,:)进行组帧操作，i的取值范围是[1,2K]，N为子载波个数，SIFFT(i,:)为IFFT操作之后每路的信号，长度为KN。2.一种适用于FBMC传输的并行数据处理方法，用于接收端接收数据处理，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/2+1:(i-1)*N/2+KN]进行解组帧操作，i的取值范围是[1,2K]，SDe_overlap(i,:)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＝KMN；(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数据；(3)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点数据，实现解频域扩展；(5)将两个子带上数据的实部和虚部取出，并组成一个子带的复数符号完成解偏置正交幅度调制；(6)将K路并行的星座图复数符号进行解QAM调制恢复出原始发送数据。3.一种适用于FBMC传输的并行数据处理方法，其特征在于，包括：(1)将输入的比特流进行QAM调制后，进行K等分得到K路并行传输的星座图复数符号，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＝KMN；(2)采用轮流取实部、虚部的方式进行偏置正交幅度调制，每个子带上的复数符号生成两个子带上的OQAM符号；其中同一子带内的相邻子载波上调制的是实部、虚部间隔的符号，相邻子带之间的相邻子载波上调制的符号均为复数的实部或虚部；(3)将每个子带上的OQAM符号在频域上使用频域扩展方式进行K倍的过采样，得到KN个符号；(4)对KN长度的符号通过原型滤波器做KN点FIR滤波；(5)将滤波后的数据使用IFFT变换从频域变换到时域数据；(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/2+1:(i-1)*N/2+KN]＝X[(i-1)*N/2+1:(i-1)*N/2+KN]+SIFFT(i,:)进行组帧操作，i的取值范围是[1,2K]，N为子载波个数，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/2+1:(i-1)*N/2+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数据；(9)将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点数据，实现解频域扩展；(11)将两个子带上数据的实部和虚部取出，并组成一个子带的复数符号完成解偏置正交幅度调制；(12)将K路并行的星座图复数符号进行解QAM调制恢复出原始发送数据。4.一种适用于FBMC传输的并行数据处理发送装置，其特征在于，包括：并行QAM调制单元，用于将输入的比特流进行QAM调制后，进行K等分得到K路并行传输的星座图复数符号，其中，K为FBMC系...

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