联合正交与非正交的高效频分复用传输方法及传输系统技术方案

为了提升频带利用率和增加可靠性，提供一种联合正交与非正交的高效频分复用传输方法及传输系统，属于无线通信技术领域。本发明专利技术包括：发射端将发送信息码元分组，利用星座映射将每组码元映射成一个复符号；由复符号组成的高效频分复用符号，对高效频分复用符号的前导复符号进行正交处理，生成正交高效频分复用信号，对除去前导复符号的高效频分复用符号进行高频谱利用率的非正交处理，生成非正交高效频分复用信号；将正交与非正交高效频分复用信号按照短前导、长前导、数据负载、信号有效载荷的顺序进行封装和发送，接收端对接收信息进行帧位置判定，并进行载波频率偏差补偿、时延补偿、非正交高效频分复用信号的映射与解调，获得发送信息。

【技术实现步骤摘要】
联合正交与非正交的高效频分复用传输方法及传输系统
本专利技术涉及一种高效频分复用传输方法及传输系统，特别涉及一种联合正交与非正交的高效频分复用传输方法及传输系统，属于无线通信
的传输协议及

技术介绍
在现有的通信体制中，OFDM有着传输速率高，解码复杂度低等优点，得到了广泛的使用。OFDM主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰(ISI)。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰，而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。但随着通信中对数据传输速率要求的提高与通信资源的日趋紧张，该系统的频谱效率利用低，传输速度受限等问题显现了出来。传统多载波无线通信系统频带利用率仍有待提升，需要更高效的传输技术；带宽压缩的高效频分复用传输系统子载波间隔更近，经过实际复杂信道传输后同步解调困难，误码率随着子载波间隔靠近而急速上升，需要更可靠的传输方式。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提升频带利用率和增加可靠性，本专利技术提供一种联合正交与非正交的高效频分复用传输方法及传输系统。本专利技术的联合正交与非正交的高效频分复用传输方法，所述方法包括：S1、发送信息步骤：S11、将发送信息码元分组，利用星座映射将每组码元映射成一个复符号；S12、由复符号组成的高效频分复用符号，对高效频分复用符号的前导复符号进行正交处理，生成正交高效频分复用信号，对除去前导复符号的高效频分复用符号进行高频谱利用率的非正交处理，生成非正交高效频分复用信号；S13、将正交高效频分复用信号与非正交高效频分复用信号按照顺序进行帧的封装和发送，帧的整体按照短前导、长前导、数据负载、信号有效载荷的顺序排布；S2、接收信息步骤：对接收信息进行帧位置判定，并进行载波频率偏差补偿、时延补偿、非正交高效频分复用信号的映射与解调，获得发送信息。优选的是，所述S11包括：S111、确定调制相位数目m和发送信息码元数目n；S112、对发送信息码元分组，确定每组的码元个数h和映射后复符号个数e：h＝log2m；S113、各组码元以设定的规则映射到复平面上不同的星座点，形成了e个不同相位的复符号。优选的是，所述S12包括：S121、由若干组高效频分复用符号组成高效频分复用信号，每组高效频分复用符号携带N个复符号，除去前导复符号的每组高效频分复用符号调制到一组相互交叠、非正交的子载波上，调制后的高效频分复用信号x(t)；N表示子载波数量，T为高效频分复用符号间隔；S122、对x(t)以T/N间隔采样，获得离散形式的高效频分复用信号Xl[k]；Xl[k]表示第l组高效频分复用符号上的第k个时间样本点；S123、根据获取非正交高效频分复用信号的矩阵，其中为第l组高效频分复用符号对应的数据向量，为第l组复符号对应的数据向量，为N×N的矩阵，形式为：其中元素0≤n<N，0≤k<N，α为带宽压缩因子，j表示虚数。S124、将带宽压缩因子α置为1，将每组高效频分复用符号的前导复符号调制到一组正交的子载波上，再采用S122和S123的方法获得正交高效频分复用信号的矩阵。优选的是，所述S2包括：S21、将接收的信号进行相关性检验，通过相关性检验结果，确定前导正交信号的位置，结合判决门限进行包检测，确认帧的起始位置；S22、建立接收符号频偏模型，根据接收符号频偏模型，粗估计载波频率偏差值，根据该载波频率偏差值对接收信号补偿；S23、根据建立的接收符号频偏模型，精细估计载波频率偏差值，根据该载波频率偏差值对接收信号再次补偿；S24、对信道进行估计，再根据估计的信道和S23补偿后的接收信号对进行接收信号的信道均衡，实现时延补偿；S25、使用迭代检测和固定球形译码的混合算法对接收信号的非正交高谱效信号进行映射，映射出复符号；S26、对S25映射出的复符号进行解调，通过星座逆映射，获得发送信息的若干码元组的二进制比特信息。优选的是，所述接收符号频偏模型：其中，y(ns)为接收信号序列，x(ns)为发送信号的短正交前导码序列，ftx为发射机发射信号时的中心频率，frx为接收信号时的中心频率，Ts为码元速率；根据接收符号频偏模型，获得含有信号能量强度的z参数：其中，D为一个周期的比特信息序列，L为自相关系数的长度，fΔ为载波频率偏差值；根据z参数，粗估计fΔ的值：本专利技术还提供一种联合正交与非正交的高效频分复用传输系统，所述系统包括发射机和接收机；发射机包括：映射单元，用以将发送信息码元分组，利用星座映射将每组码元映射成一个复符号；正交与非正交处理单元，用以由复符号组成的高效频分复用符号，对高效频分复用符号的前导复符号进行正交处理，生成正交高效频分复用信号，对除去前导复符号的高效频分复用符号进行高频谱利用率的非正交处理，生成非正交高效频分复用信号；装帧单元，用以将正交高效频分复用信号与非正交高效频分复用信号按照顺序进行帧的封装和发送，帧的整体按照短前导、长前导、数据负载、信号有效载荷的顺序排布；接收机，用以对接收信息进行帧位置判定，并进行载波频率偏差补偿、时延补偿、非正交高效频分复用信号的映射与解调，获得发送信息。优选的是，所述映射单元包括：用于确定调制相位数目m和发送信息码元数目n的模块；用于对发送信息码元分组，确定每组的码元个数h和映射后复符号个数e的模块；h＝log2m；用于各组码元以设定的规则映射到复平面上不同的星座点，形成了e个不同相位的复符号的模块。优选的是，所述正交与非正交处理单元包括：非正交处理模块，用以由若干组高效频分复用符号组成高效频分复用信号，每组高效频分复用符号携带N个复符号，除去前导复符号的每组高效频分复用符号调制到一组相互交叠、非正交的子载波上，调制后的高效频分复用信号x(t)；N表示子载波数量，T为高效频分复用符号间隔；离散模块，用于对x(t)以T/N间隔采样，获得离散形式的高效频分复用信号Xl[k]；Xl[k]表示第l组高效频分复用符号上的第k个时间样本点；矩阵获取模块，用于根据获取非正交高效频分复用信号的矩阵，其中为第l组高效频分复用符号对应的数据向量，为第l组复符号对应的数据向量，为N×N的矩阵，形式为：其中元素0≤n<N，0≤k<N，α为带宽压缩因子，j表示虚数。正交矩阵获取模块，用于将带宽压缩因子α置为1，将每组高效频分复用符号的前导复符号调制到一组正交的子载波上，再调用离散模块和矩阵获取模块获得正交高效频分复用信号的矩阵。优选的是，所述接收机包括：检测信号单元，用于将接收的信号进行相关性检验，通过相关性检验结果，确定前导正交信号的位置，结合判决门限进行包检测，确认帧的起始位置；偏差粗估计单元，用于建立接收符号频偏模型，根据接收符号频偏模型，粗估计载波频率偏差值，根据该载波频率偏差值对接收信号补偿；偏差精细估计单元，用于根据建立的接收符号频偏模型，精细估计载波频率偏差值，根据该载波频率偏差值对接收信号再次补偿；信道估计与均衡单元，用于对信道进行估计，再根据估计的信道和S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种联合正交与非正交的高效频分复用传输方法，其特征在于，所述方法包括：S1、发送信息步骤：S11、将发送信息码元分组，利用星座映射将每组码元映射成一个复符号；S12、由复符号组成的高效频分复用符号，对高效频分复用符号的前导复符号进行正交处理，生成正交高效频分复用信号，对除去前导复符号的高效频分复用符号进行高频谱利用率的非正交处理，生成非正交高效频分复用信号；S13、将正交高效频分复用信号与非正交高效频分复用信号按照顺序进行帧的封装和发送，帧的整体按照短前导、长前导、数据负载、信号有效载荷的顺序排布；S2、接收信息步骤：对接收信息进行帧位置判定，并进行载波频率偏差补偿、时延补偿、非正交高效频分复用信号的映射与解调，获得发送信息。

【技术特征摘要】
1.一种联合正交与非正交的高效频分复用传输方法，其特征在于，所述方法包括：S1、发送信息步骤：S11、将发送信息码元分组，利用星座映射将每组码元映射成一个复符号；S12、由复符号组成的高效频分复用符号，对高效频分复用符号的前导复符号进行正交处理，生成正交高效频分复用信号，对除去前导复符号的高效频分复用符号进行高频谱利用率的非正交处理，生成非正交高效频分复用信号；S13、将正交高效频分复用信号与非正交高效频分复用信号按照顺序进行帧的封装和发送，帧的整体按照短前导、长前导、数据负载、信号有效载荷的顺序排布；S2、接收信息步骤：对接收信息进行帧位置判定，并进行载波频率偏差补偿、时延补偿、非正交高效频分复用信号的映射与解调，获得发送信息。2.根据权利要求1所述的联合正交与非正交的高效频分复用传输方法，其特征在于，所述S11包括：S111、确定调制相位数目m和发送信息码元数目n；S112、对发送信息码元分组，确定每组的码元个数h和映射后复符号个数e：h＝log2m；S113、各组码元以设定的规则映射到复平面上不同的星座点，形成了e个不同相位的复符号。3.根据权利要求2所述的联合正交与非正交的高效频分复用传输方法，其特征在于，所述S12包括：S121、由若干组高效频分复用符号组成高效频分复用信号，每组高效频分复用符号携带N个复符号，除去前导复符号的每组高效频分复用符号调制到一组相互交叠、非正交的子载波上，调制后的高效频分复用信号x(t)；N表示子载波数量，T为高效频分复用符号间隔；S122、对x(t)以T/N间隔采样，获得离散形式的高效频分复用信号Xl[k]；Xl[k]表示第l组高效频分复用符号上的第k个时间样本点；S123、根据获取非正交高效频分复用信号的矩阵，其中为第l组高效频分复用符号对应的数据向量，为第l组复符号对应的数据向量，为N×N的矩阵，形式为：其中元素0≤n<N，0≤k<N，α为带宽压缩因子，j表示虚数。S124、将带宽压缩因子α置为1，将每组高效频分复用符号的前导复符号调制到一组正交的子载波上，再采用S122和S123的方法获得正交高效频分复用信号的矩阵。4.根据权利要求3所述的联合正交与非正交的高效频分复用传输方法，其特征在于，所述S2包括：S21、将接收的信号进行相关性检验，通过相关性检验结果，确定前导正交信号的位置，结合判决门限进行包检测，确认帧的起始位置；S22、建立接收符号频偏模型，根据接收符号频偏模型，粗估计载波频率偏差值，根据该载波频率偏差值对接收信号补偿；S23、根据建立的接收符号频偏模型，精细估计载波频率偏差值，根据该载波频率偏差值对接收信号再次补偿；S24、对信道进行估计，再根据估计的信道和S23补偿后的接收信号对进行接收信号的信道均衡，实现时延补偿；S25、使用迭代检测和固定球形译码的混合算法对接收信号的非正交高谱效信号进行映射，映射出复符号；S26、对S25映射出的复符号进行解调，通过星座逆映射，获得发送信息的若干码元组的二进制比特信息。5.根据权利要求4所述的联合正交与非正交的高效频分复用传输方法，其特征在于，所述接收符号频偏模接：其中，y(ns)为接收信号序列，x(ns)为发送信号的短正交前导码序列，ftx为发射机发射信号时的中心频率，frx为接收信号时的中心频率，Ts为码元速率；根据接收符号频偏模型，获得含有信号能量强度的z参数：其中，D为一个周期的比特信息序列，L为自相关系数的长度，fΔ为载波频率偏差值；根据z参数，粗估计fΔ的值：6.一种联合正交与非正交的高效频分复用传输系统，其特征在于，所述系统包括发射机...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾敏，李俊龙，郭庆，李亚秋，刘枫，李久超，张千，顾学迈，
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