一种滤波器组多载波发射机实现方法技术

本发明专利技术涉及一种滤波器组多载波发射机实现方法，属于无线通信技术领域。该方法包括：S1：将发送的数据流进行OQAM调制，然后将调制号的数据流进行数据块分组，并分别进行IFFT；S2：设计PAPR抑制模块，实现最优相位搜索，得到最优相位因子后，分别与各组IFFT之后数据块相乘；S3：设计PPN模块，将每组优化后的数据块输入多相滤波网络PPN后相加；S4：I/Q两路延迟相加，生成FBMC信号。本发明专利技术能够降低FBMC发射机的计算复杂度，并且得到具有较低PAPR的FBMC波形。

【技术实现步骤摘要】
一种滤波器组多载波发射机实现方法
本专利技术属于移动通信
，涉及一种低PAPR的FBMC发射机实现方法。
技术介绍
FBMC技术作为5G候选波形之一，可满足未来移动通信的总体需求。FBMC是基于子载波滤波，子载波之间不需要严格正交。子载波间隔可灵活设置，从而使得有效利用零散频谱资源变得可行。为了避免FBMC子载波之间的干扰和较大的频谱泄露，FBMC基带采用OQAM调制和各子载波单独滤波，但同时增加了收发系统的复杂度，因此如何降低FBMC系统复杂度成为研究热点之一。波形研究过程中另一被广泛讨论的话题是PAPR性能，低PAPR能提高功率放大器的工作效率，进而可直接转化为更大的小区覆盖或更低的终端功耗。因此PAPR是影响FBMC系统性能的关键因素之一。专利[CN106878220A]提出将被调制FBMC符号的星座图序列分为I路FBMC符号序列和Q路FBMC符号序列，I路FBMC符号序列的偶数载波与奇数载波合并为I路FBMC符号的频域序列，Q路FBMC符号序列的偶数载波与奇数载波合并为Q路FBMC符号的频域序列。合并所述I路FBMC符号的频域序列及所述Q路FBMC符号的频域序列，并将所述合并后的频域序列做逆傅里叶变换，得到调制后的FBMC符号的时域序列。该方案采取的是频域扩展方式实现FBMC波形，但是FFT点数会扩展K倍。专利[CN105681241A]提出一种降低FBMC系统PAPR的算法。该算法将待发送符号映射为实数符号，获得相位旋转后的实数符号对每个相位旋转后的实数符号进行调制，获得调制后的时域信号对每个调制后的时域信号计算获得最小对应的相位旋转因子向量，将该相位旋转因子向量作为最优相位旋转因子向量。该算法采用的相位因子为传统的相位因子，FBMC信号的实部数据和虚部数据分别对应一个最优相位旋转因子向量，虽然降低了信号的PAPR，但计算复杂度较高。因此，本专利技术采用联合算法对FBMC波形进行PAPR抑制，降低计算复杂度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种FBMC发射机实现方法，通过该方法能够降低FBMC发射机的计算复杂度，并且得到具有较低PAPR的FBMC波形。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种滤波器组多载波发射机实现方法，包括以下步骤：S1：将发送的数据流进行交错正交(OffsetQuadratureAmplitudeModulation，OQAM)调制，然后将调制号的数据流进行数据块分组，并分别进行IFFT；S2：设计峰值平均功率比(PeaktoAveragePowerRatio,PAPR)抑制模块，该模块主要实现最优相位搜索，得到最优相位因子后，分别与各组IFFT之后数据块相乘；S3：设计PPN模块，将每组优化后的数据块输入PPN后相加；S4：I/Q两路延迟相加，生成FBMC信号。进一步，所述步骤S1具体包括以下步骤：S11：将发送的数据流进行OQAM调制；S12：数据流经过OQAM调制之后，进行载波分配以及训练序列的插入，并完成串并转换过程；S13：调用载波分类器模块，设置参数FFT点数，通过该参数设定子载波总数目；S14：设置训练序列参数生成同步字一和同步字二；S15：设置占用子载波参数，实现子载波映射；S16：设定以上参数后，将数据流乘以线性相位矩阵，再进行IFFT变换。进一步，所述OQAM调制，具体包括以下步骤：S111：将发送的数据流完成QAM映射；S112：将映射成的QAM复数符号进行取实部和虚部，得到数据矢量D；S113：将得到的数据矢量D乘以矢量θk,m进行频域虚实相间，θk,m取值如下式所示：其中，k为子载波标号，m为符号标号。进一步，所述步骤S2具体包括以下步骤：所述PAPR抑制模块联合新型相位因子的部分传输序列算法和MBJO-PTS算法对FBMC波形进行PAPR抑制，其中输入的数据块是已经调制好的m个OQAM符号，将其划分成v组，用向量表示为：其中m为符号标记，表示第m符号第k组数据，该组数据经过IFFT之后，信号的序列表示为：其中k为子载波标号，M表示IFFT点数；符号m的相位因子矩阵表示为：其中表示符号m的第k组的相位因子，满足以下等式：其中ω为离散相位数目，每组乘以相位因子后，第m个符号序列表示为：其中，和分别表示第k组数据经过IFFT之后的前半部分和后半部分，即：和分别表示第k组的前半部分和后半部分的相位因子，其前半部分和后半部分的相位分别由和表示，两者满足以下等式：α取值为0～0.5，在优化第m个数据块时，该方法只考虑前m个数据块的重叠性；假设前m-1个数据块的相位因子已经确定，优化第m个数据块的目标函数为Subjecttobm＝bm+1＝…＝bM-1＝0其中K为重叠因子，Pq表示第q段PAPR的值，用以下公式表示为：其中，L表示发射符号的总数目，n表示离散时域标号，Sn表示n时刻发送时域值，E{|Sn|2}表示n时刻发送时域能量均值。进一步，所述步骤S3具体包括：通过步骤S2得到最优相位因子，并将最优相位因子分别于各组数据块相乘得到并行M路数据，共有组数为v；设滤波器的时域冲击响应长度为LP＝K*M，对其以间隔M进行移位抽取，得到M组抽取值，每组值的个数为K；将各组已优化的M路数据分别与M组的K个抽样值作卷积运算后，每路数据进行M倍采样，延迟相加得到数据长度为K*M的数据；重复以上步骤v次之后，将所得数据相互叠加得到I路数据；M点DFT整体运算量级视为正比于M*log2M，而频域扩展算法需要在载波映射时，将数据量扩展K倍，因此，其计算总量约为KM*log2(KM)；而多相结构中，首先对数据流直接进行M点IFFT，其计算总量约为M*log2M，计算复杂度更低。进一步，所述步骤S4具体包括以下步骤：重复步骤S3，得到Q路数据后，延迟符号周期的一半与I路相加，生成具有较低PAPR的FBMC波形。本专利技术的有益效果在于：本专利技术与传统PTS算法不同，本专利技术所述方法对第m个符号进行优化时考虑了前m-1个符号的影响，并且采用新型相位因子进行优化，有效的抑制PAPR并且无需额外增加发射机的边带信息。同时本专利技术结合PPN结构生成FBMC符号，降低了计算复杂度。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为本专利技术所述FBMC发射机框图；图2为不同算法的互补累积分布函数(ComplementaryCumulativeDistributionFunction，CCDF)曲线比较图；图3为算法复杂度对比图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。本专利技术主要解决FBMC波形具有较高PAPR的问题，所述方法包括：将发送的数据流经过OQAM调制；将调制好的数据流进行数据块分组，每组数据按照子载波顺序均匀划分两部分，分别乘以不同的相位因子，其相位满足α倍关系；进行最优相位搜索，确定每组的最优相位因子，优化第m个符号时，考虑前m-1个符号的影响；每组优化后的数据块输入PPN后相加。本专利技术结合PPN结构并联合新型相位因子的部分传输序列(ImprovedPartialTransmissionSequence，Improved-PTS)算法和多数据块联合优化的部分传输序列(Multi-Block-Joint本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滤波器组多载波发射机实现方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：将发送的数据流进行交错正交(Offset Quadrature Amplitude Modulation，OQAM)调制，然后将调制号的数据流进行数据块分组，并分别进行IFFT；S2：设计峰值平均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)抑制模块，实现最优相位搜索，得到最优相位因子后，分别与各组IFFT之后数据块相乘；S3：设计PPN模块，将每组优化后的数据块输入多相滤波网络(Polyphase Network，PPN)后相加；S4：I/Q两路延迟相加，生成滤波器组多载波(Filter Bank Multicarrier，FBMC)信号。

【技术特征摘要】
1.一种滤波器组多载波发射机实现方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：将发送的数据流进行交错正交(OffsetQuadratureAmplitudeModulation，OQAM)调制，然后将调制号的数据流进行数据块分组，并分别进行IFFT；S2：设计峰值平均功率比(PeaktoAveragePowerRatio,PAPR)抑制模块，实现最优相位搜索，得到最优相位因子后，分别与各组IFFT之后数据块相乘；S3：设计PPN模块，将每组优化后的数据块输入多相滤波网络(PolyphaseNetwork，PPN)后相加；S4：I/Q两路延迟相加，生成滤波器组多载波(FilterBankMulticarrier，FBMC)信号。2.根据权利要求1所述的一种滤波器组多载波发射机实现方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：S11：将发送的数据流进行OQAM调制；S12：数据流经过OQAM调制之后，进行载波分配以及训练序列的插入，并完成串并转换过程；S13：调用载波分类器模块，设置参数FFT点数，通过该参数设定子载波总数目；S14：设置训练序列参数生成同步字一和同步字二；S15：设置占用子载波参数，实现子载波映射；S16：设定以上参数后，将数据流乘以线性相位矩阵，再进行IFFT变换。3.根据权利要求1或2所述的一种滤波器组多载波发射机实现方法，其特征在于，所述OQAM调制，具体包括以下步骤：S111：将发送的数据流完成QAM映射；S112：将映射成的QAM复数符号进行取实部和虚部，得到数据矢量D；S113：将得到的数据矢量D乘以矢量θk,m进行频域虚实相间，θk,m取值如下式所示：其中，k为子载波标号，m为符号标号。4.根据权利要求1所述的一种滤波器组多载波发射机实现方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：所述PAPR抑制模块联合新型相位因子的部分传输序列(ImprovedPartialTransmissionSequence，Improved-PTS)算法和多数据块联合优化的部分传输序列(Multi-Block-Joint-Op...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙恳，程志安，余翔，段思睿，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50