联合WFRFT预处理的新型自适应编码调制方法、无线通信系统技术方案

本发明专利技术属于无线通信网络技术领域，公开了一种联合WFRFT预处理的新型自适应编码调制方法、无线通信系统，传统自适应编码调制部分加入了新型时频变换技术WFRFT对原始基带信号进行基带预处理；结合多入多出技术，并结合空时编码来进一步对信道中的多径衰落进行抑制；最终在接收端对接收信号进行信噪比的估计及门限判决，实现对基带调制阶数、编码速率及WFRFT调制阶数的动态选择与控制，实现通信系统整体误码率和吞吐量的有效权衡优化。尤其在系统整体吞吐量一定，且ACM的调制、编码参数确定的前提下，通过合理设定WFRFT调制阶数可以进一步提升系统的抗干扰性能。

【技术实现步骤摘要】
联合WFRFT预处理的新型自适应编码调制方法、无线通信系统
本专利技术属于无线通信网络
，尤其涉及一种联合WFRFT预处理的新型自适应编码调制方法、无线通信系统。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：编码与调制技术是无线通信中最为关键的技术之一，为了与信道状态进行良好地匹配，进行编码、调制的自适应控制是常采用的设计手段。在干扰较小的情况下采用高速率的编码调制方案，反之，采用低速率的编码调制方案。传统的自适应编码调制(ACM)方案主要是通过采用信道编码与基带星座阶数大小联合自适应设置来实现，编码码率、基带星座大小共同来决定最终的系统传输速率。传统ACM方案在一定程度上可以实现系统的抗干扰能力与吞吐量的合理权衡，但由于通信实现过程信道估计存在不同程度的偏差，因而接收方最终仍存在相当部分的乘性干扰。因此，如何在保持系统吞吐量不变的前提下(即传输速率保持不变)，通过进一步抑制由于信道估计不理想引起的乘性残余干扰，是自适应编码调制(ACM)系统的一个重要研究内容。目前关于ACM已有研究内容较少从信道估计残余乘性干扰的抑制角度考虑，且缺乏具体的残余乘性干扰抑制手段。本专利技术正是基于此，探索一种残余信道乘性干扰的抑制方法。综上所述，现有技术存在的问题是：传统自适应编码调制系统存在多径衰落均衡过程抑制不充分的缺陷，而基带信号固定的时频分布特性使得原有系统对残余信道乘性干扰抑制不充分、不灵活，且不能结合残余乘性干扰的具体分析情况，进行最优的基带信号分布预处理。解决上述技术问题的难度和意义：如何进行基带信号分布的预处理，使得基带信号的时频域分布灵活可控，在不影响自身系统原有通信系统吞吐量的前提下实现接收端对残余信道乘性干扰的最佳抑制，且不会给硬件实现方面增加太多负担，是解决上述问题的难度所在。本专利技术提出的联合WFRFT预处理新型自适应编码调制方法可以通过WFRFT阶数的灵活自适应设置，使得原始基带信号时频域分布特性更加灵活可控，从而能够在保证原有通信系统吞吐量保持不变的基础上，进一步提升系统的抗干扰能力。鉴于WFRFT变换实现过程硬件成本较低(与传统IFFT结构复杂度相当)，因而基于WFRFT的基带信号预处理方案也可以给其他干扰场景下的最优抑制研究提供重要借鉴。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种联合WFRFT预处理的新型自适应编码调制方法、无线通信系统。本专利技术是这样实现的，一种联合WFRFT预处理的新型自适应编码调制方法，所述联合WFRFT预处理的新型自适应编码调制方法的发射端选择一组预设的ACM速率参数RateID，令原始输入信号为x0，进行基带信号编码与调制之后输出信号为x，再经过WFRFT处理得出的WACM信号为w＝Wαx；结合通信系统的均衡接收及多径信道处理过程，取w中连续两个时隙的信号s1、s2作为基本的信号处理单元，通过插入零载波、进行子载波映射等操作实现IFFT帧组装设计得到通信组帧数据；进而结合空时编码及OFDM发射技术，插入导频序列及循环前缀，最终发射至无线空间；在接收端，结合IFFT的组帧结构与循环前缀设计，利用导频序列进行信道估计，利用STBC译码准则进行基带信号的初步还原；进行逆向编码调制、逆向WFRFT处理，得到还原出数据；对于还原得到的数据，利用SNR估计模块，结合门限设计与判决，通过反馈链路来实时动态控制系统的编码调制速率RateID及WFRFT调制阶数；通过WFRFT调制阶数的优化实现系统抗干扰性能的最优化。进一步，合理设计导频率序列与数据序列的时间周期比值，循环前缀的长度直接与系统整体的抗多径时延直接相关。进一步，发射端采用卷积编码方式，接收端对应采用Viterbi译码；对于发射端、接收端其余编码、调制部分，采用互为正、反变换的模块处理。进一步，对SNR门限、调控准则、反馈作用机制结合实际通信环境进行调试。本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述联合WFRFT预处理的新型自适应编码调制方法的无线通信系统。综上所述，本专利技术的优点及积极效果为：针对无线通信的多径衰落信道下，为有效兼顾系统自身抗干扰性能(误码率)和频谱利用率(吞吐量)，提出联合WFRFT预处理的新型自适应编码调制(WACM)方法。传统的ACM相比发射端采用单载波或多载波结构，且基带信号仅分布在时域范围，因而对于信道均衡不理想引起的乘性干扰抑制效果不一定最优。本专利技术提出的WACM方法可以有效解决了传统自适应编码调制(ACM)多径衰落抑制干扰不充分、误码率与吞吐量难以同时有效兼顾的问题。所提出的方法有利于增强多径衰落信道的通信系统抗干扰能力，同时通过参数的自适应设置与反馈机制，能够在保证既有系统吞吐量的前提下，实现通信系统自身误码率的最优化。现有的编码调制(ACM)方案较少考虑残余干扰抑制的问题，因而缺乏对由信道估计偏差引起残余干扰的抑制手段。本专利技术将WFRFT预处理技术引入传统编码调制中，避免了传统ACM系统干扰分布不均匀而引起的通信系统误码率性能的恶化。通过WFRFT调制阶数的灵活设定，实现对干扰分布的最优匹配，以保证整体吞吐量不变的情况下进一步提升系统的抗干扰性能。附图说明图1是本专利技术实施例提供的联合WFRFT预处理的新型自适应编码调制方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的通信系统整体框图。图3是本专利技术实施例提供的联合WFRFT预处理的自适应编码调制(ACM)发射端组成图。图4是本专利技术实施例提供的采用的空时分组编码(STBC)编码发射端的基本组成图。图5是本专利技术实施例提供的STBC译码接收结构图。图6是本专利技术实施例提供的自适应参数优化控制组成图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术通过将新型时频处理工具WFRFT引入ACM的基带编码调制中，作为一种预处理手段，WFRFT能够使得接收端的乘法干扰得到进一步抑制，从而可以增强系统整体的抗干扰能力。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。如图1所示，本专利技术实施例提供的联合WFRFT预处理的新型自适应编码调制方法包括以下步骤：S101：发射端选择一组预设的ACM速率参数RateID，并且设定WFRFT的初始调制阶数，进行基本的基带信号编码与调制，并最终进行IFFT帧组装设计，确保不同速率参数RateID与WFRFT调制阶数条件下，系统具有统一的数据组帧结构；S102：得到通信组帧数据，结合空时编码(STBC)及OFDM发射技术，最终发射至无线空间；S103：经过多径衰落及加性高斯白噪声(AWGN)信道之后，在接收端，结合IFFT的组帧结构与循环前缀设计，利用导频序列进行信道估计，利用STBC译码准则进行基带信号的初步还原；S104：与发射过程的WACM一致，进行逆向编码调制、逆向WFRFT处理，得到还原出数据；S105：对于还原得到的数据，利用SNR估计模块，结合门限设计与判决，进而通过反馈链路来实时动态控制系统的编码调制速率RateID及WFRFT调制阶数；实现系统整体吞吐量保持不变的情况下，通过WFRFT调制阶数的优化实现系统抗干扰性能的最优化。本专利技术实施例提供的联合WFRFT预处理的新型自适应编码本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种联合WFRFT预处理的新型自适应编码调制方法，其特征在于，所述联合WFRFT预处理的新型自适应编码调制方法的发射端选择一组预设的ACM速率参数RateID，进行基带信号编码与调制、IFFT帧组装设计；得到通信组帧数据，结合空时编码及OFDM发射技术，发射至无线空间；在接收端，结合IFFT的组帧结构与循环前缀设计，利用导频序列进行信道估计，利用STBC译码准则进行基带信号的初步还原；进行逆向编码调制、逆向WFRFT处理，得到还原出数据；对于还原得到的数据，利用SNR估计模块，结合门限设计与判决，通过反馈链路来实时动态控制系统的编码调制速率RateID及WFRFT调制阶数；通过WFRFT调制阶数的优化实现系统抗干扰性能的最优化。

【技术特征摘要】
1.一种联合WFRFT预处理的新型自适应编码调制方法，其特征在于，所述联合WFRFT预处理的新型自适应编码调制方法的发射端选择一组预设的ACM速率参数RateID，进行基带信号编码与调制、IFFT帧组装设计；得到通信组帧数据，结合空时编码及OFDM发射技术，发射至无线空间；在接收端，结合IFFT的组帧结构与循环前缀设计，利用导频序列进行信道估计，利用STBC译码准则进行基带信号的初步还原；进行逆向编码调制、逆向WFRFT处理，得到还原出数据；对于还原得到的数据，利用SNR估计模块，结合门限设计与判决，通过反馈链路来实时动态控制系统的编码调制速率RateID及WFRFT调制阶数；通过WFRFT调制阶数的优化实现系统抗干扰性能的最优化。2.如权利要求1所述的联合WFRFT预处理的新型自适应编码调制方法，其特征在于，合理设计导频率序列与数据序列的时间周期比值，循环前缀的长度直接与系统整体的抗多径时延直接相关。3.如权利要求1所述的联合WFRFT预处理的新型自适应编码调制方法，其特征在于，发射端采用卷积编码方式，接收端对应采用Viterbi译码；对于发射端、接收端其余编码、调制部分，采用互为正、反变换的模块处理。4.如权利要求1所述的联合WFRFT预处理的新型自适应编码调制方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：达新宇，梁源，胡航，翟东，徐瑞阳，倪磊，王浩波，潘钰，
申请(专利权)人：达新宇，
类型：发明
国别省市：陕西,61