高数据传输效率的抑制信号中相位旋转误差的方法技术

本发明专利技术涉及OFDM通信系统，属于通信领域。一种高数据传输效率的抑制信号中相位旋转误差的方法，其特征在于：采用子载波交织映射，具体步骤为步骤一，发射端的序列发生器发送一组N个序列的子载波频域序列组，经过快速傅里叶反变换之后得到时域序列组；步骤二，将时域序列组采用旋转共轭进行交织映射后得到两个N个序列的子载波序列组，然后将两个序列组按位合并相加后发送到接收端；步骤三，接收端将接收到的加上噪声和频偏的信号序列组经过傅里叶变换后，以前后相邻子载波序列信号相减抵消ICI干扰序列，从而消除ICI干扰，得到接收序列信号。采用本发明专利技术的方法，能够进一步抑制信号中的相位旋转误差并提升系统的误码率性能。

A Method for Suppressing Phase Rotation Error in Signals with High Data Transfer Efficiency

The invention relates to an OFDM communication system, which belongs to the field of communication. A method for suppressing phase rotation errors in signals with high data transmission efficiency is presented. The method is characterized by: adopting subcarrier interleaving mapping. The specific steps are as follows: first, the sequence generator at the transmitter transmits a set of N subcarrier frequency domain sequence groups, and then obtains the time domain sequence groups after fast Fourier inverse transformation; second, interleaving the time domain sequence groups by rotating conjugation. After mapping, the subcarrier sequence groups of two N sequences are obtained, and then the two sequence groups are combined bit by bit and sent to the receiver. Step 3, the received signal sequence groups with added noise and frequency offset are subtracted by the adjacent subcarrier sequence signals after Fourier transform, thereby eliminating ICI interference and obtaining the received sequence signals. By adopting the method of the invention, the phase rotation error in the signal can be further suppressed and the bit error rate performance of the system can be improved.

【技术实现步骤摘要】
高数据传输效率的抑制信号中相位旋转误差的方法
本专利技术涉及OFDM
，尤其涉及OFDM通信系统在高速移动信道环境下一种高数据传输效率的抑制信号中相位旋转误差的方法。
技术介绍
随着当前无线通信系统传输速率的不断提高，符号间干扰(Inter-symbolInterference,ISI)和信道衰落成为传统单载波系统的主要问题。正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)技术作为一种传输速率高的多载波调制技术，其子载波之间相互重叠正交从而具有较高的频谱利用率；与此同时，其自身较长的码元符号周期使其具备良好的抗多径衰落和窄带干扰的能力。因此OFDM已成为第四代移动通信的关键技术之一，已经在非对称数字用户线(ADSL,AsymmetricDigitalSubscriberLine)、甚高速数字用户环路(VDSL,Very-high-bit-rateDSL)、数字音频广播(DAB,DigitalAudioBroadcasting)、数字视频广播(DVB,DigitalVideoBroadcasting)、无线局域网标准IEEE802.11、WiMAX和3GPPLTE等众多系统中得到了广泛应用。然而在实际的高速移动通信环境中，由于无线信道强烈的快时变特性会导致接收端收到的信号频率与发射端在载波频率之间产生相当大的多普勒频移，从而极大地破坏了OFDM子载波之间的正交性并造成严重的载波间干扰(Inter-carrierInterference,ICI)，而且当多普勒频移达到一定程度之后还会直接导致接收端解调出来的数据符号存在相位旋转误差并影响信号检测效果，从而带来严重的地板效应并极大地恶化系统的误码率性能。因此如何进一步减小接收信号中的ICI以及相位旋转误差所造成的影响是OFDM技术能否在高速移动信道环境中获得实际应用的一个技术难题。传统的ICI干扰自消除方案[方案1：YupingZhao,andS.-G.Haggman.Intercarrierinterferenceself-cancellationschemeforOFDMmobilecommunicationsystems[J].IEEETransactionsonCommunications,2001,49(7):1185-1191.]是采用了将发射端的相邻子载波进行取反映射的方案来抑制ICI，由于具有易于实现、计算复杂度低、抑制效果良好等优点因而获得了广泛关注。国内外已经有许多学者在此基础上对其进行了改进，比如K.Sathananthan等人提出了对称取反、相邻取共轭、对称取共轭的子载波映射的方案[方案2：K.Sathananthan,C.R.N.AthaudagetandB.Qiu.ANovelICICancellationSchemetoReducebothFrequencyOffsetandIQImbalanceEffectsinOFDM[C].IEEE9thInternationalSymposiumonComputersandCommunications,2004:708-713.]，在ICI抑制和误码率性能上获得了性能提升。SilkyPareyani等人提出了一种相邻取反&对称共轭的子载波映射方案[方案3：SilkyPareyani,andPrabhatPatel.AnImprovedICICancellationMethodtoReducetheImpactofFrequencyOffsetinOFDMSystems[C].InternationalConferenceonComputationalIntelligenceandCommunicationNetworks,2015:496-501.]来获得更好的性能增益。QiangShi等人提出了一种相邻共轭复加权的子载波映射方案[方案4：QiangShi,YongFang,andMinWang.ANovelICISelf-CancellationSchemeforOFDMSystems[C].5thInternationalConferenceonWirelessCommunications,NetworkingandMobileComputing,2009:1-4.]来提高系统接收端的误码率性能。ZhenchaoWang提出了一种2/3数据传输速率的子载波映射方案[方案5：ZhenchaoWang,JianpingZhang,andYanqinWang.ANovelICI-SCSchemeinMIMO-OFDMSystem[C].InternationalConferenceonCommunicationSignalProcessingandSystems,LectureNotesinElectricalEngineering246,2014:697-706.]。然而通过分析当前的各种子载波映射方案之后不难发现：(1)大部分映射方案(比如：方案1——方案4)会导致数据传输效率降低为原来的一半，而这在一些需要高数据传输速率的通信场景中往往是不能允许的；(2)某些映射方案(比如：方案5)虽然可以获得较好的数据传输效率，但方案本身亦会导致性能增益的降低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高数据传输效率的抑制信号中相位旋转误差的方法，在不影响数据传输效率的同时获得良好的ICI抑制性能，而且还能够进一步抑制信号中的相位旋转误差并提升系统的误码率性能。技术方案一种高数据传输效率的抑制信号中相位旋转误差的方法，其特征在于：采用子载波交织映射，具体步骤如下：步骤一，发射端的序列发生器发送一组N个序列的子载波频域序列组，经过快速傅里叶反变换之后得到时域序列组；步骤二，将时域序列组采用旋转共轭进行交织映射后得到两个N个序列的子载波序列组，然后将两个序列组按位合并相加后发送到接收端；步骤三，接收端将接收到的加上噪声和频偏的信号序列组经过傅里叶变换后，以前后相邻子载波序列信号相减抵消ICI干扰序列，从而消除ICI干扰，得到接收序列信号。进一步，所述步骤二中具体交织映射形成两个N个序列的子载波序列组的方法包括：步骤2.1：对时域序列组中的偶数序列进行抽取并乘以旋转参数ejπ/2构成N/2个偶数序列，时域序列组中的奇数序列进行抽取并取共轭构成N/2个奇数序列，得到其中一个N个序列的子载波序列组；步骤2.2：由时域序列组的奇数序列直接取共轭构成N/2个偶数序列，时域序列组中的偶数序列乘以一个旋转参数e-jπ/2构成N/2个奇数序列，得到另外一个N个序列的子载波序列组。进一步，将所述两个N个序列的子载波序列组按照序列位合并相加，得到需要的完整的映射序列，并向接收端进行发送。有益效果采用本专利技术的方法，具有以下几项优点:(1)本方法将设计变换后的两个序列符号映射至一组相邻的子载波上，因此它不会像方案1——方案4中的映射方案那样导致数据传输效率的降低；(2)本方法还可以使得接收端得到的序列信号在经过快速傅里叶变换之后，能够实现相邻子载波中的ICI干扰序列的相减抵消，从而获得良好的ICI抑制效果；(3)由于步骤二在经过交织映射与合并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高数据传输效率的抑制信号中相位旋转误差的方法，其特征在于：采用子载波交织映射，具体步骤如下：步骤一，发射端的序列发生器发送一组N个序列的子载波频域序列组，经过快速傅里叶反变换之后得到时域序列组；步骤二，将时域序列组采用旋转共轭进行交织映射后得到两个N个序列的子载波序列组，然后将两个序列组按位合并相加后发送到接收端；步骤三，接收端将接收到的加上噪声和频偏的信号序列组经过傅里叶变换后，以前后相邻子载波序列信号相减抵消ICI干扰序列，从而消除ICI干扰，得到接收序列信号。

【技术特征摘要】
1.一种高数据传输效率的抑制信号中相位旋转误差的方法，其特征在于：采用子载波交织映射，具体步骤如下：步骤一，发射端的序列发生器发送一组N个序列的子载波频域序列组，经过快速傅里叶反变换之后得到时域序列组；步骤二，将时域序列组采用旋转共轭进行交织映射后得到两个N个序列的子载波序列组，然后将两个序列组按位合并相加后发送到接收端；步骤三，接收端将接收到的加上噪声和频偏的信号序列组经过傅里叶变换后，以前后相邻子载波序列信号相减抵消ICI干扰序列，从而消除ICI干扰，得到接收序列信号。2.如权利要求1所述的高数据传输效率的抑制信号中相位旋转误差的方法，其特征在于：所述步骤二中具体交织映...

【专利技术属性】
技术研发人员：马天鸣，赵晓丽，江潇潇，张玉金，张立军，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31