一种基于分组滤波的数能一体化波形设计制造技术

本发明专利技术提供一种基于分组滤波的数能一体化波形设计，包括以下步骤：建立通用滤波多载波系统模型：（1）将子载波分组并进行IDFT变换得到得到IDFT序列；（2）将IDFT序列经过FIR滤波器处理得到离散序列

【技术实现步骤摘要】
一种基于分组滤波的数能一体化波形设计
本专利技术涉及一种数能一体化通信网络处理方法，尤其是涉及一种基于分组滤波的数能一体化波形设计。
技术介绍
基于射频信号的能量传输有两个基本的认识，一个是恒定的正弦波信号有着更好的传输性能，另一个是能量的接收具有非线性的特点。通常来说，如果想要提高信号的能量传输效率，最直接的方法就是在信号中以某种方式加入恒定的正弦波信号。但是对于OFDM这种这种波形，轻微的频率偏移都会对导致信号的解调能力变差。高功率的子载波对相邻的低功率子载波的影响尤为严重。如果信号能提前过滤掉带外信号，那么这将大大提高系统的稳定性。而数能一体化网络的主要运用场景为物联网，这些节点对通信需求并不高。这也就意味着如果采用加入恒定正弦波信号的波形，分配在恒定正弦波上的功率会远多于用于通信的信号。这时整个系统的稳定性相当的低。如果能对这两组信号先进行滤波再发送出去，那么会大大提高系统的信息传输性能。而且更进一步，为了保证不同频谱上的信号互补干扰，常用波段之间都还有一定规模不大的空闲波段。这块频谱对信号传输利用价值不高，但是却可以安插零散的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分组滤波的数能一体化波形设计，包括以下步骤：/nS1：建立通用滤波多载波系统模型：(1)将子载波分组并进行IDFT变换得到得到IDFT序列；(2)将IDFT序列经过FIR滤波器处理得到离散序列S[n]；(3)将离散序列S[n]进行D/A转化，得到基带信号；(4)将基带信号搬移到设定频率f

【技术特征摘要】
1.一种基于分组滤波的数能一体化波形设计，包括以下步骤：
S1：建立通用滤波多载波系统模型：(1)将子载波分组并进行IDFT变换得到得到IDFT序列；(2)将IDFT序列经过FIR滤波器处理得到离散序列S[n]；(3)将离散序列S[n]进行D/A转化，得到基带信号；(4)将基带信号搬移到设定频率f0上，得到输出信号；
S2：确定需检测的能量使用模型，并根据能量使用策略分析优选信号：(1)基于UMFC的调制信号的分析；(2)基于UMFC的非调制信号的分析；(3)基于UMFC的混合调制信号的分析；(4)基于UMFC的OFDM信号的分析；
S3：将上述信号用等效电流表示后，分析能量使用模型适用的信号；
S4：对具体的场景进行建模并优化求解。


2.根据权利要求1所述的基于分组滤波的数能一体化波形设计，其特征在于：步骤S1中的(1)中，假设一共有N个子载波，同时将这N个子载波分为B个连续的子载波组，每个子载波组使用Ki来表示；如果假设每个子载波组有NB个子载波，则Ki＝(i-1)NB,…,iNB-1，设第i个子载波组的符号为X(k),k∈Ki，其经过N点IDFT得到IDFT序列si[n]。



此时得到了第i个子载波组的IDFT序列，n表示任意离散点。


3.根据权利要求2所述的基于分组滤波的数能一体化波形设计，其特征在于：步骤S1中的(2)中，针对第i个子载波组的FIR滤波器为fi[n]，其长度为L，且fi[n]是由f1[n]平移到对应第i个子载波组的中心频率得到，将所有经过FIR滤波器的子载波组相加得到最后需要发送的离散序列S[n]



公式中，参数B是指上述的B个连续的子载波，l指子载波组中某一个子载波，其中*为卷积运算符。


4.根据权利要求3所述的基于分组滤波的数能一体化波形设计，其特征在于：步骤S1中的(3)中，D/A转化是将离散序列S[n]通过一个低通滤波器，也就是内插sinc信号，具体的来说就是在每个离散点乘上一个sinc信号然后相加；
D/A转化后的信号可以表示为



公式中，c是指任意参数，N是指N个子载波，tc是指离散点之间的距离，t-ctc是指内插函数中的某一点，t是指任意离散点。
其中，其中h(t)表示内插的波形，在这考虑其频域信号是一个完美的低通滤波器，



H(jw)是指频响函数，j是复数中的虚数单位，w表示角速度；
即可以得到h(t)的时域表达式：



公式中，ωc是指h(t)角速度，表示采样速率，其中tc直接反应的是离散点之间的距离。


5.根据权利要求4所述的基于分组滤波的数能一体化波形设计，其特征在于：设定频率f0对应的角速度为ω0,得到最后的发射信号为：



信号从发射端到接收端衰落描述为信道衰落每个子信道的信道衰落则从天线接收到的接收信号为：



第i个子载波组的FIR滤波器为fi[n]，其长度为L；
假设信号存在能量分割比ρ，即有ρ比例的信号被用于解调，则接收机接收到的信号在经过频谱搬移之后为：



此时对这部分信号以速率ωc/(2π)进行采样，然后将末端补零得到y[n]，其长度为N+L-1；
对y[n]做2N点DFT(有限长序列的离散傅里叶变换)得到



考虑公式(2)和(8)并结合DFT的性质，有



其中和Fi[k]分别是si[n]和fi[n]的2N点DFT变化；而si[k]是Xi[k]的IDFT，Xi[k]是一个子载波组；则可以得到和Xi[k]的关系：



m、k是任意参数；
显然只有偶数项有效，只需要舍弃奇数项就得到有用的数据符号；
但是由式(9)可知接收的信号Y[k]含有滤波器Fi[k]，在整个系统中，滤波器应该是双方已知的，因此可以得到



公式中：X[K]是指输入的信号；
Y[2k]、Fi[2k]分别表示对应的偶数项；
因此，在理想信道条件下，接收端可以无失真的恢复出发送数据，即根据香农公式可以得到信号最后的信道容量R为



其中表示来自天线和解调的AWGN白噪声，N是指N个子载波，X(i)是指第i个子载波组，为随机信号产生的信道衰落。


6.根据权利要求5所述的基于分组滤波的数能一体化波形设计，其特征在于：由于D/A转化这个过程对信号恢复的失真以及滤波器的采用，信号不具有均值为0的特性，因此只考虑截取2阶



id(t)表示等效电流，
其中其中is表示二极管反向饱和电流,vt表示热电压，nf为一个修正参数，vd(t)为二极管两端压降，Rant表示串联电阻，i＝0，1，2…∞，A[yi(t)]表示信号yi(t)的信号期望，yi(t)表示接收信号；
将(7)带入公式(13)可以有等效电流id(t)：



A[yi(t)]表示信号yi(t)的信号期望，表示随机信号的随机信号期望。


7.根据权利要求6所述的基于分组滤波的数能一体化波形设计，其特征在于：步骤S2中，假设数据符号只有实数值，即对于一个符号间隔内X(k)＝Akxk，它与式(11)中的xk满足独立同分布，CSCG(循环对称复高斯)分布的随机信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：于秦，徐桂琼，余俊良，杨鲲，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51