基于预编码的恒包络单载波正交频分复用系统技术方案

本发明专利技术属于无线通信技术领域，具体的说涉及一种基于预编码的恒包络单载波正交频分复用系统。在本发明专利技术的所提的方法中，对传统的恒包络正交频分复用波形进行了改进，通过加入预编码模块与离散傅里叶变换，并结合宽线性奈奎斯特定理，从而大大降低了波形的带外溢出。本发明专利技术提供的方案相比于传统的单载波正交频分复用波形而言，能够在保证恒包络的前提下，带外溢出、误码率与误块率性能相近；该方案在窄带物联网场景下具有作为上行波形的潜力，在未来的超大规模机器类型通信，非地面网络通信中具有应用前景。具有应用前景。具有应用前景。

【技术实现步骤摘要】
基于预编码的恒包络单载波正交频分复用系统


[0001]本专利技术属于无线通信
，具体的说涉及一种基于预编码的恒包络单载波正交频分复用系统。

技术介绍

[0002]近来，一种新的无线通信系统——恒包络正交频分复用(Constant Envelope
‑
Single Carrier
‑
Orthogonal Frequency
‑
Division Multiplexing，CE
‑
SC
‑
OFDM)被提出，其关键思想是在传统单载波正交频分复用的基础上，加上相位调制，以实现其恒包络的特性，从而进一步降低单载波正交频分复用系统(Single Carrier
‑
Orthogonal Frequency
‑
Division Multiplexing，SC
‑
OFDM)的峰值平均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)。此外，结合宽线性奈奎斯特定理(Widely
‑
Linear Nyquist Criteria，WLNC)，在CE
‑
SC
‑
OFDM进一步加入频域预编码技术，可以进一步提高频谱效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的，针对CE
‑
SC
‑
OFDM系统，结合了WLNC，加入了频域预编码模块，提出了一种基于预编码的CE
>‑
SC
‑
OFDM系统，使得新系统对比基于0.28滤波器的Pi/2
‑
BPSK的SC
‑
OFDM在保持恒包络特性的前提下，带外溢出与误码率(Bit
‑
Error Ratio，BER)一致。
[0004]本专利技术的技术方案为：
[0005]基于预编码的恒包络单载波正交频分复用系统，包括：
[0006]发射端：
[0007]将要发送的比特流通过PAM调制后得到长度为M0的列向量s
M
，即获得要传输的log2(M0M)比特的信息，M是调制阶数；
[0008]将列向量s
M
进行角度为Φ的相位旋转，得到其中，的第i个点表示为，i＝0,1,...,M0‑
1：
[0009][0010]将得到的进行DFT变换，其中DFT变换矩阵的第i行第j列表示为：
[0011][0012]经过DFT变换得到长度为L0的向量对进行预编码得到其中s
T
为长度为L0的预编码向量；其中相位旋转角度Φ与预编码向量s
T
满足：
[0013][0014][0015][0016]将信号S0通过插0扩展为长度为L1的信号S1，随后将信号S1进行共轭对称得到信号S：
[0017][0018]信号S经过OFDM调制和相位调制后得到发送信号进行发送；
[0019]接收端：
[0020]对接收信号采用极大似然检测，具体的：
[0021]定义循环前缀长度大于信道多径长度，去掉循环前缀后接收信号的频域相应为：
[0022]R＝HY+W
[0023]其中H为信道频域响应，且接收端已知，Y为频域发射信号，W为方差是N0的高斯白噪声；极大似然检测方式为：
[0024][0025]其中Ω为所有信号s
M
经过调制后的备选空间。
[0026]本专利技术的有益效果为：对传统的恒包络正交频分复用波形进行了改进，通过加入预编码模块与离散傅里叶变换，并结合宽线性奈奎斯特定理，从而大大降低了波形的带外溢出。本专利技术提供的方案相比于传统的单载波正交频分复用波形而言，能够在保证恒包络的前提下，带外溢出、误码率与误块率性能相近；该方案在窄带物联网场景下具有作为上行波形的潜力，在未来的超大规模机器类型通信，非地面网络通信中具有应用前景。
附图说明
[0027]图1是基于预编码的CE
‑
SC
‑
OFDM的发射机框图；
[0028]图2是基于预编码的CE
‑
SC
‑
OFDM与传统CE
‑
OFDM，OFDM，DFT
‑
s
‑
OFDM系统功率谱对
比；
[0029]图3是同频谱效率下基于预编码的CE
‑
SC
‑
OFDM与OFDM，DFT
‑
s
‑
OFDM在EVA信道下误码率对比；
[0030]图4是同频谱效率下采用0.5码率的LDPC编码的基于预编码的CE
‑
SC
‑
OFDM与DFT
‑
s
‑
OFDM在EVA信道下误块率对比；
具体实施方式
[0031]下面结合附图，详细描述本专利技术的技术方案：
[0032]基于WLNC的CE
‑
SC
‑
OFDM系统发射机如图1所示，收发两端均为1根天线。在发射机端，比特流被映射成M
‑
PAM符号，长度为M0的列向量s
M
，即传输log2(M0M)比特的信息。随后进行角度旋转，得到其中，的第i个点可以表示为：
[0033][0034]随后，将得到的进行DFT变换，其中DFT变换矩阵的第i行第j列表示为：
[0035][0036]得到长度为L0的向量随后，对得到的信号进行预编码，可以表示为其中s
T
为长度为L0的预编码向量。
[0037]上式中信号的长度L0应该大于等于M0，否则接收端无法准确进行接受。但根据宽线性奈奎斯特定理，若相位旋转角度Φ与预编码向量s
T
满足如下形式：
[0038][0039][0040][0041]则可以使得M0满足0.5M0≤L0≤M0，且收端可以进行无损检测。
[0042]将处理后的信号进行CE
‑
OFDM调制，具体为先进行子载波映射，即将信号S0通过插0扩展为长度为L1的信号S1。随后将信号进行共轭对称，过程可以表示为：
[0043][0044]信号S的长度为L＝2L1+2。上述步骤的目的是为了使得OFDM调制，即进行IFFT变换时得到实数信号s，从而使得相位调制后的信号l＝0.1，...，L
‑
1为恒包络信号，其中，C
N
为归一化常数，其大小为s的平均能量，A为信号能量。
[0045]对于接收端，采用极大似然检测(Maximum Likelihood Detection，MLD)。具体的，假设循环前缀(Cyclic Prefix，CP)长度大于信道多径长度，去掉CP后接收信号的频域相应为
[0046]R＝HY+W
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于预编码的恒包络单载波正交频分复用系统，其特征在于，包括：发射端：将要发送的比特流通过PAM调制后得到长度为M0的列向量s
M
，即获得要传输的log2(M0M)比特的信息，M是调制阶数；将列向量s
M
进行角度为Φ的相位旋转，得到其中，的第i个点表示为，i＝0,1,...,M0‑
1：将得到的进行DFT变换，其中DFT变换矩阵的第i行第j列表示为：经过DFT变换得到长度为L0的向量对进行预编码得到其中s
T
为长度为L0的预编码向量；其中相...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦睿，肖悦，但黎琳，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：