【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及移动通信，适用于滤波正交频分复用(filtered-orthogonalfrequency division multiplexing,f-ofdm)系统。f-ofdm系统通过子带滤波器有效隔离了不同子带，使其能够实现不同子带的灵活配置和异步传输，以满足不同业务的多样化需求。但由于滤波器在时频域的非正交性以及不同子带参数配置的不同，f-ofdm系统不可避免地存在一定的固有干扰，为对此干扰进行有效抑制，本专利技术针对带外泄露(out-of-bandemission,oobe)和子带内干扰(inner-subband interference,inbi)这两类重要干扰，通过优化设计抗干扰联合预编码，不仅实现对oobe的有效抑制，还可以显著降低inbi的影响，提升了f-ofdm系统性能。
技术介绍
1、自2020年以来，第五代移动通信(the fifth generation of mobilecommunication,5g)系统已经取得了明显的进步，并逐渐步入商用应用，成为可以推进全球数字化及信息化发展的新引擎。但为进一步顺应通信技术和制造技术的高速发展，适应各种应用场景对移动通信系统不同传输要求的需要，众多从业人员已经开启第六代移动通信(the sixth generation ofmobile communication,6g)的研究。
2、得益于支持对不同场景的灵活参数配置及异步通信，由循环前缀正交频分复用(cyclic prefix-orthogonal frequency division mu
3、
4、
技术实现思路
1、为实现对f-ofdm系统干扰的有效抑制，本专利技术提出了一种抗干扰联合预编码设计方法，通过联合设计带外泄露(out-of-band emission,oobe)预编码和载波间干扰(inter-carrier interference,ici)预编码生成联合预编码矩阵，进而实现f-ofdm系统oobe和inbi的明显抑制，从而提升系统的误符号率(symbol error ratio,ser)。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、根据联合编码后f-ofdm的ser表达式，以联合预编码矩阵为优化变量，以ser为代价函数，以目标带外抑制频点处的频谱表达式功率期望值和预编码矩阵的总功率为约束条件，建立优化模型进行求解，得到联合预编码矩阵。在接收端，设计解码方法恢复出原始用户数据。包括以下步骤：
4、1)设计如下的联合预编码矩阵结构，将oobe预编码矩阵元素置于联合预编码矩阵的边缘，用于抵消发送信号的oobe，将ici预编码矩阵元素置于联合预编码矩阵的内部，用于inbi的抑制，得到联合预编码矩阵的表达形式。
5、2)根据f-ofdm系统的子载波信号干扰表达式，变换得到联合预编码之后的ser表达式，同时根据子载波频谱表达式，在子带频谱范围的左右两端共选取q个目标带外抑制频点，变换得到联合预编码之后各目标带外抑制频点处的频谱表达式。
6、3)根据步骤2)得到的表达式，以联合预编码矩阵为优化变量，以ser为代价函数，以目标带外抑制频点处的频谱表达式功率期望值和预编码矩阵的总功率为约束条件，建立约束优化模型。
7、4)将约束优化模型中的代价函数和约束条件进行转化，从而把联合预编码矩阵的复数域优化问题转化为实数域联合预编码向量的优化问题，最后利用数学优化工具求解。不失一般性，本专利技术的案例中采用逐次凸逼近(successive convex approximation,sca)方法得到预编码向量。
8、5)将步骤4)得到的实数预编码向量拆分组合为复数向量，并变换构成联合预编码矩阵，存储在发送端，用于发送数据的生成。
9、6)使用预先存储的联合预编码矩阵与子带中的频域用户数据相乘，得到频域发送数据。
10、7)在发送端，将步骤6)得到的频域发送数据加载到图1所示f-ofdm发射机部分进行处理并发射。
11、8)在接收端，根据联合编码矩阵的逆操作，设计解码方法从f-ofdm解调均衡后的频域接收信号恢复出原始的用户数据。不失一般性，本专利技术的案例中利用差分解码恢复用户数据。
12、进一步，结合附图1和附图2对上述步骤进行进一步说明。在所述步骤1)中，附图1给出了f-ofdm系统结合联合预编码方法的结构框图，在联合预编码流程中，联合预编码矩阵的设计流程如附图2所示。为保证联合预编码矩阵对于oobe和inbi都具有明显的抑制效果，将oobe预编码矩阵元素置于联合预编码矩阵的边缘，用于抵消发送信号的oobe，将ici预编码矩阵元素置于联合预编码矩阵的内部，用于inbi的抑制，进而构造出联合预编码矩阵的表达形式。不失一般性，本专利技术以编码效率为40/48的预编码矩阵进行说明，研究表明该编码效率下的联合预编码矩阵具有良好的干扰抑制效果。40/48编码效率的预编码矩阵表示为：
13、
14、其中，上标t表示矩阵非共轭转置操作，预编码矩阵t的大小为48×40。同时
15、
16、
17、公式表示ici预编码矩阵模块，矩阵的大小为44×40，公式表示oobe预编码矩阵模块，l取值范围为[1,4]。
18、在所述步骤2)中，首先计算联合预编码后的ser表达式。结合文献(chen h,hua j,wen j,et al.uplink interference analysis of f-ofdm systems under non-idealsynchronization[j].ieee transactions on vehicular technology本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于f-OFDM系统的抗干扰联合预编码方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于f-OFDM系统的抗干扰联合预编码方法，其特征在于：所述步骤1)中，为保证联合预编码矩阵对于OOBE和INBI都具有明显的抑制效果，将OOBE预编码矩阵元素置于联合预编码矩阵的边缘，用于抵消发送信号的OOBE，将ICI预编码矩阵元素置于联合预编码矩阵的内部，用于INBI的抑制，进而构造出联合预编码矩阵的表达形式。不失一般性，本专利技术以编码效率为40/48的预编码矩阵进行说明，研究表明该编码效率下的联合预编码矩阵具有良好的干扰抑制效果。40/48编码效率的预编码矩阵表示为：
3.如权利要求1所述的一种基于f-OFDM系统的抗干扰联合预编码方法，其特征在于：所述步骤2)中，首先得到预编码后期望信号和各干扰功率的表达式。由于推导方式的相似性，不失一般性，仅以期望信号功率表达式为例进行说明，将进行联合预编码之后的发送信号带入文献中的标量形式表达式，同时将表达式的标量形式转化为矢量形式，可以得到联合预编码后第m个子载波上的期望信号功率表达式为：p>
4.如权利要求1所述的一种基于f-OFDM系统的抗干扰联合预编码方法，其特征在于：所述步骤3)中，以联合预编码矩阵T为优化变量，以平均SER为代价函数，以目标带外抑制频点处的频谱表达式功率期望值和预编码矩阵的总功率为约束条件的约束优化模型可以表示为：
5.如权利要求1所述的一种基于f-OFDM系统的抗干扰联合预编码方法，其特征在于：所述步骤4)中，为实现该约束优化问题的求解，需要将关于预编码矩阵的优化问题转化为关于预编码向量的优化问题。将公式进行转化，即：
6.如权利要求1所述的一种基于f-OFDM系统的抗干扰联合预编码方法，其特征在于：所述步骤5)中，将预编码向量t的实部和虚部按照公式所示的表达式进行重组，得到预编码矩阵T，存储在发送端。
7.如权利要求1所述的一种基于f-OFDM系统的抗干扰联合预编码方法，其特征在于：所述步骤6)中，将矩阵T与频域用户数据相乘，得到预编码之后的频域发送数据Xi,s＝Td，Xi,s表示第i个子带中第s个符号的频域发送数据向量。
8.如权利要求1所述的一种基于f-OFDM系统的抗干扰联合预编码方法，其特征在于：所述步骤7)中，将步骤6)得到的频域发送数据向量加载到附图1所示的f-OFDM发射机部分，经过逆快速傅里叶变换、添加CP和子带滤波等一系列操作处理后进行发射。在接收端经过去除CP、匹配滤波和快速傅里叶变换后，得到第s个符号中第m个子载波上的频域接收信号表达式，表示为：
9.如权利要求1所述的一种基于f-OFDM系统的抗干扰联合预编码方法，其特征在于：所述步骤8)中，在接收端从频域接收信号Ri,s(m)中除掉干扰系数Λei,s(m)得到均衡后的接收信号Λei,s(m)一般可以通过信道估计方法获取。不失一般性，根据相邻子载波之间干扰系数的相似性，结合联合预编码矩阵中参数的特性，本专利技术采用一种复杂度较低的线性解码方式恢复出原信号，即差分解码方式。对于本专利技术中编码效率为40/48的联合预编码矩阵，利用内部44个均衡后的接收信号恢复出原信号，具体表示为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于f-ofdm系统的抗干扰联合预编码方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于f-ofdm系统的抗干扰联合预编码方法，其特征在于：所述步骤1)中，为保证联合预编码矩阵对于oobe和inbi都具有明显的抑制效果，将oobe预编码矩阵元素置于联合预编码矩阵的边缘，用于抵消发送信号的oobe，将ici预编码矩阵元素置于联合预编码矩阵的内部，用于inbi的抑制，进而构造出联合预编码矩阵的表达形式。不失一般性，本发明以编码效率为40/48的预编码矩阵进行说明，研究表明该编码效率下的联合预编码矩阵具有良好的干扰抑制效果。40/48编码效率的预编码矩阵表示为：
3.如权利要求1所述的一种基于f-ofdm系统的抗干扰联合预编码方法，其特征在于：所述步骤2)中，首先得到预编码后期望信号和各干扰功率的表达式。由于推导方式的相似性，不失一般性，仅以期望信号功率表达式为例进行说明，将进行联合预编码之后的发送信号带入文献中的标量形式表达式，同时将表达式的标量形式转化为矢量形式，可以得到联合预编码后第m个子载波上的期望信号功率表达式为：
4.如权利要求1所述的一种基于f-ofdm系统的抗干扰联合预编码方法，其特征在于：所述步骤3)中，以联合预编码矩阵t为优化变量，以平均ser为代价函数，以目标带外抑制频点处的频谱表达式功率期望值和预编码矩阵的总功率为约束条件的约束优化模型可以表示为：
5.如权利要求1所述的一种基于f-ofdm系统的抗干扰联合预编码方法，其特征在于：所述步骤4)中，为实现该约束优化问题的求...
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