【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，本专利技术通过优化设计带外泄露(out-of-band emission,oobe)线性预编码，生成消除子载波(cancellation carriers,ccs)信号，并同时优化设计子带滤波器，实现对oobe的有效抑制，进而降低对相邻子带的子带间干扰(inter-subband interference,itbi)，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 of mobile 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-
技术实现思路
1、为实现f-ofdm系统oobe的有效抑制，本专利技术提出了一种联合oobe线性预编码与子带滤波器的设计方法，通过联合设计使用ccs和优化子带滤波器，实现了f-ofdm子带oobe的明显降低，从而减小对相邻子带的itbi。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、根据目标带外抑制频点处的复合频谱向量表达式，以预编码矩阵和子带滤波器向量为优化变量，频谱表达式功率期望值为代价函数，建立优化模型进行求解，得到优化后的线性预编码矩阵和子带滤波器。在接收端，将均衡后的频域接收信号与预编码矩阵的广义逆矩阵相乘，进而恢复出用户数据，包括以下步骤：
4、1)根据f-ofdm系统的子载波频谱表达式，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，将ccs置于子带边缘子载波上，用户数据置于子带内部子载波上，计算添加ccs之后各目标带外抑制频点处的频谱表达式。
5、2)根据步骤1)得到的表达式，同时以预编码矩阵和子带滤波器向量为优化变量，以目标带外抑制频点处的频谱功率的期望值为代价函数，建立约束优化模型。
6、3)将约束优化模型中的代价函数和约束条件进行转化，由于步骤2)中所建立的优化模型高度非线性，不失一般性，本专利技术说明中采用把步骤2)中的优化问题转化为两个子问题以降低模型求解难度，即分别以预编码矩阵和子带滤波器向量为优化变量建立两个约束优化模型。
7、4)将步骤3)的两个约束优化模型进行进一步转化，从而把预编码矩阵的复数域优化问题转化为实数域预编码向量的优化问题，同时将子带滤波器向量从代价函数表达式中解耦出来，最后利用数学优化工具求解两个约束优化模型，得到优化后的预编码向量和子带滤波器向量。不失一般性，本专利技术案例采用交替优化方法进行求解。
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，并变换构成线性预编码矩阵，存储在发送端，用于包含ccs信号的发送数据的生成。计算预编码矩阵的广义逆矩阵，记为解预编码矩阵，并存储在接收端，用于用户数据段的恢复。
9、6)使用预先存储的线性预编码矩阵与子带中的频域用户数据相乘，得到加入ccs信号后的频域发送数据。
10、7)在发送端，将步骤6)得到的频域发送数据加载到附图1所示f-ofdm发射机部分进行处理并发射，其中的子带滤波操作采用步骤4)得到的子带滤波器。
11、8)在接收端，利用解预编码矩阵从f-ofdm解调均衡后的频域接收信号恢复出原始的用户数据。
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，附图1给出了f-ofdm系统结合oobe线性预编码方法的结构框图，在oobe预编码和子带滤波的操作中，预编码矩阵和子带滤波器联合设计流程如附图2所示。在所述步骤1)中，在f-ofdm系统中，子载波序号bi≤m≤ei上的信号频谱可以表示为xmκ′m(ω)。其中，bi表示第i个子带(下文中表示为sbi)中子载波的起始序号，ei表示sbi中子载波的截止序号，xm为子载波m上承载的用户信号，κ′m(ω)＝κm(ω)ftx(ω)，
13、
14、以及
15、
16、公式(1)中ni为sbi的傅里叶变换尺寸，为sbi的循环前缀(cyclic prefix,cp)长度。公式(2)物理意义为发射端子带滤波器的频率响应，dtft表示离散时间傅里叶变换(discrete-time fourier transform,dtft)，lf表示子带滤波器的长度。
17、选择靠近sbi两侧的q个频点作为目标带外抑制频点。在f-ofdm系统中，相邻子带之间的子载波间隔可能并不完全相同，理论上可以选择任何过采样率的带外频点作为目标带外抑制频点。不失一般性，本专利技术以sbi的子载波间隔是相邻子带的两倍为例进行说明，故采用两倍的过采样率，即只选择sbi外整数个1/2倍子载波间隔处的频点为目标带外抑制频点，研究表明具有良好的效果。则在两倍过采样下，左侧频点序号为：[2bi-(q-1),…,2bi-3,2bi-1]，右侧频点序号为：[2ei+1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种f-OFDM系统的联合OOBE预编码与子带滤波器设计方法，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f-OFDM系统的联合OOBE预编码与子带滤波器设计方法，其特征在于：所述步骤1)中，在f-OFDM系统中，子载波序号Bi≤m≤Ei上的信号频谱可以表示为xmκ′m(ω)。其中，Bi表示第i个子带(下文中表示为SBi)中子载波的起始序号，Ei表示SBi中子载波的截止序号，xm为子载波m上承载的用户信号，κ′m(ω)＝κm(ω)FTx(ω)，
3.如权利要求1所述的一种f-OFDM系统的联合OOBE预编码与子带滤波器设计方法，其特征在于：所述步骤2)中，将CCs约束为用户数据的线性变化，即g满足：
4.如权利要求1所述的一种f-OFDM系统的联合OOBE预编码与子带滤波器设计方法，其特征在于：所述步骤3)中，为了降低模型求解难度，可以需要将该约束优化模型进行转化，比如可以把原问题P0分解为分别以预编码矩阵和子带滤波器向量为优化变量的约束优化模型。在上述约束条件中，第一个约束条件只与优化变量A有关，其他约束条件只与优化变量
5.如权利要求1所述的一种f-OFDM系统的联合OOBE预编码与子带滤波器设计方法，其特征在于：所述步骤4)中，为实现对公式和公式(15)的求解，还需要对其进行进一步的转化。首先对公式中的代价函数进行进一步化简，可以得到：
6.如权利要求1所述的一种f-OFDM系统的联合OOBE预编码与子带滤波器设计方法，其特征在于：所述步骤5)中，将预编码向量a′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A，再根据预编码矩阵A中的元素，结合(Ei-Bi+1-M)×(Ei-Bi+1-M)大小的单位阵，得到子带数据变换矩阵T，即：
7.如权利要求1所述的一种f-OFDM系统的联合OOBE预编码与子带滤波器设计方法，其特征在于：所述步骤6)中，将矩阵T与频域用户数据相乘，得到在子带中添加CCs之后的频域发送数据Xi,s＝Td，其中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f-OFDM系统的联合OOBE预编码与子带滤波器设计方法，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，其中在子带滤波操作中，采用步骤4)得到的子带滤波器。在接收端经过去除CP、匹配滤波和快速傅里叶变换后，可以得到第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f-OFDM系统的联合OOBE预编码与子带滤波器设计方法，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。然后将均衡后的频域接收信号构成的信号向量与解编码矩阵T+相乘，恢复出原始的用户数据。
...【技术特征摘要】
1.一种f-ofdm系统的联合oobe预编码与子带滤波器设计方法，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f-ofdm系统的联合oobe预编码与子带滤波器设计方法，其特征在于：所述步骤1)中，在f-ofdm系统中，子载波序号bi≤m≤ei上的信号频谱可以表示为xmκ′m(ω)。其中，bi表示第i个子带(下文中表示为sbi)中子载波的起始序号，ei表示sbi中子载波的截止序号，xm为子载波m上承载的用户信号，κ′m(ω)＝κm(ω)ftx(ω)，
3.如权利要求1所述的一种f-ofdm系统的联合oobe预编码与子带滤波器设计方法，其特征在于：所述步骤2)中，将ccs约束为用户数据的线性变化，即g满足：
4.如权利要求1所述的一种f-ofdm系统的联合oobe预编码与子带滤波器设计方法，其特征在于：所述步骤3)中，为了降低模型求解难度，可以需要将该约束优化模型进行转化，比如可以把原问题p0分解为分别以预编码矩阵和子带滤波器向量为优化变量的约束优化模型。在上述约束条件中，第一个约束条件只与优化变量a有关，其他约束条件只与优化变量f有关，因此两个约束优化模型可以分别表示为：
5.如权利要求1所述的一种f-ofdm系统的联合oobe预编码与子带滤波器设计方法，其特征在于：所述步骤4)中，为实现对公式和公式(15)的求解，还需要对其进行进一步的转化。首先对公式中的代价函数进行进一步化简，可以得到：
6.如权利要求1所述的一种f-o...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。