【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信，具体涉及一种无cp-ofdm信号外推均衡与实现方法。
技术介绍
1、正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing，ofdm)技术利用子载波间的正交性减少了多载波系统中子载波间的间隔，从而提升了频谱效率。为了避免信道中的多径衰落引起的码间串扰(inter-symble interference,isi)，传统的ofdm系统利用子载波的周期性，复制符号尾部的一部分作为循环前缀(cyclic prefix,cp)。cp在对抗isi的同时，也保证了一个fft窗口内的符号具有循环卷积特性，大大简化了均衡器的设计。一般来说，cp的持续时间需要大于多径信道时延扩展，否则ofdm符号依然会受到isi的影响。在5g nr标准中，cp的开销被设计为短ofdm符号长度的7.0％，长ofdm符号的10.2％，在一些特殊长时延扩展场景下甚至达到25.0％。也就是说，传统ofdm系统在发送机需要额外的时域资源提供给cp，以使接收机避免isi，这样做的代价就是降低了频谱效率，同时浪费了发射机的功率。
2、已经有大量的研究着手解决cp引起的频谱效率降低问题，同时保证通信质量。而解决方案一般可以分为如下四类：
3、一、在接收机抑制多径的时延扩展，使信道的冲激响应快速衰落，从而使发射机可以设计更短的cp对抗多径衰落；
4、二、在cp的长度不足以对抗isi时，通过干扰抑制算法降低残留的isi，恢复子载波间的正交性；
5、三、通过反馈给发射机信
6、四、完全去除cp，接收机从受到isi干扰的接收信号中做出正确的判决。
7、可以看出，第四类方法可以最大程度的去除cp冗余，极大提升系统的频谱效率，发射机也可以大大降低发射功率，但是需要更困难的接收机设计。目前已经提出了数种无cp-ofdm系统，主要思想是通过信道状态信息(channel state information,csi)恢复信号或者通过编码手段从误码中进行纠错，前者主要面临对csi敏感以及恢复算法精度不高的问题，后者则牺牲了编码效率。
8、综上所述，现有解决方案要么仍然需要基于cp来实现，这种解决方案并不能彻底解决频谱效率降低、发射机功率浪费的问题；要么不基于cp来实现，但却带来了新的问题。因此，提出一种新的方法解决传统ofdm系统的频谱效率低、发射机功率浪费的问题是十分必要的。
技术实现思路
1、本专利技术解决了为避免码间串扰，传统ofdm系统存在频谱效率降低且浪费发射机功率的问题，而提出了一种无cp-ofdm信号外推均衡与实现方法。
2、本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案是：
3、一种无cp-ofdm信号外推均衡与实现方法，所述方法具体包括以下步骤：
4、在发送端
5、步骤一、将经过星座映射后的第i组数据块记为si，p是第i组数据块si中包含的符号个数，si(n)是第i组数据块si中的第n个符号；
6、对si进行p点的ifft得到时域数据si，si(n)是时域数据si中的第n个符号；
7、步骤二、对时域数据si进行并串转换，再对并串转换结果进行数模转换，生成基带模拟信号si(t)；
8、步骤三、对基带模拟信号si(t)上变频，得到射频信号并将射频信号发送至无线信道中；
9、在接收端
10、步骤四、接收机对接收的模拟信号进行下变频，得到基带模拟信号xi(t)；
11、步骤五、对基带模拟信号xi(t)进行模数变换，再对模数变换后的信号进行过采样，得到基带数字信号xi(n′)是基带数字信号xi中的第n′个符号；
12、步骤六、基带数字信号xi经过串并转换后进入带限信号外推均衡器进行处理，得到解调信号是解调信号中的第n′个符号；
13、步骤七、从中抽取p个数据作为最终判决输出
14、抽取方式为：
15、
16、
17、进一步地，所述时域数据si中的第n个符号si(n)为：
18、
19、其中，e是自然对数的底数，j是虚数单位。
20、进一步地，所述基带模拟信号si(t)为：
21、
22、其中，δf是子载波间隔，tn是奈奎斯特采样频率，满足1/δf＝ptn。
23、进一步地，所述基带模拟信号xi(t)为：
24、xi(t)＝si(t)*h(t)+w(t)
25、其中，si(t)*h(t)表示si(t)与h(t)的卷积，h(t)是多径信道的冲激响应，w(t)是信道中的噪声；
26、
27、其中，表示多径增益，且服从瑞利分布，表示多径的随机相位，且服从[0,2π]上的均匀分布，δ(t)表示狄拉克函数，ts是过采样频率，ts/tn＝b，b是过采样倍数，l是在ts采样频率下信道的多径数。
28、进一步地，所述xi(n′)为：
29、
30、其中，n是总采样点数，n＝bp，是以频率ts过采样后的发射端基带信号的表示，m＝0,1,…,n-1，w(n′)是以频率ts过采样后的信道中噪声的表示，h(m-n′)是以频率ts过采样后的多径信道冲激响应的表示。
31、进一步地，所述过采样后的发射端基带信号的表示为：
32、
33、进一步地，所述带限信号外推均衡器的工作过程为：
34、步骤六一、基带数字信号xi经过选择矩阵t得到txi；
35、其中，t是对角矩阵，且t＝diag([01×(l-1),11×(n-l+1)])，01×(l-1)是一个长度为l-1的全0向量，11×(n-l+1)是一个长度为n-l+1的全1向量，diag(·)表示对向量的对角化；
36、并初始化迭代次数q＝0；
37、步骤六二、对xi进行fft变换得到信号是信号中的第n′个符号；
38、
39、其中，表示n点fft操作；
40、步骤六三、对做均衡处理，得到均衡结果其中，he为均衡矩阵，是he的逆矩阵；
41、步骤六四、根据当前迭代次数对均衡结果进行软判决处理，得到判决结果是中的第n′个符号；
42、步骤六五、判断是否达到设置的最大迭代次数imax；
43、若未达到，则令q＝q+1，继续执行步骤六六；
44、若达到，则将最后一次迭代得到的判决结果作为解调信号；
45、步骤六六、对判决结果进行反均衡，得到反均衡结果
46、步骤六七、对反均衡结果做ifft变换，得到ifft变换结果是中的第n′个符号；
47、
48、其中，表示ifft变换；
49、步骤六八、将txi与反馈信号相加，再对相加结果本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无CP-OFDM信号外推均衡与实现方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种无CP-OFDM信号外推均衡与实现方法，其特征在于，所述时域数据si中的第n个符号si(n)为：
3.根据权利要求2所述的一种无CP-OFDM信号外推均衡与实现方法，其特征在于，所述基带模拟信号si(t)为：
4.根据权利要求3所述的一种无CP-OFDM信号外推均衡与实现方法，其特征在于，所述基带模拟信号xi(t)为：
5.根据权利要求4所述的一种无CP-OFDM信号外推均衡与实现方法，其特征在于，所述xi(n′)为：
6.根据权利要求5所述的一种无CP-OFDM信号外推均衡与实现方法，其特征在于，所述过采样后的发射端基带信号的表示为：
7.根据权利要求6所述的一种无CP-OFDM信号外推均衡与实现方法，其特征在于，所述带限信号外推均衡器的工作过程为：
8.根据权利要求7所述的一种无CP-OFDM信号外推均衡与实现方法，其特征在于，所述软判决处理的具体过程为：
9.根据权
10.根据权利要求8所述的一种无CP-OFDM信号外推均衡与实现方法，其特征在于，所述均衡矩阵He为：
...【技术特征摘要】
1.一种无cp-ofdm信号外推均衡与实现方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种无cp-ofdm信号外推均衡与实现方法，其特征在于，所述时域数据si中的第n个符号si(n)为：
3.根据权利要求2所述的一种无cp-ofdm信号外推均衡与实现方法，其特征在于，所述基带模拟信号si(t)为：
4.根据权利要求3所述的一种无cp-ofdm信号外推均衡与实现方法，其特征在于，所述基带模拟信号xi(t)为：
5.根据权利要求4所述的一种无cp-ofdm信号外推均衡与实现方法，其特征在于，所述xi(n′)为：
...
【专利技术属性】
技术研发人员：沙学军，石珂，刘丽哲，李勇，房宵杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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