[發明專利]適于FSC的GFDM系統MMSE接收方法及裝置

有效

• 申請號: 201710707346.9
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107682296B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 黃翔東;黎鳴詩;馬欣
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L27/38;H04L25/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李林娟

本發明公開了一種適于FSC的GFDM系統高效MMSE接收方法及裝置，包括以下步驟：利用信道矩陣的稀疏性和重復性、結合發射矩陣，計算信道矩陣與發射矩陣的乘積的共軛轉置矩陣；根據期望矩陣的準三對角排列結構、關于對角線對稱性質、以及關于反次對角線共軛對稱性質，結合共軛轉置矩陣逐次算出期望矩陣的各區域的元素值；計算期望矩陣的逆矩陣；根據逆矩陣、共軛轉置矩陣和接收到的信號計算輸出信號，通過QAM將輸出信號解映射獲得二進制符號，即最后獲得的接收信息。裝置包括：GFDM發送模塊、頻率選擇性信道和MMSE接收模塊。本發明考慮了信道衰落情況，符合實際需求，實現了頻率選擇性信道下GFDM系統低復雜度MMSE接收。

技術領域

本發明涉及多載波調制解調系統、信道分析、及接收機設計領域，尤其涉及一種適于FSC的GFDM系統MMSE接收方法及裝置。

背景技術

未來無線移動通信正朝著高傳輸速率，高頻譜利用率，低時延和靈活的帶寬重利用的趨勢發展。基于多載波的調制方式可以在物理層實現高速率傳輸，其中，作為主流的調制方式，正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)已被廣泛應用于電力系統(如電力線通信^[1])和無線通信系統(如無線局域網^[2]、第四代移動通信網絡^[3])。相比于傳統的單載波調制技術，OFDM頻譜利用效率更高。但是，下一代移動通信系統需要兼容更多場景，如機器通信(Machine Type Communication，MTC)^[4]、車載通信(vehicle-to-vehicle，V2V)^[5]、觸覺互聯網^[6]等，需要面臨大量信息的爆發式傳輸，但是OFDM難以滿足需求。此外，由于每個OFDM符號都需要插入一個循環前綴(Cyclic Prefix，CP)，會增加信號時延。因此OFDM不適用于低時延的應用場景，如物聯網^[7]。由于未來通信的可用帶寬有限，為了讓次用戶使用主用戶的空閑頻帶，未來移動通信調制波形要求帶外輻射盡可能低，以方便檢測空閑頻帶。然而，OFDM波形的帶外幅值較高，難以實現帶寬重利用。

相比較而言，由Fettweis提出的廣義頻分復用(Generalized FrequencyDivision Multiplexing，GFDM)^[8]可在很大程度上滿足以上提出的四方面需求。GFDM是廣義的OFDM，它繼承了重疊多載波調制技術的優點，可實現高速率傳輸。GFDM是基于塊結構的傳輸系統，每個符號包含若干個子載波和子符號，因此可靈活調整塊的大小，以適應低時延場景下的數據爆發式傳輸(如物聯網，機器通信等)。而且由于每個GFDM符號包含若干個子符號，若干個字符號才需要插入一個CP，因此GFDM所需CP數量遠小于OFDM，提高了頻譜利用率。此外，文獻^[9]指出，作為OFDM系統的推廣，GFDM系統可靈活選擇成形濾波器。有效的成形濾波器選擇可抑制系統的帶外輻射，因此GFDM的帶外輻射遠小于OFDM，適用于空閑頻帶的檢測與分配，并且不會對主用戶的傳輸產生干擾。而且，選擇高旁瓣衰減的成形濾波器，如升余弦(Raise Cosine，RC)濾波器、根升余弦(Root Raise Cosine，RRC)濾波器等，可以降低GFDM系統子載波干擾，使系統對同步誤差(特別是由于載波偏移引入的誤差)具有更高的魯棒性。以上這些性質表明，GFDM系統是一個適合第五代移動通信系統的調制解調方式。