[發明專利]一種基于非正交多址接入的通用濾波多載波系統

有效

• 申請號: 201811235249.5
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109257315B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 張明軒;繆巍巍;丁正陽;曾锃;張廈千;唐灝;黨建;吳夢婷;吳亮;張在琛
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司信息通信分公司;東南大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

本發明公開了一種基于非正交多址接入的通用濾波多載波系統，包括發射機和接收機。在發射端，每個用戶同時占用兩個子帶進行信息傳輸，即在相同子帶上同時發送兩個用戶的信號；在接收端，通過并行干擾消除技術對所有用戶的頻域接收信號同時進行均衡處理，以恢復出所有用戶發送的原始數據信息。相較于現有通用濾波多載波系統，本發明可以充分實現信道帶寬的頻率分集增益，具有性能優、時延低等優勢。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，特別涉及了一種基于非正交多址接入的通用濾波多載波系統。

背景技術

在能源互聯網中，大規模傳感器網絡需要支撐無處不在的采集、傳輸任務，新的電力服務和交易平臺需要更好的網絡質量保證。下一代移動通信網絡如何能夠滿足各種電力業務更高帶寬、極低延時、泛在連接的要求是亟待解決的問題。

作為新波形技術中的一種有效實現形式，通用濾波多載波(UFMC,UniversalFiltered Multi-Carrier)技術在一組連續的子載波上進行子帶濾波，是正交頻分復用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術和濾波器組多載波(FBMC,Filter Bank Multi-Carrier)技術的推廣，其有望取代OFDM成為未來通信系統物理層的候選波形。與OFDM相比，因為UFMC系統中引入了額外的子帶濾波，故可以通過移除循環前綴(CP,Cyclic Prefix)來增加系統的頻譜效率，降低時延。此外，通過設計性能優越的切比雪夫濾波器，UFMC可以有效降低帶外頻譜的旁瓣泄露，提高系統對抗載波間干擾的魯棒性。此外，較之FBMC，UFMC方案還可以有效降低濾波器的長度，使其適用于短距離突發通信。

未來的能源互聯網將具備采集、傳輸和處理大規模、分布式、多類型業務數據的能力，而現階段的電力無線專網還無法充分滿足電力業務寬帶、窄帶并存，海量終端接入，高可靠、低時延、低功耗等業務場景需求。因此，如何借鑒通用濾波多載波方案的設計思想，結合電力業務數據本身固有的特點，設計出滿足電力無線專網未來時延敏感業務以及高性能多用戶信號檢測的新波形方案，具有重要的經濟意義和科學研究價值，同時也面臨著諸多技術挑戰，亟需攻克。

發明內容

為了解決上述背景技術提出的技術問題，本發明旨在提供一種基于非正交多址接入的通用濾波多載波系統，降低時延的同時提升現有新波形傳輸方案的檢測性能。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案為：

一種基于非正交多址接入的通用濾波多載波系統，包括發射機和接收機，在發射端，每個用戶同時占用兩個子帶進行信息傳輸，即在相同子帶上同時發送兩個用戶的信號；在接收端，通過并行干擾消除技術對所有用戶的頻域接收信號同時進行均衡處理，以恢復出所有用戶發送的原始數據信息。

進一步地，在發射端，用戶i所占用的兩個子帶索引表示為i和j：

其中，m表示子帶的數目，則用戶i的發送信號x_i表示為：

其中，α表示用戶i在第i個子帶上分配的發送功率比例，1-α表示用戶i在第j個子帶上分配的發送功率比例，S_i表示用戶i的發送信號所組成的列向量，F_i、F_j分別表示第i個子帶、第j個子帶上的低通濾波器的系數所組成的Toeplitz矩陣，V_i、V_j分別表示第i個子帶、第j個子帶上的IDFT矩陣，即第i個子帶所包含的子載波索引在N點IDFT矩陣中所對應的列，N為子載波總數，N_i為第i個子帶所包含的子載波數目。

進一步地，在接收端，首先要對所有用戶的時域接收信號進行DFT操作，得到頻域接收信號：