[發(fā)明專利]一種基于選擇映射的通用濾波多載波方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811623860.5
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109474412B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏山林;李輝;張文杰;韓剛;王偉光
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H04L5/00
• 分類號: H04L5/00;H04L27/26
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發(fā)明提供了一種基于選擇映射的通用濾波多載波方法，將子載波劃分為B個子帶，將每一個子帶擴(kuò)展為U個不同的候選子帶，對于候選數(shù)子帶，每個候選子帶都乘以一組隨機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)因子，用一個FIR濾波器對每一個子帶的子載波進(jìn)行濾波，發(fā)送端候選子帶中選出峰均功率比最小的一個子帶進(jìn)行傳輸，子帶中選出的B個子帶中的傳輸信號在時域進(jìn)行疊加后形成新的發(fā)送信號，對接收信號進(jìn)行快速傅里葉變換，去除干擾信號，通過線性均衡的方法從接收信號中直接恢復(fù)出發(fā)送信號，均衡后的信號進(jìn)行旋轉(zhuǎn)因子的反操作，即可重構(gòu)原始的發(fā)送信號。本發(fā)明的PAPR性能得到有效改善，具有一定的工程應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種通用濾波多載波方法。

背景技術(shù)

4G時代，LTE-Advanced的商用化基本滿足了人們對于語音、視頻、網(wǎng)絡(luò)等多元傳輸?shù)男枨螅瑯O大地豐富了人們?nèi)找嬖鲩L的精神文化生活。但是隨著圖像分辨率不斷提高和用戶在線時長的增加，移動數(shù)據(jù)流量以指數(shù)形式爆發(fā)增長，海量物聯(lián)設(shè)備不斷涌現(xiàn)，以及全新的應(yīng)用場景不斷出現(xiàn)，例如：全息投影、無人駕駛、機(jī)器人、人工智能、增強(qiáng)現(xiàn)實以及移動社交等。現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿足未來通信的需求，在此背景下5G應(yīng)運(yùn)而生。和4G的單一應(yīng)用場景不同，IoT和M2M通信將成為5G通信的主要驅(qū)動力，換句話說，也就是5G將主要解決多場景下面臨的性能挑戰(zhàn)問題。5G技術(shù)需綜合考慮峰值速率、頻譜效率、網(wǎng)絡(luò)能效以及延遲等多技術(shù)指標(biāo)，有效地支持多種類型業(yè)務(wù)，并滿足大容量、多接入、高移動性、高傳輸速率和低時延的特性。

OFDM以其抗多徑衰落，較低的復(fù)雜度以及無縫融合多天線技術(shù)的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于LTE、WiMAX、WIFI、HIPERLAN/2、DVB、ADSL等多種有線和無線場合。但是較高的峰值功率和帶外輻射、嚴(yán)格的時間同步限制了載波聚合的非連續(xù)頻譜，而更加寬松的同步和局部化的頻譜特性將是未來無線網(wǎng)絡(luò)的物理層最主要的需求之一，這也使得IMT-2020需要尋求更加多元的傳輸技術(shù)。廣義的頻分復(fù)用技術(shù)(GFDM)引起了學(xué)者們的關(guān)注，由于僅對一組符號使用一個循環(huán)前綴(CP)，而不是對每個符號使用CP,GFDM相比于OFDM具有更高的帶寬效率。可變的濾波器設(shè)計以及信號的稀疏特性使GFDM對同步誤差具有魯棒性，更適合于頻譜碎片化的交互場景。但是，使用大尺寸FFT和連續(xù)干擾消除(SIC)算法造成接受端的高復(fù)雜性和解碼延遲。非正交的波形設(shè)計也使GFDM和FBMC面臨著同樣的困境：復(fù)雜的導(dǎo)頻設(shè)計以及不兼容多天線技術(shù)。

經(jīng)過前幾代通信技術(shù)的發(fā)展，eMBB的需求已得到基本滿足，但是滿足uRLLC和mMTC通信場景的無線技術(shù)并沒有得到足夠發(fā)展。也就是說研究滿足IoT和M2M通信的小包傳輸?shù)蜁r延無線傳輸技術(shù)顯得尤為迫切。而UFMC正是滿足這種需求的一種新的濾波傳輸機(jī)制。通過把整個頻帶劃分為若干組子帶，對每組子帶的載波進(jìn)行濾波處理，UFMC降低了濾波器的長度和帶外功率。采用QAM的調(diào)制方式，和MIMO技術(shù)無縫銜接，非常適合短上行鏈路突發(fā)通信或低延遲通信。但是，較高的PAPR影響了UFMC的能效效率，也不符合5G綠色通信的要求。

多載波系統(tǒng)中PAPR問題的傳統(tǒng)解決方案是降低非線性功率放大器的工作點，這種方法通常導(dǎo)致顯著的功率效率損失。為解決這個問題，許多研究人員提出來了不同的方案。比如：限幅法(ACF)、星座圖擴(kuò)展法(ACE)、選擇性映射法(SLM)和部分傳輸序列法(PTS)。其中，SLM吸引了大量學(xué)者的關(guān)注，因它較好的性能和沒有干擾和失真的特性。雖然OFDM的PAPR已被熟知，但是UFMC的PAPR研究卻沒有得到足夠的重視。根據(jù)目前查閱文獻(xiàn)的情況，只有W RONG提出了一種低復(fù)雜度的PTS(LC-PTS)UFMC用來降低系統(tǒng)的PAPR，遺憾的是系統(tǒng)性能有所下降。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于選擇映射的通用濾波多載波方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：

(1)在發(fā)送端，首先根據(jù)載波數(shù)劃分子帶，將總數(shù)為N的子載波劃分為B個子帶；