[发明专利]时变正交频分复用多载波调制系统及调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及多载波调制技术，特别涉及一种时变正交频分复用多载波调制系统（TV-OFDM）。

背景技术

正交频分复用（OFDM）是最具代表性的多载波调制技术，和单载波调制相比，OFDM调制系统具有抗干扰能力强的优点，特别对无线信道中由于多径传输而引起的频率选择性衰减具有明显的抵抗能力，因此OFDM技术被目前几乎所有的无线通信标准选为唯一的调制方案，是第4代无线宽带网标准LTE中的核心技术。除了无线通信外，OFDM技术还被广泛应用于广播式的音频和视频领域，以及有线通信系统中，比如非对成数字用户环线（ADSL）、数字视频广播（DVB）、高清晰度电视（DVB）以及无线局域网（WLAN）等系统。

目前使用的OFDM多载波调制技术属于非时变OFDM调制技术，也就是说其子载波数，或者说FFT变换的点数在通信过程中是固定不变的。固定子载波数的OFDM系统具有实现简单的优点，因为FFT的长度是固定不变的。但是，非时变OFDM具有一些固有的缺陷，比如功率峰均比（PAPR）值高，时间频率分辨率低等。PAPR值高意味着终端设备的功耗加大，而时频分辨率低意味着在系统的传输效率和质量降低。时频分辨率指的是不同时间端的频率分辨率，用于衡量系统在时间分辨率和频率分辨率之间的平衡。理想情况下，调制系统应具有随时间变化的频率分辨率，也就是说系统可以根据信道的质量来调整频率分辨率，比如当信道质量好时，我们可以增加子信道数，提高系统的频率分辨率，从而提高传输效率，当信道质量降低时我们可以减少子信道数，降低系统的频率分辨率，从而提高系统的抗干扰能力。非时变OFDM不具备理想的时频分辨率，因为非时变OFDM中子信道数是固定不变的。另外，时变OFDM还能降低系统的PAPR值，从而降低终端设备的功耗。在OFDM系统中，高PAPR值是由于IFFT运算带来的，IFFT运算长度越长，产生大的PAPR值的概率就越大，因此从降低PAPR值的角度来说，IFFT的长度应尽可能短，也就是说，子载波数最好是时变的。综上所述，时变OFDM（TV-OFDM）系统比非时变OFDM系统的性能更好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术采用非时变OFDM系统进行信号调制不具备理想的时频分辨率，而且系统的PAPR值过大，从而增加了终端设备功耗的问题。本发明提供一种时变正交频分复用多载波调制方法及其系统。

本发明解决上述问题的技术方案为，提出一种时变正交频分复用多载波调制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：发送端对输入信号序列进行基带调制处理，基带调制信号的每帧的信号长度M是固定的；根据系统的功率峰均比PAPR值确定子载波数N(m)，并将其作为当前帧IFFT的运算长度，这里m表示数据帧系数，m表示第m帧数据；把当前信号帧的子载波数N(m)作为边带信息和调制信号一起送入信道发送到接收端，在发送前信号需加前缀；接收端对调制信号去除前缀，然后通过频域均衡器去除信道干扰;接收端根据边带信息解调信号。

更进一步，根据系统的PAPR值确定子载波数N(m)具体包括：初始化取N(m)=M，Q(m)=M/N(m)，对M点基带调制输出信号进行Q(m)次N(m)点IFFT操作，然后把IFFT输出合成为一个帧长为M的数据，并计算其PAPR值，将得到的PAPR值与给定的门限值PAPR₀作比较，若PAPR值小于给定的门限值PAPR₀，则子载波数仍保持为原来的M，即N(m)=M，否则，子载波数N(m)=M/2，即IFFT操作的点数减为M/2，以此类推，循环操作，直至该符号帧的PAPR值不大于给定的门限值PAPR₀。在接收端，对接收到的边带信息和调制信号先进行去前缀处理，然后进行M点的FFT（傅里叶变换）操作，把信号变换到频域得到频域数据，再对频域数据进行频域均衡运算去除信道干扰后，进行M点的IFFT（傅里叶反变化）操作运算，获得M点基带调制重建信号；将M点基带调制信号经过和发送端相对应的基带解调后，恢复出发送端数据序列。

本发明还提出一种时变正交频分复用多载波调制系统，系统包括发送端和接收端，其特征在于，发送端对输入信号序列进行基带调制处理，基带调制信号的每帧的信号长度M是固定的；发送端根据系统的功率峰均比PAPR值确定子载波数N(m)，并将其作为当前帧IFFT的运算长度；把当前信号帧的子载波数N(m)作为边带信息和调制信号，通过加前缀后送入信道发送到接收端；接收端对调制信号首先去除前缀，然后通过频域均衡器去除信道干扰；接收端根据边带信息解调信号。