[发明专利]一种基于傅里叶变换的多载波超奈奎斯特系统的实现方法

说明书

本发明公开了一种基于傅里叶变换的多载波超奈奎斯特系统实现方法，在发送端，信息序列补零重排后经并行的逆快速傅里叶变换IFFT模块，通过对IFFT模块输出信号进行旋转求和再进行脉冲整形，将整形后的信号以高于奈奎斯特速率的符号速率送达接收机；在接收端，接收信号经整形脉冲加窗截短和相位旋转，然后进行混叠和补零操作，补零后的信号经并行的快速傅里叶变换FFT模块，对经FFT变换后的信号进行旋转求和得到解调信号输出。本发明方法不仅极大降低了MFTN系统实现复杂度，还能兼容现存的正交多载波传输系统。

技术领域

本发明主要涉及通信技术，具体涉及频谱高效的多载波超奈奎斯特(multicarrier faster-than-Nyquisy,MFTN)传输系统的实现，为一种基于傅里叶变换FT的多载波超奈奎斯特MFTN系统的实现方法。

背景技术

多载波超奈奎斯特(MFTN)是一种频谱高效的无线通信技术。它通过减小传统多载波传输系统，如正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexion,OFDM)，子载波频率间隔以及符号时间间隔来传输信息，并且使得系统在一定的条件下误码性能保持不变，从而极大的提升多载波传输系统的频谱利用效率。该技术最早在2005年9月由Rusek在IEEE International Symposium on Information Theory第970-974页的“The TwoDimensional Mazo Limit”一文中提出，该论文以参引方式被纳入本文。

一些关于MFTN技术的用途已被描述。例如，Banelli和Buzzi等于2014年7月在IEEESignaling Processing Magazine第36卷第6期80-93页的“Modulation Formats andWaveforms for 5G Networks:Who will be the Heir of OFDM？”一文中指出，MFTN传输技术可被视作解决未来频谱资源稀缺以及满足高传输速率要求的有效手段，并且已被第五代移动通信系统(5G)作为候选传输波形之一而纳入考虑，该论文以参引的方式被纳入本文。

现有的多载波传输系统，如OFDM、WiMAX等主要是基于傅里叶变换(Fouriertransform,FT)来实现信号调制和解调，它的主要优点是便于硬件实现。但由于MFTN传输系统载波间隔小于正交载波间隔，导致传统的FFT算法无法直接应用，而采用直接实现方法又导致计算复杂度太高且对硬件资源要求也较高。为使MFTN传输系统便于硬件实现，Dasalukunte等于2011年4月在IEEE Transactions on Circuits and Systems-I:RegularPapers第58卷第4期第827-838页“Multicarrier Faster-than-Nyquist SignalingTransceivers:Hardware Architecture and Performance Analysis”一文中将MFTN信号投影到一系列正交基上实现信号的调制和解调，该论文以参引方式被纳入本文。

此外，Whatmough等2012年在IEEE Transactions on Circuits and System-I:Regular Papers第59卷第5期第1107-1118页“VLSI Architecture for a ReconfigurableSpectral Efficient FDM Baseband Transmitter”一文中给出了一种频谱高效的频分复用(SEFDM)系统子载波频率为正交子载波频率分数倍时的基于FT的信号调制方法，该论文以参引方式被纳入本文。但现有的方法并不适用于MFTN系统，本发明基于FT变换的MFTN系统实现方法对于MFTN传输技术的有效实现以及和目前多载波传输系统兼容具有重要的实践意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于FT变换的MFTN系统实现方法，便于MFTN传输系统的硬件实现，且计算复杂度较低，还能使MFTN传输系统和现有的多载波传输系统兼容。