[发明专利]一种适用于时频双选择性衰落信道的新型广义多载波通信方法

权利要求书

1.一种适用于时频双选择性衰落信道的新型广义多载波通信方法，GFrDM系统中包含K个子载波，每个子载波上包含有M个子载波块，K，M均为整数，且M为奇数，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：在发射端对信号源产生的数据进行数字映射；

步骤二：把串行的数据流经过串并转换，变为K路并行的数据流，并把这K路数据流分配到K路子载波上；

步骤三：对每一路子载波上的数据进行GFrDM调制，首先，对数据进行N倍的上采样，取N＝K；其次，对数据进行成型滤波，采用的滤波器为RC或RRC滤波器；最后，把滤波后的数据调制到对应的载频上，把滤波后的数据与chirp基函数相乘；

信号的GFrDM调制过程表示为：

x＝A_-αd

式中：d＝[d_0,0,d_1,0,…,d_K-1,0,d_0,1,…,d_K-1,M-1]，是发送端数字映射后的传输数据；A是发送端大小为N×N的GFDM调制矩阵：

A_-α＝(g_0,0,g_1,0,…,g_K-1,0,g_0,1,…g_K-1,M-1)

g_k,m[n]＝g[(n-mK)mod N]K_α(n,k)

式中：K，M分别是子载波数和子符号数；N＝KM为GFDM信号长度；α为分数阶傅里叶变换的旋转角度；

步骤四：把K路子载波上的信号叠加得到GFrDM信号，进行加循环前缀CP操作后便可以进行发送；

步骤五：在接收端接收到步骤四发送的信号后，对信号进行去除CP操作；

步骤六：对去除CP后的信号进行GFrDM解调操作，信号的GFrDM解调过程表示为：

式中：r＝[r₀,r₁,…,r_N-1]是接收端去除循环前缀后的数据向量；B_α是接收端GFDM解调矩阵；在GFDM系统的接收端有三种接收方式：匹配滤波接收、迫零接收和最小均方误差接收，这三种方式中解调矩阵B_α直接通过调制矩阵A_-α求解得到：

匹配滤波接收：

迫零接收：

最小均方误差接收：式中是高白噪声方差；为N×N的单位矩阵；

步骤七：选择最优变换阶次，最优阶次确定后反馈至发送端，发送端和接收端在该变换阶次对应的变换域内进行信号的传输，使得系统的性能达到最佳；该系统中选择系统最优分数阶傅里叶变换阶次的目标函数定义为：

式中：和分别表示分数阶傅里叶变换域等效传输矩阵H_α对角线上和对角线外的元素组成的矩阵，即它们分别对应有用信号和子载波间的干扰信号H_α＝B_αH′A_-α为N×N矩阵；下面将给出矩阵H_α的数学模型表达式；

设信道矩阵为H，GFDM信号x_GFDM在发射端加入CP后发送出去，经过信道传输之后在接收端接收到的信号为：

r＝H·x_cp+η

在接收端去除CP后的信号进一步表示为：

r＝H′·x_GFDM+η

式中：H′包含了加入CP和去除CP的过程

GFrDM系统中包含K个子载波，每个子载波上包含有M个子载波，K，M均为整数，且M为奇数；

步骤八：结合步骤七中选出的最优变换阶次进行信道估计和均衡；

步骤九：对均衡后的信号进行并串转换操作得到一路串行信号，之后再进行逆映射操作得到原始的发射信号，完成信号的整个传输过程。