[发明专利]一种基于零拖尾DFT拓展的高效频分复用波形生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效频分复用波形生成方法，特别涉及一种基于零拖尾DFT拓展的高效频分复用波形生成方法，本发明属于信息与通信技术领域。

背景技术

5G时代更高的传输速率的需求以满足机器到机器通信，物联网数据传输，以及融合传统移动通信等，频谱资源越显得稀缺，OFDM(正交频分复用)以保证子载波间正交的最小间隔部署子载波频谱资源分割具有较高的频谱利用率，然而面对未来更加快速的数据传输速率需求，子载波正交的传输方案不再完全适用。满足相同传输速率的情况下，Izzat Darwazeh等人提出的非正交的SEFDM(高效频分复用)传输方案能够在OFDM频谱结构的基础之上进一步压缩子载波间隔达到节省频谱资源的目的。SEFDM作为一种非正交多载波传输方案在5G候选波形设计中备受关注。

近来，Izzat Darwazeh在无线通信系统和光通信系统用中进行了一些SEFDM实验。在无线通信系统中，CA-SEFDM(联合载波聚合CA和SEFDM)在给定使用带宽的基础上进一步提升数据传输速率，同时对系统差错性能和频效性能进行了测试分析，研究表明CA-SEFDM具有接近CA-OFDM的差错性能，但是相较于CA-OFDM，CA-SEFDM具有更高的频谱效率；在光通信中，使用了3.75Gbit/s的60GHz毫米波射频光纤进行测试测试，O-SEFDM(光学SEFDM)相较于O-OFDM(光学OFDM)带宽节省约25％，并且能达到O-OFDM相同的差错性能，并且在相同谱效的条件下进一步测试表明低阶调制能代替高阶调制能够达到更好的性能。Andrey Rashich等人给出了基于FFT的SEFDM接收机设计方案，提出了一种基于FFT和max-log-MAP的算法以及迭代接收的算法。Tongyang Xu和Izzat Darwazeh进一步提出了一种新的波形设计Nyquist-SEFDM，该方案利用低于符号速率的子载波间隔压缩带宽提升频谱效率，同时对每个子载波利用根升余弦滤波器进行脉冲成形抑制频谱漏泄，但是根升余弦滤波器脉冲成型也重新引来了子载波间干扰，而SEFDM本身低于符号速率的子载波部署即携带了子载波间干扰，因此Nyquist-SEFDM双重的子载波间干扰加大了接收机设计复杂度。Sergey V.Zavjalov等人对SEFDM信号包络进行优化，给出最佳信号包络设计方法增加各个子载波信号持续时长达到子带带宽压缩的目的，研究表明相对于OFDM能够降低32％所占带宽。

综上所述，SEFDM作为一种高效频分复用方案利用非正交传输体制减小子载波间隔达到压缩频谱进一步提升频谱效率，然而非正交体制无法带来的子载波间干扰一定程度上恶化了信号发送的边带泄漏，不利于能量集中，另一方面导致了较高的信号峰均比。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种高谱效、低带外泄漏和低峰均比的基于零拖尾DFT拓展的高效频分复用波形生成方法。

本发明的一种基于零拖尾DFT拓展的高效频分复用波形生成方法，包括如下步骤：

步骤一：对发送端调制符号的头尾进行补零，获取时域发送符号序列，对时域发送符号序列进行N点的DFT拓展变换，得到频域信号矢量；

步骤二：在得到的频域信号矢量的末尾补上(1-α)N/α个零，对补零后的频域信号矢量进行子载波映射；

步骤三：对子载波映射后的信号矢量进行K点IFFT变换，将变换后获得的频域信号矢量的后(1-α)N/α个数据丢弃，剩余的N个数据为具有零拖尾特征的时域发送符号矢量，其形成的波形即为生成的高效频分复用波形；

其中，α代表频谱压缩因子，α＝N/K。

所述具有零拖尾特征的时域发送符号矢量为：

x＝[x₀,...,x_n,...,x_N-1]^T；

其中，具有零拖尾特征的时域发送符号序列X_k为补零后的频域信号矢量X中的数据。

所述具有零拖尾特征的时域发送符号序列的峰均比为：

其中，E[·]表示期望函数。

所述具有零拖尾特征的时域发送符号序列的功率谱密度为：

其中，脉冲成形函数的功率谱其中T_S代表符号周期，R(m)代表延时为m自相关函数，f代表频率。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。