[发明专利]调频调制恒包络OFDM系统

说明书

·技术领域：

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种调频调制恒包络OFDM通信系统。

·技术背景：

在无线宽带通信领域中，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)技术已经展示了其巨大的能力，它具有更高的频谱利用率和良好的抗干扰能力，在移动环境中具有抗多径干扰的能力，并可根据应用场景灵活选用不同的调制方式，同时OFDM波形本身提供了良好的频谱抑制并支持多样化融合等一系列要求使其易于和其他多种接入方法结合使用，能够提供了高速、可靠、异构、分组交换等各种业务。正因如此OFDM已经成为各领域的核心技术，例如移动通信4G(第四代移动通信标准)下行链路标准、数字广播 DAB(Digital Audio Broadcasting，数字声音广播欧洲标准)等标准以及若干专用无线传输协议均采用OFDM技术；

OFDM技术有以上诸多优点，但固有缺陷之一就是高PAPR(Peak to Average Power Ratio，峰值平均功率比)问题。PAPR值过高使得功率放大器D/A、A/D转换器需要有很大的动态范围，这些部件的非线性会使OFDM系统对发射机功放引起的非线性扭曲异常敏感，如果没有足够的功率补偿，系统会产生频谱加宽、互调失真，导致性能退化，尽管这些问题可以通过增加功率来弥补，但是弥补措施会大大降低了功放效率，对于靠电池供电的移动设备来说这是个根本问题，因此如何采用OFDM技术对于移动设备来说也是个极其具有挑战性的问题，这也就是为什么大部分手持移动设备上行标准不采用OFDM技术的主要原因；

2005年Steve C.Thompson公开文献1《Constant Envelope OFDM Phase Modulation》，提出了CE-OFDM(Constant Envelope恒包络)的系统架构，并通过仿真详尽分析了CE-OFDM系统在AWGN(Additive White Gaussian Noise，加性高斯白噪声)、频率选择行衰落信道下的调制误码率以及与传统OFDM系统的性能比较，该论文证明了通过OFDM和相位调制(PM，Phase Modulation)这种结合的调制方式，可使系统的PAPR值达到0dB，得到恒包络的基带信号，同时在频率选择信道下CE-OFDM还具有传统OFDM的性能；

为了解决相位调制存在的解调门限问题，2006年公开文献2《Constant Envelope OFDM》提出了利用相干解调方法进行相位解调；

为了解决子载波干扰抑制问题，2010年公开文献3《恒包络OFDM子载波干扰抑制技术研究》，通过仿真分析发现了相位调制带来分集增益的同时还会带来子载波干扰，并通过接收端过采样插零方式增强系统性能；

许多文献在应用领域对CE-OFDM进行了性能分析，如2015年公开文献4《Transmission of CE-OFDM Signals Over MMF Links Using Directly Modulated 850-nm VCSELs》，以及 2014年公开文献5《Experimental Demonstration of Nonlinearity and Phase Noise Tolerant 16-QAM OFDM W-Band(75-110GHz)Signal Over Fiber System》等，各国学者在卫星通信、光纤通信等领域对CE-OFDM进行了应用性能分析。

·发明内容：

本发明提出了一种利用调频调制技术实现恒包络OFDM的通信系统，针对该通信系统设计了发射信号的组帧方式、同步符号以及相应的定时同步方法和频率同步方法。

基于调频调制的恒包络OFDM通信系统的信号发射方法为：

步骤一、原始信息比特b＝[b₀，b₁，b₂，…，b_M-1]∈{0，1}，M为偶数，经过QPSK调制，获得序列

步骤二、求序列d的共轭对称，获得序列

步骤三、把序列d和d^*进行排序并插零，获得序列其中是一个长度为N_zero的全零序列，序列x，其长度为N_x，N_x＝2+M+N_zero，且N_x为2的n次方：