[发明专利]一种基于非正交多址接入的通用滤波多载波系统

说明书

本发明公开了一种基于非正交多址接入的通用滤波多载波系统，包括发射机和接收机。在发射端，每个用户同时占用两个子带进行信息传输，即在相同子带上同时发送两个用户的信号；在接收端，通过并行干扰消除技术对所有用户的频域接收信号同时进行均衡处理，以恢复出所有用户发送的原始数据信息。相较于现有通用滤波多载波系统，本发明可以充分实现信道带宽的频率分集增益，具有性能优、时延低等优势。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及了一种基于非正交多址接入的通用滤波多载波系统。

背景技术

在能源互联网中，大规模传感器网络需要支撑无处不在的采集、传输任务，新的电力服务和交易平台需要更好的网络质量保证。下一代移动通信网络如何能够满足各种电力业务更高带宽、极低延时、泛在连接的要求是亟待解决的问题。

作为新波形技术中的一种有效实现形式，通用滤波多载波(UFMC,UniversalFiltered Multi-Carrier)技术在一组连续的子载波上进行子带滤波，是正交频分复用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术和滤波器组多载波(FBMC,Filter Bank Multi-Carrier)技术的推广，其有望取代OFDM成为未来通信系统物理层的候选波形。与OFDM相比，因为UFMC系统中引入了额外的子带滤波，故可以通过移除循环前缀(CP,Cyclic Prefix)来增加系统的频谱效率，降低时延。此外，通过设计性能优越的切比雪夫滤波器，UFMC可以有效降低带外频谱的旁瓣泄露，提高系统对抗载波间干扰的鲁棒性。此外，较之FBMC，UFMC方案还可以有效降低滤波器的长度，使其适用于短距离突发通信。

未来的能源互联网将具备采集、传输和处理大规模、分布式、多类型业务数据的能力，而现阶段的电力无线专网还无法充分满足电力业务宽带、窄带并存，海量终端接入，高可靠、低时延、低功耗等业务场景需求。因此，如何借鉴通用滤波多载波方案的设计思想，结合电力业务数据本身固有的特点，设计出满足电力无线专网未来时延敏感业务以及高性能多用户信号检测的新波形方案，具有重要的经济意义和科学研究价值，同时也面临着诸多技术挑战，亟需攻克。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种基于非正交多址接入的通用滤波多载波系统，降低时延的同时提升现有新波形传输方案的检测性能。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种基于非正交多址接入的通用滤波多载波系统，包括发射机和接收机，在发射端，每个用户同时占用两个子带进行信息传输，即在相同子带上同时发送两个用户的信号；在接收端，通过并行干扰消除技术对所有用户的频域接收信号同时进行均衡处理，以恢复出所有用户发送的原始数据信息。

进一步地，在发射端，用户i所占用的两个子带索引表示为i和j：

其中，m表示子带的数目，则用户i的发送信号x_i表示为：

其中，α表示用户i在第i个子带上分配的发送功率比例，1-α表示用户i在第j个子带上分配的发送功率比例，S_i表示用户i的发送信号所组成的列向量，F_i、F_j分别表示第i个子带、第j个子带上的低通滤波器的系数所组成的Toeplitz矩阵，V_i、V_j分别表示第i个子带、第j个子带上的IDFT矩阵，即第i个子带所包含的子载波索引在N点IDFT矩阵中所对应的列，N为子载波总数，N_i为第i个子带所包含的子载波数目。

进一步地，在接收端，首先要对所有用户的时域接收信号进行DFT操作，得到频域接收信号：