[发明专利]一种基于选择映射的通用滤波多载波方法

说明书

本发明提供了一种基于选择映射的通用滤波多载波方法，将子载波划分为B个子带，将每一个子带扩展为U个不同的候选子带，对于候选数子带，每个候选子带都乘以一组随机产生的旋转因子，用一个FIR滤波器对每一个子带的子载波进行滤波，发送端候选子带中选出峰均功率比最小的一个子带进行传输，子带中选出的B个子带中的传输信号在时域进行叠加后形成新的发送信号，对接收信号进行快速傅里叶变换，去除干扰信号，通过线性均衡的方法从接收信号中直接恢复出发送信号，均衡后的信号进行旋转因子的反操作，即可重构原始的发送信号。本发明的PAPR性能得到有效改善，具有一定的工程应用价值。

技术领域

本发明涉无线通信技术领域，尤其是一种通用滤波多载波方法。

背景技术

4G时代，LTE-Advanced的商用化基本满足了人们对于语音、视频、网络等多元传输的需求，极大地丰富了人们日益增长的精神文化生活。但是随着图像分辨率不断提高和用户在线时长的增加，移动数据流量以指数形式爆发增长，海量物联设备不断涌现，以及全新的应用场景不断出现，例如：全息投影、无人驾驶、机器人、人工智能、增强现实以及移动社交等。现有的4G网络已经不能满足未来通信的需求，在此背景下5G应运而生。和4G的单一应用场景不同，IoT和M2M通信将成为5G通信的主要驱动力，换句话说，也就是5G将主要解决多场景下面临的性能挑战问题。5G技术需综合考虑峰值速率、频谱效率、网络能效以及延迟等多技术指标，有效地支持多种类型业务，并满足大容量、多接入、高移动性、高传输速率和低时延的特性。

OFDM以其抗多径衰落，较低的复杂度以及无缝融合多天线技术的优势广泛应用于LTE、WiMAX、WIFI、HIPERLAN/2、DVB、ADSL等多种有线和无线场合。但是较高的峰值功率和带外辐射、严格的时间同步限制了载波聚合的非连续频谱，而更加宽松的同步和局部化的频谱特性将是未来无线网络的物理层最主要的需求之一，这也使得IMT-2020需要寻求更加多元的传输技术。广义的频分复用技术(GFDM)引起了学者们的关注，由于仅对一组符号使用一个循环前缀(CP)，而不是对每个符号使用CP,GFDM相比于OFDM具有更高的带宽效率。可变的滤波器设计以及信号的稀疏特性使GFDM对同步误差具有鲁棒性，更适合于频谱碎片化的交互场景。但是，使用大尺寸FFT和连续干扰消除(SIC)算法造成接受端的高复杂性和解码延迟。非正交的波形设计也使GFDM和FBMC面临着同样的困境：复杂的导频设计以及不兼容多天线技术。

经过前几代通信技术的发展，eMBB的需求已得到基本满足，但是满足uRLLC和mMTC通信场景的无线技术并没有得到足够发展。也就是说研究满足IoT和M2M通信的小包传输低时延无线传输技术显得尤为迫切。而UFMC正是满足这种需求的一种新的滤波传输机制。通过把整个频带划分为若干组子带，对每组子带的载波进行滤波处理，UFMC降低了滤波器的长度和带外功率。采用QAM的调制方式，和MIMO技术无缝衔接，非常适合短上行链路突发通信或低延迟通信。但是，较高的PAPR影响了UFMC的能效效率，也不符合5G绿色通信的要求。

多载波系统中PAPR问题的传统解决方案是降低非线性功率放大器的工作点，这种方法通常导致显著的功率效率损失。为解决这个问题，许多研究人员提出来了不同的方案。比如：限幅法(ACF)、星座图扩展法(ACE)、选择性映射法(SLM)和部分传输序列法(PTS)。其中，SLM吸引了大量学者的关注，因它较好的性能和没有干扰和失真的特性。虽然OFDM的PAPR已被熟知，但是UFMC的PAPR研究却没有得到足够的重视。根据目前查阅文献的情况，只有W RONG提出了一种低复杂度的PTS(LC-PTS)UFMC用来降低系统的PAPR，遗憾的是系统性能有所下降。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于选择映射的通用滤波多载波方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

(1)在发送端，首先根据载波数划分子带，将总数为N的子载波划分为B个子带；