[发明专利]严格奇偶对称的椭圆球面波信号构建与检测方法

说明书

本发明提供了一种严格奇偶对称的椭圆球面波信号构建与检测方法，属于信息传输技术领域。信号构建方法采用对折、对称值叠加平均、对称拓展的方式，构建严格对称的椭圆球面波信号。信号检测方法采用对折、对称值叠加平均的方式，分离奇对称、偶对称信号；然后，对奇对称、偶对称信号分组处理，利用半符号周期信号进行检测。本发明提供的信号构建方法能够在保证所构建的信号与原信号相比，频谱特性保持了良好的一致的前提下，有效提高椭圆球面波信号数值解奇偶对称性。与相干检测相比，本发明提供的信号构建方法能够在不降低系统误码性能的前提下，有效降低信号检测复杂度，复杂度降低了约50%。

技术领域

本发明涉及无线电通信技术，更具体地，本发明涉及一种严格奇偶对称的椭圆球面波信号构建方法、基于奇偶对称性的椭圆球面波信号检测方法，属于信息传输技术领域。

背景技术

随着无线电频谱资源的不断开放，频谱资源作为一种不可再生资源日益紧缺，如何高效低地利用现有频谱资源成为移动通信研究的焦点。时频资源灵活分配与动态共享作为提高频谱资源利用效率的重要途径，是在现有4G网络基础上，快速部署5G网络的重要途径，得到人们的广泛关注。其中，调制技术作为波形设计层面提高NR灵活性的核心技术之一，已成为通信领域研究的热点。加窗CP-OFDM调制(CP-OFDM with Weighted Overlap andAdd,WOLA-OFDM)、滤波OFDM调制(Filter OFDM,F-OFDM)、广义频分复用(GeneralizedFrequency Division Multiplexing,GFDM)、统一滤波多载波(Universal FilteredMulti-Carrier,UFMC)、滤波多载波(Filter Bank Multi-Carrier,FBMC)等一系列调制技术相继被提出，通过对加窗、滤波等信号处理，抑制带外能量泄露、净化频谱，提高调制信号能量聚集性、时频资源利用率。但对于不同类型时频资源，上述调制方法需要结合可用时宽、带宽资源，对信号时宽、子载波间隔、窗函数与滤波器长度以及重叠因子等参数进行综合设计，波形设计复杂度较高。

椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Functions，PSWFs)由美国贝尔实验室Slepian与Pollak于1961年定义，具有完备性正交、波形奇偶对称性、时间带宽积与频谱灵活可控、最佳带限函数集等优良基础特性。基于PSWFs的优良特性，基于PSWFs的时域正交调制、基于三值编码的正交PSWFs调制、子频段分组时域正交调制、基于多维星座图的PSWFs调制以及基于PSWFs的非正交调制等多种基于PSWFs的多载波调制方法相继被提出(王红星,赵志勇,刘锡国,等.非正弦时域正交调制方法:ZL200810159238.3[P].2011-02-02)。PSWFs信号可同时改变信号时宽、带宽，直接在时频域二维空间进行信号设计，时频资源分配、波形设计更为简洁、灵活，能够为5G、卫星通信等通信系统提供了一种高信息传输效率、高能量聚集性、时宽与带宽灵活可控、超越传统正弦波框架下的波形设计理念与性能的新型波形设计方案。而在实际应用中，当PSWFs信号多路并行传输时，对于相同参数时域完全重叠的不同阶PSWFs信号，通常采用基于信号间正交性的相干(或相关)检测，需要整符号周期信号参与运算，复杂度高，严重限制了PSWFs信号的应用。研究发现，PSWFs信号奇偶对称性与信号分离、检测存在密切关联。依据信号奇偶对称特性，通过对信号波形对折、对称值叠加平均，可无失真地对奇对称、偶对称信号有效分离，且相同奇偶对称性的PSWFs信号在半符号周期与整符号周期，其正交性是相同的。