[发明专利]一种异步频分多址方法

摘要

本发明公开了一种异步频分多址方法，基于快速卷积的F‑OFDM技术可以减小子带间的保护带宽、提高频谱效率、支持异步多址技术，且每个子带的循环前缀长度、子带中子载波的个数等参数可以根据业务需求进行个性化设置。通过使用重叠保留法大大降低了发送端和接收端滤波的复杂度，同时在每一个子带两边的子载波上使用的低阶调制，对子带中间的子载波采用高阶调制，保证了子带中间的子载波的传输速率和频谱的利用效率。

主权项

1.一种异步频分多址方法，其特征在于：包括上行发送方法、上行接收方法、下行发送方法和下行接收方法，其中：上行发送方法包括以下步骤：S1.1：各终端侧对传输的信息比特流进行差错控制编码，并完成调制符号映射；S1.2：各终端侧通过串并转换将步骤S1.1得到的串行数据转换为并行度为M的数据；S1.3：各终端侧将每个用户的每个分块的M个子载波搬移到不同频带，并进行N点快速傅里叶逆变换，将信号从频域变换到时域；S1.4：各终端侧对每个用户的每个分块加入循环前缀；S1.5：各终端侧通过并串转换将每个用户的长度为N的并行数据流转为串行，不同用户的数据流相加传输；S1.6：各终端侧将步骤S1.5得到的数据通过基于快速卷积的频域线性滤波器；上行接收方法包括以下步骤：S1.7：基站将接收数据通过基于快速卷积的分析滤波器组滤除不同子带间的干扰；S1.8：基站通过串并转换将步骤S1.7得到的串行数据流恢复为每个用户的长度为N的并行数据流；S1.9：基站去掉接收数据中发送端插入的循环前缀；S1.10：基站将去掉循环前缀后的并行数据流下采样；S1.11：基站通过快速傅里叶变换将步骤S1.10得到的时域数据转换为频域数据；S1.12：基站将频域数据循环移位；S1.13：基站通过并串转换恢复出频域数据；S1.14：基站进行信道估计；S1.15：基站采用与终端相对应的解调技术，恢复出原始数据；S1.16：基站进行译码；S1.17：基站对符号进行均衡；下行发送方法包括以下步骤：S2.1：基站对传输的信息比特流进行差错控制编码，并完成调制符号映射；S2.2：基站通过串并转换将步骤S2.1得到的串行数据转换为并行度为M的数据；S2.3：基站将每个用户的每个分块对应的的M个子载波搬移到不同频带，并进行N点快速傅里叶逆变换，将信号从频域变换到时域；S2.4：基站对每个用户的每个分块加入循环前缀；S2.5：基站通过并串转换将每个用户的长度为N的并行数据流转为串行，不同用户的数据流相加传输；S2.6：基站将步骤S2.5得到的数据通过基于快速卷积的频域线性合成滤波器组；下行接收方法包括以下步骤：S2.7：终端将接收数据通过基于快速卷积的匹配滤波器滤除不同子带间的干扰；S2.8：终端通过串并转换将步骤S2.7得到的串行数据流恢复为每个用户的长度为N的并行数据流；S2.9：终端去掉接收数据中发送端插入的循环前缀；S2.10：终端将去掉循环前缀后的并行数据流下采样；S2.11：终端通过快速傅里叶变换将步骤S2.10得到的时域数据转换为频域数据；S2.12：终端将频域数据循环移位；S2.13：终端通过并串转换恢复出频域数据；S2.14：终端进行信道估计；S2.15：终端采用与基站相对应的解调技术，恢复出原始数据；S2.16：终端进行译码；S2.17：终端对符号进行均衡；所述步骤S1.1和步骤S2.1中，中间的子载波采用高阶调制方式进行调制符号映射，边缘的子载波采用低阶调制方式进行调制符号映射，其中，低阶调制方式为低阶BPSK调制或者低阶QPSK调制，高阶调制方式为高阶16QAM调制，低阶BPSK调制、低阶QPSK调制、高阶16QAM调制分别如式(1)、(2)、(3)所示：s_U(n)＝±1                          (1)式(1)(2)(3)中，u表示不同用户，n表示数据点；步骤S1.3中的快速傅里叶逆变换如式(4)所示：式(4)中，s_U,l表示频域数据，s′_U,l表示时域数据,u表示不同用户；步骤S1.11中的FFT变换按照式(5)来进行：所述步骤S1.2和步骤S2.2中，串并转换均按照式(4)进行分块：s_U，l(m)＝s_U(m‑lM)，0≤m≤ML‑1，0≤l≤L‑1      (6)式(6)中，s_U表示原始序列，s_U，l表示分块后序列，M表示每块长度，u表示不同用户，L表示块数；步骤S1.5中的并串转换如式(7)所示：式(7)中，x_U，l表示每个并行数据，x表示合并后串行数据，u表示不同用户；所述步骤S1.13和S2.13中的并串转换均按照式(8)来实现：式(8)中，y′_U，l表示并行数据，表示串行数据，L表示每个用户符号个数，u表示不同用户；所述步骤S1.6中的基于快速卷积的频域线性滤波器和步骤S2.6中的基于快速卷积的频域线性合成滤波器组均如式(9)所示：式(9)中，0＜n＜LN+N₁‑1，L表示块数，x_k表示第k个长度为N的不重叠分块，为重叠分块矩阵，为重叠保留矩阵，N_overlap表示重叠部分，Λ表示以滤波器频域响应为对角元素的对角阵，表示点数为N_o的FFT矩阵，表示点数为N_o的IFFT矩阵，U表示不同用户；所述步骤S1.7中的基于快速卷积的分析滤波器组和步骤S2.7中的基于快速卷积的匹配滤波器均如式(10)所示：式(10)中，0＜n＜LN+2N₁‑1，r表示接收数据序列，表示匹配滤波器冲击响应，U表示不同用户，x_k为第k个长度为N的不重叠分块，为重叠分块矩阵，为重叠保留矩阵，N_overlap表示重叠部分，Λ′为以滤波器频域响应为对角元素的对角阵，表示点数为N_o的FFT矩阵，表示点数为N_o的IFFT矩阵；步骤S1.10中的下采样按照式(11)来进行：y_U，l(n)＝y_U，l(nN_r，U)，0＜n＜N_s，U‑1         (11)式(11)中，降采样倍数为满足M＜N_s，U＜N，且N_s，U取为2的指数，典型值N_r，U＝16，N_s，U＝64；所述步骤S1.12中的循环移位过程如式(12)、(13)所示：m_r＝(m′+m)mod N_s，U，0＜m＜N_c‑1       (12)y′_U，l(m)＝y_U，l(m_r)                   (13)式(12)和(13)中，m_r表示第m个子载波在N_s，U点的FFT变换结果中的位置，0＜m_r＜N_s，U‑1，N_c表示子载波个数，y_U，l(m_r)表示FFT变换后恢复出的数据，m′表示子带前端补零个数；所述步骤S1.4和步骤S2.4中加入循环前缀的过程均如式(14)所示：式(14)中，x_U，l表示加循环前缀后的OFDM符号，s′_U，l表示原OFDM符号，u表示不同用户，N_g表示保护间隔；所述步骤S1.9和S2.9中，去掉循环前缀的过程均如式(15)所示：y_U，l(n)＝r′_U，l(n+N_g)         (15)式(15)中，r′_U，l表示加循环前缀后的OFDM符号，y_U，l表示去循环前缀后的OFDM符号，n表示数据点，N_g表示保护间隔。