CN103888406B - 一种滤波器组多载波系统的数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滤波器组多载波系统的数据传输方法，属于滤波器组多载波通信领域，利用与导频相邻的两个符号抵消导频受到的虚部干扰并且通过编码可以发送额外数据，解决了滤波器组多载波系统中导频符号会受到虚部干扰的技术问题。本发明包括计算导频受到的虚部干扰步骤、设计导频的相邻符号S₁和S₂步骤、发送及接收数据步骤、信道估计及均衡步骤、数据恢复步骤。本发明能够在保证良好信道估计性能的情况下，显著降低用于抵消虚部干扰的能量。

Description

一种滤波器组多载波系统的数据传输方法

技术领域

本发明属于多输入多输出多载波通信领域，更具体地，涉及一种滤波器组多载波系统的数据传输方法。

背景技术

近年来，滤波器组多载波偏移正交幅度调制(Filter Bank Multi Carrier-Offset Quadrature Amplitude Modulation，FBMC-OQAM)技术的研究引起了人们的极大关注。相较于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术，FBMC-OQAM技术的频谱利用率更高。但是FBMC-OQAM存在的虚部干扰对于导频方案设计是一个巨大的挑战。

目前J-P.Javaudin的文章(J-P.Javaudin,D.Lacroix,and A.Rouxel,“Pilot-aided channel estimation for OFDM/OQAM”,in VTC'03Spring,vol.3,pp.1581-1585,April 2003)提出了一种单个辅助导频的导频设计方案，主要通过单个辅助导频抵消导频受到的虚部干扰，但是该方案存在辅助导频能量过高的缺陷。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种滤波器组多载波系统的数据传输方法，由此解决FBMC系统导频受到虚部干扰的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种滤波器组多载波系统的数据传输方法，包括计算导频受到的虚部干扰步骤、设计导频的相邻符号S₁和S₂步骤、发送及接收数据步骤、信道估计及均衡步骤、数据恢复步骤，其中：

(1)计算导频受到的虚部干扰步骤：将与导频数据符号相同频率的两个相邻数据符号分别记为S₁和S₂，导频数据符号周围其它m个数据符号记为D＝[d₁,d₂,d₃,...d_m]^T，每个数据符号对导频数据符号的干扰系数已知，记为A＝[a₁,a₂,a₃,…,a_m]，导频受到的来自周围数据符号D的虚部干扰I＝AD；

(2)设计导频的相邻符号S₁和S₂步骤：记待发送的额外数据为x，根据计算S₁和S₂的值，其中b₁为S₁对导频的干扰系数，b₂为S₂对导频的干扰系数。

(3)发送及接收数据步骤：将导频、S₁、S₂和其他数据符号数据按照FBMC调制技术进行发送和接收。

(4)信道估计及均衡步骤：根据接收到的导频进行信道估计，得到信道的估计值，然后根据信道的估计值进行均衡。

(5)数据恢复步骤：从均衡后的S₁和S₂中恢复发送的额外数据。假设S₁和S₂接收解调后得到S₁'和S₂',恢复的额外数据

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，由于导频符号相邻的两个符号经过特殊设计，一方面可以抵消导频符号受到的虚部干扰，另一方面可以通过编码的方式发送一位数据。因此该方案解决了导频符号受到的虚部干扰问题，并且与传统的单个辅助导频方案相比，由于将单个辅助导频符号变为两个符号，因此用于抵消虚部干扰的能量降低，并且这两个符号通过编码的方式额外发送了一位数据，频谱效率没有降低。

附图说明

图1是和导频符号相同频率的两个相邻符号S₁和S₂方案图；

图2是和导频符号相同时间的两个相邻符号S₁和S₂方案图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例一

本发明的实施例，包括计算导频受到的虚部干扰步骤、设计导频的相邻符号S₁和S₂、发送及接收数据步骤、信道估计及均衡步骤、数据恢复步骤，其特征在于：

(1)计算导频受到的虚部干扰步骤：和导频符号相同频率的两个相邻符号分别记为S₁和S₂，导频符号周围其它m个符号记为D＝[d₁,d₂,d₃,...d_m]^T，每个数据对导频符号的干扰系数是已知的，记为A＝[a₁,a₂,a₃,…,a_m]，因此导频受到的来自数据符号D的虚部干扰I＝AD。

(2)设计导频的相邻符号S₁和S₂步骤：记待发送的额外数据为x，根据(其中b₁为S₁对导频的干扰系数，b₂为S₂对导频的干扰系数)计算S₁和S₂的值。

(3)发送及接收数据步骤：将导频、S₁、S₂和其他数据符号的数据按照FBMC调制技术进行发送和接收。

发送数据为：

接收解调数据为：

其中，M表示子载波个数，d_m,n是第m个子载波上发送的第n号实数数据，是第m₀个子载波上接收解调得到的第n₀号数据，g(k)为原型滤波器函数，r(k)为经过信道传输后的接收信号，Re表示取实部操作。

(4)信道估计及均衡步骤：由于S₁和S₂抵消了导频受到的虚部干扰，因此信道估计即可按照其中H为信道的复数响应，P’为接收解调后的导频符号的值，P为发送的实数导频符号的值，之后用H进行均衡。

(5)数据恢复步骤：从均衡后的S₁和S₂中恢复发送的额外数据。假设S₁和S₂接收解调后得到S₁'和S₂'，恢复的额外数据

实施例二

本发明的另一实施例，包括计算导频受到的虚部干扰步骤、设计导频的相邻符号S₁和S₂步骤、发送及接收数据步骤、信道估计及均衡步骤、数据恢复步骤，其特征在于：

(1)计算导频受到的虚部干扰步骤：和导频符号相同时间的两个相邻符号分别记为S₁和S₂，导频符号周围其它m个符号记为D＝[d₁,d₂,d₃,…d_m]^T，每个数据对导频符号的干扰系数是已知的，记为A＝[a₁,a₂,a₃,…,a_m]，因此导频受到的来自数据符号D的虚部干扰I＝AD。

(2)设计导频的相邻符号S₁和S₂步骤：记待发送的额外数据为x，根据(其中b₁为S₁对导频的干扰系数，b₂为S₂对导频的干扰系数)计算S₁和S₂的值。

(3)发送及接收数据步骤：将导频、S₁、S₂和其他数据符号的数据按照FBMC调制技术进行发送和接收。

发送数据为：

接收解调数据为：

其中，M表示子载波个数，d_m,n是第m个子载波上发送的第n号实数数据，是第m₀个子载波上接收解调得到的第n₀号数据，g(k)为原型滤波器函数，r(k)为经过信道传输后的接收信号，Re表示取实部操作。

(4)信道估计及均衡步骤：由于S₁和S₂抵消了导频受到的虚部干扰，因此信道估计即可按照其中H为信道的复数响应，P’为接收解调后的导频符号的值，P为发送的实数导频符号的值，之后用H进行均衡。

(5)数据恢复步骤：从均衡后的S₁和S₂中恢复发送的额外数据。假设S₁和S₂接收解调后得到S₁’和S₂’,恢复的额外数据

实施例三

本特定实施例是是一个有256个子载波的FBMC系统，其中符号映射方式采用BPSK映射方式，即将比特0映射为符号+1，将比特1映射为符号-1，每个载波发送20个符号，使用的滤波器为Phydas滤波器。

(1)计算导频受到的虚部干扰步骤：假设S₁和S₂需要抵消周围3×7区域内的数据对导频符号的虚部干扰，3×7区域内除去1个导频符号和S₁、S₂，共有18个数据，记为D＝[d₁,d₂,d₃,…d₁₈]^T，每个数据对导频符号的干扰系数是已知的，记为A＝[a₁,a₂,a₃,…,a₁₈]，因此导频受到的来自数据符号D的虚部干扰I＝AD。

(2)设计导频的相邻符号S₁和S₂步骤：由于采用了BPSK映射，假设待发送的额外数据为x＝1，那么

(3)发送及接收数据步骤：将导频、S₁、S₂和其他数据符号的数据按照FBMC调制技术进行发送和接收。

(4)信道估计及均衡步骤：由于S₁和S₂抵消了导频受到的虚部干扰，因此信道估计即可按照其中H为信道的复数响应，P’为接收解调后的导频符号的值，P为发送的实数导频符号的值。之后用H进行均衡。

(5)数据恢复步骤：从均衡后的S₁和S₂中恢复发送的额外数据。假设S₁和S₂接收解调后得到S₁’和S₂’,恢复的额外数据

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种滤波器组多载波系统的数据传输方法，其特征在于，包括计算导频受到的虚部干扰步骤、设计导频的相邻符号S₁和S₂步骤、发送及接收数据步骤、信道估计及均衡步骤、数据恢复步骤，其中：

(1)计算导频受到的虚部干扰步骤：将与导频数据符号相同频率的两个相邻数据符号分别记为S₁和S₂，导频数据符号周围其它m个数据符号记为D＝[d₁,d₂,d₃,...d_m]^T，每个数据符号对导频数据符号的干扰系数已知，记为A＝[a₁,a₂,a₃,…,a_m]，导频受到的来自周围数据符号D的虚部干扰I＝AD；

(2)设计导频的相邻数据符号S₁和S₂步骤：记待发送的额外数据为x，根据计算S₁和S₂的值，其中b₁为S₁对导频的干扰系数，b₂为S₂对导频的干扰系数；

(3)发送及接收数据步骤：将导频、S₁、S₂和其他数据符号数据按照FBMC调制技术进行发送和接收；所述发送和接收的数据分别为：

发送数据为：

$s\left(k\right)=\underset{m=0}{\overset{M-1}{\Σ}}\underset{n\∈Z}{\Σ}{d}_{m,n}g(k-n\frac{M}{2})e^{j2\mathrm{\π}mk/M}{e}^{j(m+n)\mathrm{\π}/2},$

接收解调数据为：

$d_{m_0,n_0}=\mathrm{Re}\left\{\underset{k=-\mathrm{\∞}}{\overset{+\mathrm{\∞}}{\Σ}}\underset{m_0=0}{\overset{M-1}{\Σ}}\underset{n_0\∈Z}{\Σ}r\left(k\right)g(k-n_0\frac{M}{2})e^{-j2{\mathrm{\πm}}_{0}k/M}{e}^{-j(m_0+n_0)\mathrm{\π}/2}\right\};$

其中，M表示子载波个数，d_m,n是第m个子载波上发送的第n号实数数据，是第m₀个子载波上接收解调得到的第n₀号数据，g(k)为原型滤波器函数，r(k)为经过信道传输后的接收信号，Re表示取实部操作；

(4)信道估计及均衡步骤：根据接收到的导频进行信道估计，得到信道的估计值，然后根据信道的估计值进行均衡；具体为：

按式进行信道估计，之后用H进行均衡，其中H为信道的复数响应，P’为接收解调后的导频符号的值，P为发送的实数导频符号的值；

(5)数据恢复步骤：从均衡后的S₁和S₂中恢复发送的额外数据；假设S₁和S₂接收解调后得到S₁'和S₂'，恢复的额外数据

2.一种滤波器组多载波系统的数据传输方法，包括计算导频受到的虚部干扰步骤、设计导频的相邻符号S₁和S₂步骤、发送及接收数据步骤、信道估计及均衡步骤、数据恢复步骤，其特征在于：

(1)计算导频受到的虚部干扰步骤：将与导频数据符号相同时间的两个相邻数据符号分别记为S₁和S₂，导频数据符号周围其它m个数据符号记为D＝[d₁,d₂,d₃,...d_m]^T，每个数据符号对导频数据符号的干扰系数已知，记为A＝[a₁,a₂,a₃,…,a_m]，导频受到的来自周围数据符号D的虚部干扰I＝AD；

(2)设计导频的相邻数据符号S₁和S₂步骤：记待发送的额外数据为x，根据计算S₁和S₂的值，其中b₁为S₁对导频的干扰系数，b₂为S₂对导频的干扰系数；

(3)发送及接收数据步骤：将导频、S₁、S₂和其他数据符号数据按照FBMC调制技术进行发送和接收；所述发送和接收的数据分别为：

发送数据为：

$s\left(k\right)=\underset{m=0}{\overset{M-1}{\Σ}}\underset{n\∈Z}{\Σ}{d}_{m,n}g(k-n\frac{M}{2})e^{j2\mathrm{\π}mk/M}{e}^{j(m+n)\mathrm{\π}/2},$

接收解调数据为：

$d_{m_0,n_0}=\mathrm{Re}\left\{\underset{k=-\mathrm{\∞}}{\overset{+\mathrm{\∞}}{\Σ}}\underset{m_0=0}{\overset{M-1}{\Σ}}\underset{n_0\∈Z}{\Σ}r\left(k\right)g(k-n_0\frac{M}{2})e^{-j2{\mathrm{\πm}}_{0}k/M}{e}^{-j(m_0+n_0)\mathrm{\π}/2}\right\};$

其中，M表示子载波个数，d_m,n是第m个子载波上发送的第n号实数数据，是第m₀个子载波上接收解调得到的第n₀号数据，g(k)为原型滤波器函数，r(k)为经过信道传输后的接收信号，Re表示取实部操作；

(4)信道估计及均衡步骤：根据接收到的导频进行信道估计，得到信道的估计值，然后根据信道的估计值进行均衡；具体为：按式进行信道估计，之后用H进行均衡，其中H为信道的复数响应，P’为接收解调后的导频符号的值，P为发送的实数导频符号的值；

(5)数据恢复步骤：从均衡后的S₁和S₂中恢复发送的额外数据；假设S₁和S₂接收解调后得到S₁'和S₂'，恢复的额外数据