CN104168242B - 基于压缩感知的ofdm信号的调制解调方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种基于压缩感知的OFDM信号调制方法，包括获取接收机侧的解调参数，其中，所述解调参数包括所述接收机的采样使用的周期方波信号的Tnyq，Tnyq为所述周期方波信号中维持高电平和低电平的最小时隙长度；对输入的信息符号进行OFDM调制生成OFDM基带信号，并控制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM=Ts/k是Tnyq的整数倍，其中，Ts为OFDM基带信号中有效数据的持续时间，k为OFDM基带信号中子载波的个数；将所述OFDM基带信号进行上变频处理后发送至所述接收机。本发明实施例还公开了一种对应的解调方法、装置和系统。采用本发明，降低接收机的复杂度。

Description

基于压缩感知的OFDM信号的调制解调方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及基于压缩感知的OFDM信号的调制解调方法、装置及系统。
背景技术
传统的研究方法中，无线通信中信号的获取和处理分为四个步骤，分别是采样、压缩、传输和解压缩。然而如果信号本身是可压缩的，那么是否可以将采样和压缩合并成同一过程。2006年，Candes已经证明，信号可以从它的部分傅里叶变换系数中精确重构，并以此作为压缩感知的理论基础。
压缩感知算法的过程可表示为y＝Φs，假设y200＝Φ200*800s800，其中s为原始信号，是N项的列向量，s存在稀疏表示，即正交变换Φ后Φs＝x只有K(<<N)个位置未知的非零项。y为线性测量值，是M项的列向量(M<<N&M>2K)，Φ为测量(投影)矩阵，大小为M行N列。精确重构原始信号s的条件为，在约束条件：
y＝Φs＝ΦΨHx＝Tx下，找到非零元素个数最少的x，再求得s＝ΨHx矩阵T＝ΦΨH称为传感矩阵。
基于压缩感知的重构算法为：由测量值及测量矩阵重构原始信号。重构算法的过程转换成的前述最小l0范数优化问题,是NP-hard问题,需要穷举x’中非零值的所有无穷种可能组合排列,从而无法求解。因此,业界提出一系列求次最优解的方法,主要包括最小l1范数法、匹配追踪法等。最小l1范数法的实现复杂度通常为O(N3)，即正比于N3。匹配追踪法的实现复杂度可达O(N)，即正比于N。当使用现有技术的压缩感知算法恢复OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用，简称OFDM)基带信号中的信息符号时，接收机所使用的算法极其复杂。
发明内容
本发明实施例提供一种在无线通信系统中基于压缩感知的OFDM信号的调制解调方法、装置及系统。可解决现有技术中算法的复杂度高的不足。
本发明实施例提供了一种基于压缩感知的OFDM信号调制方法，包括：
发射机获取接收机端的解调参数，其中，所述解调参数包括所述接收机的采样使用的周期方波信号的Tnyq，Tnyq为所述周期方波信号中维持高电平和低电平的最小时隙长度；
发射机对输入的信息符号进行OFDM调制生成OFDM基带信号，并控制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍，其中，Ts为OFDM基带信号中有效数据的持续时间，k为OFDM基带信号中子载波的个数；
发射机将所述OFDM基带信号进行上变频处理后发送至所述接收机。
在第一种可能的实现方式中，所述控制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍的步骤包括：
控制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k＝Tp，Tp为所述周期方波信号的周期。
结合第一方面和第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，还包括：
判断所述OFDM基带信号中的子载波的频带宽度是否大于额定带宽B，若为是，则将该子载波置零。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述获取接收机侧的解调参数的步骤包括：
接收接收机通过发送的包括解调参数的信令信息；
从所述信令信息中解析出所述解调参数。
本发明第二方面提供了一种基于压缩感知的OFDM信号解调方法，包括：
接收发射机发出的高频信号，其中，所述高频信号对应的OFDM基带信号在发射机调制时满足采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍，其中，Ts为OFDM基带信号中有效数据的持续时间，k为OFDM基带信号中子载波的个数，Tnyq为周期方波信号中维持高电平和低电平的最小时隙长度；
将所述高频信号分为m路；
将每一路高频信号分别与周期为Tp的所述周期方波信号相乘得到m路混频信号；
将每一路混频信号经过滤波处理和采样处理得到采样向量；
根据压缩感知信号恢复算法从所述采样向量中得到频域稀疏向量；
将所述频域稀疏向量的非零项中恢复出所述高频信号对应的OFDM基带信号中的信息符号。
在第一种可能的实现方式中，所述周期方波信号为随机周期方波信号。
结合第二方面和第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述将每一路混频信号经过滤波处理和采样处理得到采样向量的步骤包括：
将所述每一路混频信号经过截止频率为fs'/2滤波处理和采样频率为fs'的采样处理得到采样向量，其中，fs'＝1/Tp。
本发明第三方面提供了一种通信系统的发射机，包括：
获取模块，用于获取接收机侧的解调参数，其中，所述解调参数包括所述接收机的采样使用的周期方波信号的Tnyq，Tnyq为所述周期方波信号中维持高电平和低电平的最小时隙长度；
控制模块，用于对输入的信息符号进行OFDM调制生成OFDM基带信号，并控制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍，其中，Ts为OFDM基带信号中有效数据的持续时间，k为OFDM基带信号中子载波的个数；
发送模块，用于将所述OFDM基带信号进行上变频处理后发送至所述接收机。
在第一种可能的实现方式中，所述控制模块用于控制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k＝Tp，Tp为所述周期方波信号的周期。
结合第三方面和第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，还包括：
带宽调整模块，用于判断所述OFDM基带信号中的子载波的频带宽度是否大于额定带宽B，若为是，则将该子载波置零。
结合第三方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述获取模块包括：
信令接收单元，用于接收接收机通过发送的包括解调参数的信令信息；
参数解析单元，用于从所述信令信息中解析出所述解调参数。
本发明第四方面提供了一种通信系统的接收机，包括：
接收模块，用于接收发射机发出的高频信号，其中，所述高频信号对应的OFDM基带信号在发射机调制时满足采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍，其中，Ts为OFDM基带信号中有效数据的持续时间，k为OFDM基带信号中子载波的个数，Tnyq为周期方波信号中维持高电平和低电平的最小时隙长度；
功分模块，用于将所述高频信号分为m路；
混频模块，用于将每一路高频信号分别与周期为Tp的所述周期方波信号相乘得到m路混频信号；
滤波采样模块，用于将每一路混频信号经过滤波处理和采样处理得到采样向量；
稀疏向量计算模块，用于根据压缩感知信号恢复算法从所述采样向量中得到频域稀疏向量；
符号恢复模块，用于将所述频域稀疏向量的非零项中恢复出所述高频信号对应的OFDM基带信号中的信息符号。
在第一种可能的实现方式中，所述周期方波信号为随机周期方波信号。
结合第四方面和第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述滤波采样模块用于将所述每一路混频信号经过截止频率为fs'/2滤波处理和采样频率为fs'的采样处理得到采样向量，其中，fs'＝1/Tp。
本发明第五方面提供了一种基于压缩感知的OFDM信号通信系统，包括上述任意一种发射机和任意一种接收机。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
实施本发明的实施例，通过获取接收机解调所用的周期方波信号的维持高电平或低电平的最小时隙长度，控制OFDM基带信号的采样间隔是该最小时隙长度的整数倍，经过上述处理的基带信号在接收机进行压缩感知重构算法恢复接收机端输入的信息符号时，极大地降低的算法的复杂性。
附图说明
图1是本发明实施例的一种基于压缩感知的OFDM信号的调制方法的流程示意图；
图2是本发明实施例的一种基于压缩感知的OFDM信号的调制方法的另一流程示意图；
图3是本发明实施例的一种基于压缩感知的OFDM信号的调制装置的结构示意图；
图4是本发明实施例的一种基于压缩感知的OFDM信号的调制装置的另一结构示意图；
图5是图4中获取模块的结构示意图；
图6是本发明实施例的一种基于压缩感知的OFDM信号的调制装置的又一结构示意图；
图7是本发明实施例的一种基于压缩感知的OFDM信号的解调方法的流程示意图；
图8是本发明实施例的一种基于压缩感知的OFDM信号的解调装置的结构示意图；
图9是本发明实施例的一种基于压缩感知的OFDM信号的解调装置的另一示意图。
具体实施方式
本发明实施例是对无线通信系统中特别是能够应用OFDM的系统，是对信号的处理的方案。参见图1，为本发明实施例的一种基于压缩感知的OFDM信号的调制方法的流程示意图，一般在系统中的发射机上执行，该方法包括：
步骤102、获取接收机侧的解调参数，其中，所述解调参数包括所述接收机的采样使用的周期方波信号的Tnyq。
具体的，发射机获取接收机侧的解调参数，获取的方法可以是发射机根据预先规定的通信协议直接从本地调用预先配置的接收机侧解调参数，或者接收机通过向发射机发送信令的方式使发射机获取该接收机侧的解调参数，该解调参数用于接收机对接收到的包括OFDM基带信号的射频信号进行解调处理所配置的参数。解调参数包括接收机的采样使用的周期方波信号的Tnyq。
接收机对接收到的包括OFDM基带信号的高频信号进行基于压缩感知重构算法的解调处理，方法为：接收发射机发出的高频信号，将所述高频信号分为m路，将每一路高频信号分别与周期为Tp的所述周期方波信号相乘得到m路混频信号；将每一路混频信号经过滤波处理和采样处理得到采样向量；根据压缩感知信号恢复算法从所述采样向量中得到频域稀疏向量；将所述频域稀疏向量的非零项中恢复出所述高频信号对应的OFDM基带信号中的信息符号。Tnyq为周期方波信号维持高电平或低电平的最小时隙长度，Tnyq的计算方法可以是Tnyq＝Tp/M，M为周期方波信号在单位周期内取值的个数。
步骤102、对输入的信息符号进行OFDM调制生成OFDM基带信号，并控制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍。
具体的，发射机对输入的信息符号进行OFDM调制，该信息符号为数字信号，OFDM调制的过程现有技术已经披露，此处不再敖述，接收机对信息符号进行串并转换后分为多路，每一路中的信号分别对子载波进行调制，IFFT处理并串转换处理、加入循环前缀、DAC(Digital-to-Analog Converter，数字模拟转换器，简称DAC)处理生生成OFDM基带信号，接收机在调制过程中控制TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍，Ts为OFDM基带信号中有效数据的持续时间，k为OFDM基带信号中子载波的个数。
此步骤中，发射机利用接收机侧的先验条件(解调参数)在对信息符号进行OFDM调制时，限制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍，使得接收机对接收到的包括OFDM基带信号时进行基于压缩感知恢复算法时，根据频域稀疏向量的非零项对应的频率点与OFDM基带信号中各个子载波所在的频率点相同准则，定位到OFDM基带信号中每个子载波对应的压缩感知重构算法恢复的频域稀疏向量中的非零项，该非零项即为子载波承载的信息符号的估计，大大降低了接收机的复杂度。
步骤103、将所述OFDM基带信号进行上变频处理后发送至所述接收机。
具体的，接收机将OFDM基带信号进行调制以生成适合在无线信道传输的射频信号发送至接收机。
实施本发明的实施例，通过获取接收机解调所用的周期方波信号的维持高电平或低电平的最小时隙长度，控制OFDM基带信号的采样间隔是该最小时隙长度的整数倍，经过上述处理的基带信号在接收机进行压缩感知重构算法恢复接收机端输入的信息符号时，极大地降低的算法的复杂性。
参见图2，为本发明实施例的一种基于压缩感知的OFDM信号调制方法的另一流程示意图，该方法包括：
步骤201、接收接收机通过发送的包括解调参数的信令信息；从所述信令信息中解析出所述解调参数。上述接收机的解调参数，包括接收端所用周期方波信号的周期Tp，以及接收机希望的发射机发射的各个窄带信号的最大带宽B，通常B＜fp＝1/Tp。
具体的，发射机获取接收机侧的解调参数，获取的方法可以是发射机根据预先规定的通信协议直接从本地调用预先配置的接收机侧解调参数，或者接收机通过向发射机发送信令的方式使发射机获取该接收机侧的解调参数，该解调参数用于接收机对接收到的包括OFDM基带信号的高频进行解调处理所配置的参数。也可以采用其他方法获取接收机的解调参数，本发明不作限制。
接收机对接收到的包括OFDM基带信号的高频信号进行基于压缩感知重构算法的解调处理，方法为：接收发射机发出的高频信号，将所述高频信号分为m路，将每一路高频信号分别与周期为Tp的所述周期方波信号相乘得到m路混频信号；将每一路混频信号经过滤波处理和采样处理得到采样向量；根据压缩感知信号恢复算法从所述采样向量中得到频域稀疏向量；将所述频域稀疏向量的非零项中恢复出所述高频信号对应的OFDM基带信号中的信息符号。Tnyq为周期方波信号维持高电平或低电平的最小时隙长度，Tnyq的计算方法可以是Tnyq＝Tp/M，M为周期方波信号在单位周期内取值的个数。
步骤202、对输入的信息符号进行OFDM调制生成OFDM基带信号，并控制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k＝Tp。
具体的，发射机控制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k＝Tp，Ts为OFDM基带信号中有效数据的持续时间，k为OFDM基带信号中子载波的个数。
步骤203、判断所述OFDM基带信号中的子载波的频带是否大于额定带宽B。
具体的，发射机若判断所述OFDM基带信号中的任意一个子载波所占据的频带大于额定带宽B所限定的频带，执行步骤204，否则，执行步骤205。
步骤204、将该子载波置零。
步骤205、常规方式处理。
步骤206、将所述OFDM基带信号进行上变频处理后发送至所述接收机。
具体的，假设发射机生成两个窄带OFDM基带信号，分别上变频到2*fp和15*fp发射至接收机。每个OFDM基带信号做带宽为fp(fp为周期方波信号周期性变化的频率，fp＝1/Tp)的OFDM调制，同时在OFDM基带信号中，所占据的频带大于等于B的子载波都传0，从而满足OFDM基带信号的实际带宽小于B。上述所占据的频带大于等于B的子载波，细节如下：对于基带信号，带宽小于等于B的频带，通常指大于等于-B/2而小于等于B/2的一段频带；任意一个子载波的中心频点为fsubcarrier_i，带宽为Δf＝1/Ts，则该子载波占据的是大于等于fsubcarrier_i-Δf/2而小于等于fsubcarrier_i+Δf/2的一段频带，这一段频带的任意部分在上述大于等于-B/2而小于等于B/2的那段频带之外，则称为该子载波占据的频带大于等于B。
待发射的信息符号经过子载波调制，IFFT(Inverse Fast Fourier Transform，快速傅里叶逆变换，简称IFFT)处理，并串转换，加入循环前缀后，DA变换器以采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k发送。其中Ts为OFDM基带信号中有效数据的持续时间，即除去循环前缀后的符号长度，k表示子载波个数。最后OFDM基带信号通过RF器件上变频放大发射。根据OFDM调制原理可得，各子载波间的最小频率间隔Δf＝1/Ts。
假设子载波的数量k＝101，发射机做带宽为fp(fp为周期方波信号周期性变化的频率)的OFDM调制，则OFDM基带信号中子载波频率间隔相应的OFDM基带信号中有效数据的持续时间Ts＝1/Δf＝k/fp，发射机DA变换器采样间隔本发明所用接收机的细节和更多相关参数，请参考文献
Moshe Mishali,Yonina C.Eldar，“From Theory to Practice:Sub-
Nyquist Sampling of Sparse Wideband Analog Signals”，
IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN SIGNAL PROCESSING,VOL.4,NO.2,APRIL2010。
发射机做带宽为fp的OFDM调制，为了让OFDM基带信号的实际带宽小于B＝50M，在k＝101个子载波中，频率最高的4个子载波置0，则实际只使用101-4＝97个子载波传送信息符号，容易验证此时OFDM基带信号的实际带宽为小于B＝50M。
发射机经过上述的OFDM调制处理后，采用压缩感知的接收机由低速率ADC采用得到OFDM基带信号相关的采样值，由正交匹配追踪OMP算法恢复出的频域稀疏向量有两段，其非零项很多，每段各有101项，把每一段对应最高频率的4项去掉，得到97项，它们就是发射机生成两个窄带OFDM基带信号所承载的信息符号的估计。接收机除了由正交匹配追踪OMP算法恢复频域稀疏向量，也可以采用其它的压缩感知信号恢复算法恢复频域稀疏向量；特别的，当接收机知道发射机发射的各个窄带信号所在的频带，还可以不采用压缩感知信号恢复算法，而是用简单的信号处理的方法，恢复频域稀疏向量或者只求得所关心的频带的频域向量，这些都是公知的现有技术。
实施本发明的实施例，通过获取接收机解调所用的周期方波信号的维持高电平或低电平的最小时隙长度，控制OFDM基带信号的采样间隔是该最小时隙长度的整数倍，经过上述处理的基带信号在接收机进行压缩感知重构算法恢复接收机端输入的信息符号时，极大地降低的算法的复杂性。
参见图3，为本发明实施例的一种基于压缩感知的OFDM信号调制装置，以下简称调制装置1，该调制装置1可以是无线通信系统中的发射机，用于处理和发射通信信号，包括：
获取模块11，用于获取接收机侧的解调参数，其中，所述解调参数包括所述接收机的采样使用的周期方波信号的Tnyq，Tnyq为所述周期方波信号中维持高电平和低电平的最小时隙长度；
控制模块12，用于对输入的信息符号进行OFDM调制生成OFDM基带信号，并控制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍，其中，Ts为OFDM基带信号中有效数据的持续时间，k为OFDM基带信号中子载波的个数；
发送模块13，用于将所述OFDM基带信号进行上变频处理后发送至所述接收机。
实施本发明的实施例，通过获取接收机解调所用的周期方波信号的维持高电平或低电平的最小时隙长度，控制OFDM基带信号的采样间隔是该最小时隙长度的整数倍，经过上述处理的基带信号在接收机进行压缩感知重构算法恢复接收机端输入的信息符号时，极大地降低的算法的复杂性。
进一步的，参见图4和图5，为本发明实施例的一种基于压缩感知的OFDM信号调制装置的另一结构示意图，调制装置1除包括获取模块11、控制模块12和发送模块13外，还包括带宽调整模块14，用于判断所述OFDM基带信号中的子载波的频带宽度是否大于额定带宽B，若为是，则将该子载波置零。
优选的，获取模块11包括：
信令接收单元111，用于接收接收机通过发送的包括解调参数的信令信息；
参数解析单元112，用于从所述信令信息中解析出所述解调参数。
控制模块12用于控制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k＝Tp，Tp为所述周期方波信号的周期。
实施本发明的实施例，通过获取接收机解调所用的周期方波信号的维持高电平或低电平的最小时隙长度，控制OFDM基带信号的采样间隔是该最小时隙长度的整数倍，经过上述处理的基带信号在接收机进行压缩感知重构算法恢复接收机端输入的信息符号时，极大地降低的算法的复杂性。
参见图6，为本发明实施例的一种基于压缩感知的OFDM信号调制装置的又一结构示意图，该调制装置1包括处理器61、存储器62、输入装置63和输出装置64，调制装置1中的处理器61的数量可以是一个或多个，图6以一个处理器为例。本发明的一些实施例中，处理器61、存储器62、输入装置63和输出装置64可通过总线或其他方式连接，图6中以总线连接为例。
其中，存储器62中存储一组程序代码，且处理器61用于调用存储器62中存储的程序代码，用于执行以下操作：
获取接收机侧的解调参数，其中，所述解调参数包括所述接收机的采样使用的周期方波信号的Tnyq，Tnyq为所述周期方波信号中维持高电平和低电平的最小时隙长度；
对输入的信息符号进行OFDM调制生成OFDM基带信号，并控制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍，其中，Ts为OFDM基带信号中有效数据的持续时间，k为OFDM基带信号中子载波的个数；
将所述OFDM基带信号进行上变频处理后发送至所述接收机。
在本发明的一些实施例中，处理器61执行控制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍的步骤包括：
控制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k＝Tp，Tp为所述周期方波信号的周期。
在本发明的一些实施例中，处理器61还用于执行判断所述OFDM基带信号中的子载波的频带宽度是否大于额定带宽B，若为是，则将该子载波置零。
在本发明的一些实施例中，处理器61执行获取接收机侧的解调参数的步骤包括：
接收接收机通过发送的包括解调参数的信令信息；
从所述信令信息中解析出所述解调参数。
实施本发明的实施例，通过获取接收机解调所用的周期方波信号的维持高电平或低电平的最小时隙长度，控制OFDM基带信号的采样间隔是该最小时隙长度的整数倍，经过上述处理的基带信号在接收机进行压缩感知重构算法恢复接收机端输入的信息符号时，极大地降低的算法的复杂性。
参见图7，为本发明实施例的一种基于压缩感知的OFDM信号解调方法的流程示意图，该方法包括：
步骤301、接收发射机发出的高频信号，其中，所述高频信号对应的OFDM基带信号在发射极调制时满足采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍。
具体的，假设高频信号为x(t)，x(t)对应的OFDM基带信号在发射极调制时满足采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍。
步骤302、将所述高频信号分为m路。
步骤303、将每一路高频信号分别与周期为Tp的周期方波信号相乘得到m路混频信号。
具体的，任意取i路通道进行分析，设周期方波信号为Pi(t)，i＝1,2，…，m，则第i路的混频信号Pi(t)为随机周期方波信号，满足Pi(t+n*Tp)＝Pi(t，n为正整数。
步骤304、将每一路混频信号经过滤波处理和采用处理得到采样向量。
具体的，接收机将混频信号经过一个截止频率为fs'/2滤波处理和采样频率为fs'的采样处理得到采样向量，其中，fs'＝1/Tp。
步骤305、根据压缩感知算法从所述采样向量中得到频域稀疏向量。
步骤306、将所述频域稀疏向量的非零项恢复出所述高频信号对应的OFDM基带信号的信息符号。
具体的，发射机利用接收机侧的先验条件(解调参数)在对信息符号进行OFDM调制时，限制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍，使得接收机对接收到的包括OFDM基带信号时进行基于压缩感知恢复算法时，根据频域稀疏向量的非零项对应的频率点与OFDM基带信号中各个子载波所在的频率点相同准则，定位到OFDM基带信号中每个子载波对应的压缩感知重构算法恢复的频域稀疏向量中的非零项，该非零项即为子载波承载的信息符号的估计，大大降低了接收机的复杂度。
实施本发明的实施例，通过对发射机侧OFDM基带信号的采用间隔限制为取接收机解调所用的周期方波信号的维持高电平或低电平的最小时隙长度，控制OFDM基带信号的采样间隔是该最小时隙长度的整数倍，经过上述处理的基带信号在接收机进行压缩感知重构算法恢复接收机端输入的信息符号时，极大地降低的算法的复杂性。
参见图8，为本发明实施例的一种基于压缩感知的OFDM信号的解调装置的结构示意图，以下简称解调装置2，该解调装置2可以是无线通信系统中的接收机，用于处理和接收通信信号，包括：
接收模块，用于接收发射机发出的高频信号，其中，所述高频信号对应的OFDM基带信号在发射机调制时满足采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍，其中，Ts为OFDM基带信号中有效数据的持续时间，k为OFDM基带信号中子载波的个数，Tnyq为周期方波信号中维持高电平和低电平的最小时隙长度；
功分模块，用于将所述高频信号分为m路；
混频模块，用于将每一路高频信号分别与周期为Tp的所述周期方波信号相乘得到m路混频信号；
滤波采样模块，用于将每一路混频信号经过滤波处理和采样处理得到采样向量；
稀疏向量计算模块，用于根据压缩感知信号恢复算法从所述采样向量中得到频域稀疏向量；
符号恢复模块，用于将所述频域稀疏向量的非零项中恢复出所述高频信号对应的OFDM基带信号中的信息符号。
实施本发明的实施例，通过对发射机侧OFDM基带信号的采用间隔限制为取接收机解调所用的周期方波信号的维持高电平或低电平的最小时隙长度，控制OFDM基带信号的采样间隔是该最小时隙长度的整数倍，经过上述处理的基带信号在接收机进行压缩感知重构算法恢复接收机端输入的信息符号时，极大地降低的算法的复杂性。
参见图9，为本发明实施例的一种基于压缩感知的OFDM信号解调装置的另一结构示意图，该解调装置2包括处理器71、存储器72、输入装置73和输出装置74，解调装置2中的处理器71的数量可以是一个或多个，图9以一个处理器为例。本发明的一些实施例中，处理器71、存储器72、输入装置73和输出装置74可通过总线或其他方式连接，图9中以总线连接为例。
其中，存储器72中存储一组程序代码，且处理器71用于调用存储器72中存储的程序代码，用于执行以下操作：
接收发射机发出的高频信号，其中，所述高频信号对应的OFDM基带信号在发射机调制时满足采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍，其中，Ts为OFDM基带信号中有效数据的持续时间，k为OFDM基带信号中子载波的个数，Tnyq为周期方波信号中维持高电平和低电平的最小时隙长度；
将所述高频信号分为m路；
将每一路高频信号分别与周期为Tp的所述周期方波信号相乘得到m路混频信号；
将每一路混频信号经过滤波处理和采样处理得到采样向量；
根据压缩感知信号恢复算法从所述采样向量中得到频域稀疏向量；
将所述频域稀疏向量的非零项中恢复出所述高频信号对应的OFDM基带信号中的信息符号。
在本发明的一些实施例中，处理器71执行将每一路混频信号经过滤波处理和采样处理得到采样向量的步骤包括：
将所述每一路混频信号经过截止频率为fs'/2滤波处理和采样频率为fs'的采样处理得到采样向量，其中，fs'＝1/Tp。
实施本发明的实施例，通过对发射机侧OFDM基带信号的采用间隔限制为取接收机解调所用的周期方波信号的维持高电平或低电平的最小时隙长度，控制OFDM基带信号的采样间隔是该最小时隙长度的整数倍，经过上述处理的基带信号在接收机进行压缩感知重构算法恢复接收机端输入的信息符号时，极大地降低的算法的复杂性。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

Claims (15)

1.一种无线通信系统中基于压缩感知的正交频分复用OFDM信号的调制方法，其特征在于，包括:
发射机获取接收机端的解调参数，其中，所述解调参数包括所述接收机的采样使用的周期方波信号的Tnyq，Tnyq为所述周期方波信号中维持高电平和低电平的最小时隙长度；
所述发射机对输入的信息符号进行OFDM调制生成OFDM基带信号，并控制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍，其中，Ts为OFDM基带信号中有效数据的持续时间，k为OFDM基带信号中子载波的个数；
所述发射机将所述OFDM基带信号进行上变频处理后发送至所述接收机。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍的步骤包括：
所述发射机控制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k＝Tp，Tp为所述周期方波信号的周期。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：
所述发射机判断所述OFDM基带信号中的子载波的频带宽度是否大于额定带宽B，若为是，则将该子载波置零。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述发射机获取接收机侧的解调参数的步骤包括：
所述发射机接收接收机通过发送的包括解调参数的信令信息；
所述发射机从所述信令信息中解析出所述解调参数。
5.一种无线通信系统中基于压缩感知的OFDM信号解调方法，其特征在于，包括：
接收发射机发出的高频信号，其中，所述高频信号对应的OFDM基带信号在发射机调制时满足采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍，其中，Ts为OFDM基带信号中有效数据的持续时间，k为OFDM基带信号中子载波的个数，Tnyq为周期方波信号中维持高电平和低电平的最小时隙长度；
将所述高频信号分为m路；
将每一路高频信号分别与周期为Tp的所述周期方波信号相乘得到m路混频信号；
将每一路混频信号经过滤波处理和采样处理得到采样向量；
根据压缩感知信号恢复算法从所述采样向量中得到频域稀疏向量；
将所述频域稀疏向量的非零项中恢复出所述高频信号对应的OFDM基带信号中的信息符号。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述周期方波信号为随机周期方波信号。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述将每一路混频信号经过滤波处理和采样处理得到采样向量的步骤包括：
将所述每一路混频信号经过截止频率为fs'/2滤波处理和采样频率为fs'的采样处理得到所述采样向量，其中，fs'＝1/Tp。
8.一种无线通信系统中的发射机，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取接收机侧的解调参数，其中，所述解调参数包括所述接收机的采样使用的周期方波信号的Tnyq，Tnyq为所述周期方波信号中维持高电平和低电平的最小时隙长度；
控制模块，用于对输入的信息符号进行OFDM调制生成OFDM基带信号，并控制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍，其中，Ts为OFDM基带信号中有效数据的持续时间，k为OFDM基带信号中子载波的个数；
发送模块，用于将所述OFDM基带信号进行上变频处理后发送至所述接收机。
9.如权利要求8所述的发射机，其特征在于，所述控制模块用于控制所述OFDM基带信号的采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k＝Tp，Tp为所述周期方波信号的周期。
10.如权利要求8或9所述的发射机，其特征在于，还包括：
带宽调整模块，用于判断所述OFDM基带信号中的子载波的频带宽度是否大于额定带宽B，若为是，则将该子载波置零。
11.如权利要求10所述的发射机，其特征在于，所述获取模块包括：
信令接收单元，用于接收接收机通过发送的包括解调参数的信令信息；
参数解析单元，用于从所述信令信息中解析出所述解调参数。
12.一种无线通信系统中的接收机，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收发射机发出的高频信号，其中，所述高频信号对应的OFDM基带信号在发射机调制时满足采样间隔TsampleOFDM＝Ts/k是Tnyq的整数倍，其中，Ts为OFDM基带信号中有效数据的持续时间，k为OFDM基带信号中子载波的个数，Tnyq为周期方波信号中维持高电平和低电平的最小时隙长度；
功分模块，用于将所述高频信号分为m路；
混频模块，用于将每一路高频信号分别与周期为Tp的所述周期方波信号相乘得到m路混频信号；
滤波采样模块，用于将每一路混频信号经过滤波处理和采样处理得到采样向量；
稀疏向量计算模块，用于根据压缩感知信号恢复算法从所述采样向量中得到频域稀疏向量；
符号恢复模块，用于将所述频域稀疏向量的非零项中恢复出所述高频信号对应的OFDM基带信号中的信息符号。
13.如权利要求12所述的接收机，其特征在于，所述周期方波信号为随机周期方波信号。
14.如权利要求12或13所述的接收机，其特征在于，所述滤波采样模块用于将所述每一路混频信号经过截止频率为fs'/2滤波处理和采样频率为fs'的采样处理得到采样向量，其中，fs'＝1/Tp。
15.一种基于压缩感知的OFDM信号通信系统，其特征在于，包括如权利要求8-11任一项所述的发射机和如权利要求12-14任一项所述的接收机。
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