CN106130947B - 一种同频多波的大容量多载波调制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同频多波的大容量多载波调制方法，所述大容量多载波调制方法包括以下步骤：将每个频率子载波扩展为m个频率相同，但波形不同的同频多波的子载波，即r个子载波扩展成r*m个子载波；传输N路信号时采用N个子载波，只需要占用r＝N/m个子载波所占用的频率资源；对第n个子载波进行尺度、时移变换；调制到子载波上的信号在接收端通过压缩感知理论中的重构算法实施解调，利用匹配追踪算法减少载波间干扰，实现信号的解调。本发明在带宽不变的情况下，将每个子载波扩展成相同频率不同波形(同频多波)的相干子载波，在接收端利用重构算法消除同频在载波之间的干扰，从而扩大了子载波数量，有效地提高频谱利用率和符号传输速率。

Description

一种同频多波的大容量多载波调制方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域的多载波调制，尤其涉及一种同频多波的大容量多载波调制方法，在同样带宽下，本方法比传统多载波调制可提高数倍的传输速率。

背景技术

无线通信调制技术可分为单载波调制和多载波调制，多载波调制广泛应用于宽带无线通信中，适应高速数据传输的需求，其基本思想是将比特流分成多个不同的子数据流调制到若干个载波上进行传输。

目前常见的多载波调制技术主要有正交频分复用(OFDM)系统和基于滤波器的多载波调制系统，其中正交频分复用系统凭借其高效的频谱利用率、抗多径时延、频率选择性衰落、以及实现复杂度低等优势，被广泛应用于当前宽带无线通信领域，以适应高速数据传输的需求，是4G的关键技术之一。

然而，随着频谱资源日渐紧张，对频谱利用率的要求越来越高，加之OFDM的不足之处，例如：较高的峰均功率比、对频偏及相位噪声敏感程度高等，严重阻碍了其进一步的发展。

发明内容

本发明提供了一种同频多波的大容量多载波调制方法，本发明在带宽不变的情况下，将每个子载波扩展成相同频率不同波形(同频多波)的相干子载波，在接收端利用重构算法消除同频在载波之间的干扰，从而扩大了子载波数量，有效地提高频谱利用率和符号传输速率，详见下文描述：

一种同频多波的大容量多载波调制方法，所述大容量多载波调制方法包括以下步骤：

将每个频率子载波扩展为m个频率相同，但波形不同的同频多波的子载波，即r个子载波扩展成r*m个子载波；

传输N路信号时采用N个子载波，只需要占用r＝N/m个子载波所占用的频率资源；

对第n个子载波进行尺度、时移变换，得到形式如其中k＝0,1,...,r,r+1,...,sr-1，s为混叠系数，ir/m为时延因子，i＝0,1,...m-1为同频子载波的序号；

调制到子载波上的信号在接收端通过压缩感知理论中的重构算法实施解调，利用匹配追踪算法减少载波间干扰，实现信号的解调。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

1、本发明提出的多载波调制方法，在带宽不变的情况下，将每个子载波扩展成多个相同频率、且多个不同波形的(同频多波)相干子载波，从而扩大了子载波的数量；

2、相同符号速率下减少了所需不同频率载波的数量，减少了所需带宽，大大提高了频谱利用率和符号传输速率；

3、通过实验验证，表明本方法可以较好地恢复原始信号，提高了频谱利用率的效果，而不降低传输的可靠性。

附图说明

图1为一种同频多波的大容量多载波调制方法的流程图；

图2为同频多波的子载波示例图；

其中，n表示载波频率的序号，i表示同频子载波的序号。

图3为采用本方法的重构效果图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为了进一步提高传输效率，本发明在带宽不变的情况下，将每个子载波扩展成多个相同频率多个不同波形的(同频多波)相干子载波，在接收端可以利用重构算法消除同频在载波之间的干扰，从而实现扩大了子载波数量的多载波调制技术。

实施例1

一种同频多波的大容量多载波调制方法，参见图1，该大容量多载波调制方法包括以下步骤：

101：将每个频率子载波扩展为m个频率相同，但波形不同的同频多波的子载波；

即r个子载波扩展成r*m个子载波；传输N路信号时采用N个子载波，只需要占用r＝N/m个子载波所占用的频率资源；

102：对第n个子载波进行尺度、时移变换；

其中，尺度、时移变换的结果为：

得到形式如其中k＝0,1,...,r,r+1,...,sr-1，s为混叠系数，ir/m为时延因子，i＝0,1,...m-1为同频子载波的序号；

103：调制到子载波上的信号在接收端通过压缩感知理论中的重构算法实施解调，利用匹配追踪算法减少载波间干扰，实现信号的解调。

综上所述，本发明实施例在带宽不变的情况下，将每个子载波扩展成多个相同频率多个不同波形的(同频多波)相干子载波，在接收端可以利用重构算法消除同频在载波之间的干扰，从而实现扩大了子载波数量的多载波调制技术。

实施例2

下面结合图1和图2对实施例1中的方案进行详细的介绍，详见下文的描述：

201：同频多波子载波的设计；

假设有N路信号需要传输，就需要N个子载波，传统多载波调制需要N个正交的载频。本发明实施例中，将每个频率子载波扩展为m个频率相同，但波形不同(即时延参数不同)的同频多波的子载波。所以传输N路信号时采用N个子载波，只需要占用r＝N/m个正交子载波所占用的频率资源，从而可以有效提高频带利用率。

202：选择r个正交子载波，对每个子载波进行变换；

例如：对第n(n＝0，1，...，r-1)个子载波进行尺度、时移变换，得到形式如其中m为同频扩展出的子载波个数，k＝0,1,...,r,r+1,...,sr-1，s为混叠系数，ir/m为时延因子，i＝0,1,...m-1为同频子载波的序号。

这样就把第n个子载波扩展成同频多波的m个子载波，所以原来的r个子载波扩展成r*m个子载波。

203：由于载波之间的区分参数不仅限于频域，还有时域上的区别，调制到子载波上的信号在接收端通过压缩感知理论中的重构算法实施解调，利用匹配追踪算法减少载波间干扰，实现信号的解调。

其中，压缩感知理论中的重构算法，以及匹配追踪算法为本领域技术人员所公知，所涉及的计算步骤或计算流程均为本领域技术人员公知，本发明实施例对此不做赘述。

综上所述，本发明实施例在带宽不变的情况下，将每个子载波扩展成多个相同频率多个不同波形的(同频多波)相干子载波，在接收端可以利用重构算法消除同频在载波之间的干扰，从而实现扩大了子载波数量的多载波调制技术。

实施例3

下面结合图3对实施例1和2中的方案进行可行性验证，详见下文描述：

图3给出混叠参数s为1.5，同频载波个数为m＝8的情况下，以正弦型信号作为原始信号(signal)，接收端重构信号为(AE-Fourier Base)。

图3中的原始信号和重构信号几乎重合，从图3中可以看出本方法可以较好地恢复原始信号，因此本方法可以提高频谱利用率的效果，而不降低传输的可靠性。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种同频多波的大容量多载波调制方法，其特征在于，所述大容量多载波调制方法包括以下步骤：

将r个子载波中的每个频率子载波扩展为m个频率相同，但波形不同的同频多波的子载波，即r个子载波扩展成r*m＝N个子载波，所述方法中的N个子载波，占用r＝N/m个子载波所占用的频率资源；

对第n个子载波进行尺度、时移变换，n＝0，1，...，r-1，得到形式如

其中，k＝0,1,...,r,r+1,...,sr-1，s为混叠系数，ir/m为时延因子，i＝0,1,...m-1为同频子载波的序号；

调制到子载波上的信号在接收端通过压缩感知理论中的重构算法实施解调，利用匹配追踪算法减少载波间干扰，实现信号的解调。