CN106559373A - 一种适合离散频谱的sc-ofdm信号收发方法、装置及系统 - Google Patents

一种适合离散频谱的sc-ofdm信号收发方法、装置及系统 Download PDF

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何毛
齐欢
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Putian Information Technology Co Ltd
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Abstract

本申请公开了一种适合离散频谱的单载波正交频分复用(SC-OFDM)信号收发方法，在发送端，将M进制码元依次进行调制、子载波映射、预编码、加扰、逆快速傅里叶变换、加循环前缀，然后输出SC-OFDM信号；在接收端，将接收到的SC-OFDM信号依次进行去循环前缀、快速傅里叶变换、解扰、解预编码、解子载波映射、解调，然后输出M进制码元。本申请还公开了适合离散频谱的SC-OFDM信号发送装置、接收装置以及收发系统。

Description

一种适合离散频谱的SC-OFDM信号收发方法、装置及系统
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种适合离散频谱的单载波正交频分复用(SC-OFDM)信号收发方法、装置及系统。
背景技术
目前，我国数字集群通信系统正处于从窄带向宽带的演进过程中，宽带数据传输需要宽带频谱。
传统宽带系统需要工作在一段较宽的连续频谱上如图1所示；而传统数字集群通信系统所使用的频谱资源由若干个离散频谱构成，如图2所示。
正交频分复用(OFDM)调制的本质是将高速的数据流变换为若干个低速数据流并行传输，因此在利用已分配、离散频谱进行宽带数据传输上，正交频分复用多址(OFDMA)系统很具有优势。在OFDMA系统中，由于OFDM信号的峰值平均功率比(PAPR，Peak to Average Power Ratio)比较大，为了提高移动终端的功率发射效率，上行业务信道通常采用单载波正交频分复用(SC-OFDM)信号。
现有技术中的SC-OFDM信号的发送装置如图3所示，在发送端，输入M进制码元(2进制、8进制、16进制等)，依次经过调制单元301、子载波映射单元302、预编码单元303、逆快速傅里叶变换(IFFT)单元304、加循环前缀(CP)单元305的处理，最后输出SC-OFDM形式的基带信号。其中，预编码单元303采用对子载波进行离散傅里叶变换(DFT)处理的方式，这样系统发射的是时域信号，相对于发射频域信号可以显著降低峰均比。相应的SC-OFDM信号接收装置如图4所示，输入的SC-OFDM信号依次经过去CP单元401、FFT单元402、解预编码单元403、解子载波映射单元404以及解调单元405，最后输出M进制码元。
SC-OFDM的频谱具有较大的旁瓣，如不加处理，会泄漏相邻的频谱中，对使用相邻频谱的系统造成干扰。如图2所示，离散频谱聚合时，离散的频谱都比较窄，如果采用增加频率保护间隔的方式会造成频谱使用效率的下降。为解决这一问题，现有技术中通常的做法是在发射端对SC-OFDM信号进行滤波来降低泄露到相邻频谱中的信号功率。
在实际应用中，技术人员发现，在发射端进行滤波处理后，虽然改善了相邻频谱的信号功率泄露问题，但是会导致接收端的译码能力一定程度的下降。
发明内容
本申请提供了一种适合离散频谱的SC-OFDM信号收发方法、装置及系统，能够避免接收端的译码能力的下降。
本申请实施例提供的一种适合离散频谱的SC-OFDM信号收发方法，包括如下步骤：
在发送端，将M进制码元依次进行调制、子载波映射、预编码、加扰、逆快速傅里叶变换、加循环前缀，然后输出SC-OFDM信号；
在接收端，将接收到的SC-OFDM信号依次进行去循环前缀、快速傅里叶变换、解扰、解预编码、解子载波映射、解调，然后输出M进制码元。
可选地，所述加扰和解扰分别使用ZC序列进行加扰和解扰。
可选地，所述M进制码元为2进制、8进制或16进制码元。
本申请实施例还提供了一种适合离散频谱的SC-OFDM信号发送装置，该SC-OFDM信号发送装置包括调制单元、子载波映射单元、预编码单元、加扰单元、逆快速傅里叶单元和加循环前缀单元；
所述SC-OFDM信号发送装置将输入的M进制码元依次经所述调制单元、子载波映射单元、预编码单元、加扰单元、逆快速傅里叶单元和加循环前缀单元处理，输出SC-OFDM信号。
可选地，所述加扰单元使用ZC序列进行加扰处理。
可选地，所述M进制码元为2进制、8进制或16进制码元。
本申请实施例还提供了一种适合离散频谱的SC-OFDM信号接收装置，该SC-OFDM信号接收装置包括去循环前缀单元、快速傅里叶变换单元、解扰单元、解预编码单元、解子载波映射单元和解调单元；
所述SC-OFDM信号接收装置将接收到的SC-OFDM信号依次经所述去循环前缀单元、快速傅里叶变换单元、解扰单元、解预编码单元、解子载波映射单元和解调单元，输出M进制码元。
可选地，所述解扰单元使用ZC序列进行解扰处理。
可选地，所述M进制码元为2进制、8进制或16进制码元。
本申请实施例还提供了一种适合离散频谱的单载波正交频分复用SC-OFDM信号收发系统，包括如前所述的SC-OFDM信号发送装置和SC-OFDM信号接收装置。
从以上技术方案可以看出，在收、发双方进行对等的加扰和解扰操作后，使得原先聚集在第一个子载波上的噪声被分配到所有子载波上，从而各子载波上的性能相近，消除高码率编码的译码瓶颈，提高系统的容量。
附图说明
图1为传统宽带系统工作在连续频谱的示意图；
图2为传统数字集群通信系统所使用的频谱资源示意图；
图3为现有技术中的SC-OFDM信号发送装置示意图；
图4为现有技术中的SC-OFDM信号接收装置示意图；
图5为本申请实施例提供的SC-OFDM信号发送装置示意图；
图6为本申请实施例提供的SC-OFDM信号接收装置示意图。
具体实施方式
为使本申请技术方案的技术原理、特点以及技术效果更加清楚，以下结合具体实施例对本申请技术方案进行详细阐述。
发明人通过实验研究发现，在发射端进行滤波处理导致接收端译码能力下降的原理如下：
由于滤波器频率截断的原因，距离截止频率近的子载波失真大，距离截止频率远的子载波失真小，这导致每个子载波上均有失真，失真存在直流成分。失真中的直流分量，经过解预编码单元403的处理后，会聚集在第一个子载波处，使得第一个子载波上性能恶化严重。在高信噪比条件下，这种由于滤波引起失真会成为主要噪声源。如果采用高码率编码，性能恶化后的第一个载波将会成为译码的瓶颈。
根据这一原理，发明人提出的解决方案是：在SC-OFDM生成时，预编码之后加入加扰处理，能够一定程度上避免译码能力的下降，其原理在于：
对于发送的信息而言，在收、发双方进行对等的加扰和解扰操作后，信息不失真；对于滤波引起的失真而言，经过了加扰以及解扰操作，原先聚集在第一个子载波上的噪声会被分配到所有子载波上，使得误差被平均分配到所有子载玻上，各子载波上的性能相近，消除高码率编码的译码瓶颈，提高系统的容量。
较佳地，使用ZC序列进行加扰，ZC序列的频谱近似“白色”，因此能很好的对噪声“白化”。
本申请实施例提供的SC-OFDM信号的生成装置如图5所示，相对于图3，在预编码单元303之后，IFFT单元304之前，增加一个加扰单元306，用于对预编码单元303输出的信号进行加扰，将加扰后的信号输入IFFT单元304。
本申请实施例提供的对应的解码装置如图6所示，，相对于图4，在FFT单元402之后，解预编码单元403之前，增加一个解扰单元406，用于对FFT单元402输出的信号进行解扰处理，将处理后的信号输出至解预编码单元403。
较佳地，加扰单元306使用ZC序列进行加扰，解扰单元406使用ZC序列进行解扰。
本申请实施例还提供了一种适合离散频谱的SC-OFDM信号收发方法，包括如下步骤：
在发送端，将M进制码元依次进行调制、子载波映射、预编码、加扰、逆快速傅里叶变换、加循环前缀，然后输出SC-OFDM信号；
在接收端，将接收到的SC-OFDM信号依次进行去循环前缀、快速傅里叶变换、解扰、解预编码、解子载波映射、解调，然后输出M进制码元。
可选地，所述加扰和解扰分别使用ZC序列进行加扰和解扰。
可选地，所述M进制码元为2进制、8进制或16进制码元。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请的保护范围，凡在本申请技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种适合离散频谱的单载波正交频分复用SC-OFDM信号收发方法，其特征在于，包括如下步骤：
在发送端，将M进制码元依次进行调制、子载波映射、预编码、加扰、逆快速傅里叶变换、加循环前缀，然后输出SC-OFDM信号；
在接收端，将接收到的SC-OFDM信号依次进行去循环前缀、快速傅里叶变换、解扰、解预编码、解子载波映射、解调，然后输出M进制码元。
2.根据权利要求1所述的SC-OFDM信号收发方法，其特征在于，所述加扰和解扰分别使用ZC序列进行加扰和解扰。
3.根据权利要求1所述的SC-OFDM信号收发方法，其特征在于，所述M进制码元为2进制、8进制或16进制码元。
4.一种适合离散频谱的单载波正交频分复用SC-OFDM信号发送装置，其特征在于，该SC-OFDM信号发送装置包括调制单元、子载波映射单元、预编码单元、加扰单元、逆快速傅里叶单元和加循环前缀单元；
所述SC-OFDM信号发送装置将输入的M进制码元依次经所述调制单元、子载波映射单元、预编码单元、加扰单元、逆快速傅里叶单元和加循环前缀单元处理，输出SC-OFDM信号。
5.根据权利要求4所述的SC-OFDM信号发送装置，其特征在于，所述加扰单元使用ZC序列进行加扰处理。
6.根据权利要求4所述的SC-OFDM信号发送装置，其特征在于，所述M进制码元为2进制、8进制或16进制码元。
7.一种适合离散频谱的单载波正交频分复用SC-OFDM信号接收装置，其特征在于，该SC-OFDM信号接收装置包括去循环前缀单元、快速傅里叶变换单元、解扰单元、解预编码单元、解子载波映射单元和解调单元；
所述SC-OFDM信号接收装置将接收到的SC-OFDM信号依次经所述去循环前缀单元、快速傅里叶变换单元、解扰单元、解预编码单元、解子载波映射单元和解调单元，输出M进制码元。
8.根据权利要求7所述的SC-OFDM信号接收装置，其特征在于，所述解扰单元使用ZC序列进行解扰处理。
9.根据权利要求7所述的SC-OFDM信号接收装置，其特征在于，所述M进制码元为2进制、8进制或16进制码元。
10.一种适合离散频谱的单载波正交频分复用SC-OFDM信号收发系统，包括SC-OFDM信号发送装置和SC-OFDM信号接收装置，其特征在于，
所述SC-OFDM信号发送装置为如权利要求4所述的SC-OFDM信号发送装置；
所述SC-OFDM信号接收装置为如权利要求7所述的SC-OFDM信号接收装置。
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