CN106789824B - 一种适用于ufmc波形的功率加窗发送方法 - Google Patents

一种适用于ufmc波形的功率加窗发送方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于UFMC波形的功率加窗发送方法，首先发送端根据系统需求在频域设置需要滤波的子带，子带由相邻的子载波组成；其次，对每个子带做N点的傅立叶反变换，变换到时域；接下来，发送端对每个子带的时域信号的功率乘以一个长度为N的窗函数；最后将生成的信号通过滤波器形成UFMC基带信号，并调制到载频上发送出去。

Description

一种适用于UFMC波形的功率加窗发送方法
技术领域
本发明涉及一种适用于UFMC波形的功率加窗发送方法，属于移动通信系统中的信号处理领域。
背景技术
在移动通信系统中，波形一直是空中接口技术中的主要组成部分之一。目前商用的第四代移动通信系统(4G)采用了基于循环前缀的正交频分多址(CP-OFDM)技术作为其空中传输波形。CP-OFDM技术具有传输效率高，实现简单，易与多输入多输出(MIMO)结合的优点。但是，它的正交性结构决定了其对定时偏移(Timing offset)和频率偏移(Carrierfrequency offset)非常敏感。同时，由于CP-OFDM在时域的处理中采用了矩形窗截断，故存在较高的带外泄露，更加不利于对相邻子带异步传输的支持。
通用滤波多载波(UFMC)技术继承了CP-OFDM的优点，并通过滤波技术大幅度降低带外泄露，可有效支持相邻子带的异步传输。同时，UFMC能够根据不同业务对于波形参数的不同需求在统一的物理层平台上进行动态的选择和配置，可满足第五代移动通信系统(5G)在统一技术框架基础上支持不同场景差异化技术方案的需求。但是，UFMC由于没采用循环前缀(CP)，在多径信道中会产生前后符号间的干扰(ISI)，并导致其在解调时对抗时频偏移的能力下降。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种适用于UFMC波形的功率加窗发送方法，降低在多径信道中产生的符号间干扰，提高整个系统在异步传输下的解调性能。
技术方案：一种适用于UFMC波形的功率加窗发送方法，包括如下步骤：
1)发送端根据系统需求在频域设置需要滤波的子带，子带由相邻的子载波组成；
2)对每个子带做N点的傅立叶反变换，变换到时域；其中，N表示多载波系统总的子载波数；
3)发送端对每个子带的时域信号的功率乘以一个长度为N的窗函数；
4)将生成的信号通过滤波器形成UFMC基带信号，并调制到载频上发送出去。
作为本发明的优选方案，基带信号s表示为：
Figure BDA0001216645930000021
其中，Fm为(N+LF-1)×N维的复数托普利兹矩阵，Dm是一个N×Nm维的复数矩阵，Sm为第m个子带上传输的子符号向量，N为UFMC系统包含子载波个数，LF为子带滤波器的长度，Nm为构成第m个子带的相邻子载波的个数；Wm是一个N×N维的实数对角矩阵，具有如下的形式：
Figure BDA0001216645930000022
其中，U表示功率不变部分的长度，N-U表明功率变化部分的长度；第m个子带上的控制功率的因子由am(i)表示，其中am(1)≥am(2)≥…≥am(N-U)且0≤am(i)<1。
有益效果：本发明的能量加窗发送方法能适用于下一代通信系统中可能采用的UFMC波形技术，通过函数窗调整符号的尾部能量，降低在多径信道中产生的符号间干扰，可有效的提高在多径信道中对抗时频偏移的能力，提高了整个系统在异步传输下的误码性能。
本方法不需要更改已有的通信体制和标准，发送端只需增加简单的额外设备和器件，接收端不需要增加任何额外处理。除了UFMC，适用于下一代通信系统的新波形还包括滤波器组多载波FBMC，广义频分复用GDMC等。本发明的功率加窗发送方法也可适用于这些没有CP的新波形技术。
附图说明
图1是传统UFMC波形发送方法的原理示意图；
图2是本发明的功率加窗发送方法的实现装置结构示意图；
图3是本发明的功率加窗发送方法的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
假设一个UFMC系统包含N个子载波，划分为M个子带(Subband)，第m个子带由Nm个相邻的子载波构成。以U＝[0,1,...,N-1]表示子载波位置组成的集合，则
Figure BDA0001216645930000031
表示第m个子带所包含的子载波位置，并且N0+N1+…NM-1＝N。根据系统设置，这M个子带可以分配给相同用户，也可以分配给不同用户。下面假设分配给相同用户，不同用户的情况可以此类推。
假设经过信号调制后，用户生成的符号向量为S＝[S(0),S(1),…,S(N-1)]T，其中，S(i)表示QPSK或QAM调制的符号，i＝0,1,...,N-1。发送端将S分成不重叠的M个子符号向量，分别配置在M个子带上传输。此时，第m个子带上传输的子符号向量为
Figure BDA0001216645930000032
假设第m个子带的滤波器为fm＝[fm(0),fm(1),...,fm(LF,m-1)]，其中LF,m表示滤波器长度。通常，不同子带滤波器的长度和参数可以不一样。但是，为了分析方便，我们这里假设长度是一样，都是LF。
定义一个(N+LF-1)×N维的复数托普利兹(Toeplitz)矩阵Fm，它的第一列为
Figure BDA0001216645930000033
第一行为
Figure BDA0001216645930000034
传统的UFMC发送信号可以表示为：
Figure BDA0001216645930000035
其中，Dm是一个N×Nm维的复数矩阵。假设D是一个N×N维的能量归一化后的傅立叶反变换(IDFT)矩阵，它的第i行第n列的元素为
Figure BDA0001216645930000036
则Dm由D的
Figure BDA0001216645930000037
列至
Figure BDA0001216645930000038
列元素组成。
传统的UFMC信号由于没有采用CP结构，在多径信道中会产生符号间干扰，如图1所示。为了减低符号间干扰，本发明提出了一种功率加窗的发送方法，发送结构如图2所示。此时，UFMC基带的发送信号可以表示为：
Figure BDA0001216645930000039
其中，Wm是一个N×N维的实数对角矩阵，具有如下的形式：
Figure BDA0001216645930000041
其中，U表示功率不变部分的长度，N-U表明功率变化部分的长度。第m个子带上的控制功率的因子由am(i)表示，其中am(1)≥am(2)≥…≥am(N-U)且0≤am(i)<1。Wm的对角线元素可以看成是一个窗函数，通过设计这个窗函数，可以降低了符号间干扰，提高对抗时频偏移的能力，原理如图3所示。
根据以上描述，可以得到一种适用于UFMC波形的功率加窗发送方法的具体实现步骤如下：
步骤1)、发送端根据系统需求在频域设置需要滤波的子带，子带由相邻的子载波组成；
步骤2)、对每个子带做N点的反傅立叶变换(IFFT)，变换到时域；其中，N表示多载波系统总的子载波数。
步骤3)、发送端对每个子带的时域信号的功率乘以一个长度为N的窗函数；
步骤4)、将生成的信号通过滤波器形成UFMC基带信号，并调制到载频上发送出去。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种适用于UFMC波形的功率加窗发送方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)发送端根据系统需求在频域设置需要滤波的子带，子带由相邻的子载波组成；
2)对每个子带做N点的傅立叶反变换，变换到时域；其中，N表示多载波系统总的子载波数；
3)发送端对每个子带的时域信号的功率乘以一个长度为N的窗函数；
4)将生成的信号通过滤波器形成UFMC基带信号s，并调制到载频上发送出去；
基带信号s表示为：
Figure FDA0002289386620000011
其中，Fm为(N+LF-1)×N维的复数托普利兹矩阵，Dm是一个N×Nm维的复数矩阵，Sm为第m个子带上传输的子符号向量，M为划分的子带个数，N为UFMC系统包含子载波个数，LF为子带的滤波器的长度，Nm为构成第m个子带的相邻子载波的个数；Wm是一个N×N维的实数对角矩阵，具有如下的形式：
Figure FDA0002289386620000012
其中，U表示功率不变部分的长度，N-U表明功率变化部分的长度；第m个子带上的控制功率的因子由am(i)表示，其中am(1)≥am(2)≥…≥am(N-U)且0≤am(i)<1。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108462665B (zh) * 2018-01-19 2020-12-25 东南大学 一种ufmc发送信号波形的构造方法
CN108880777B (zh) * 2018-09-19 2021-05-04 东南大学 适用于ufmc波形的信道探测参考信号发送与接收方法
JP7167392B2 (ja) * 2018-11-22 2022-11-09 国立大学法人京都大学 送信装置および送信方法
KR20210096231A (ko) * 2018-12-05 2021-08-04 지티이 코포레이션 이산 스펙트럼을 사용한 전송

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103259754A (zh) * 2013-03-21 2013-08-21 国家电网公司 一种用于电力线载波通信的数字前端系统及其实现方法
CN105049386A (zh) * 2015-05-26 2015-11-11 浙江大学 一种ufmc系统中的主动干扰消除方法
CN105612725A (zh) * 2013-08-23 2016-05-25 阿尔卡特朗讯 用于经滤波的多载波信号的接收器和接收方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103259754A (zh) * 2013-03-21 2013-08-21 国家电网公司 一种用于电力线载波通信的数字前端系统及其实现方法
CN105612725A (zh) * 2013-08-23 2016-05-25 阿尔卡特朗讯 用于经滤波的多载波信号的接收器和接收方法
CN105049386A (zh) * 2015-05-26 2015-11-11 浙江大学 一种ufmc系统中的主动干扰消除方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
（Waveform contenders for 5G—OFDM vs.FBMC vs.UFMC;Schaich F, Wild T等;《International Symposium on Communications》;20140523;第3节UFMC，图1 *

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