CN111371531A - 基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法 - Google Patents

Abstract

基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，它属于无线通信技术领域。本发明解决了现有的通信方法对抗信道时域突发差错的性能差的问题。本发明将调制后的比特序列进行能量交织，通过对其分组进行多次不同长度的扩展加权分数傅里叶变换，在保证了接收端可以通过能量解交织完全恢复信息数据的前提下，实现了时域能量的再分配，即单个比特的能量被分散到了参与能量交织的多个比特上。在存在时域突发错的信道条件下，单个比特的衰落被多个比特所分担，使其能量损失得到了大幅度的降低，即保留了接收端恢复该比特信息所需的能量，有效增强了无线通信系统的可靠性。本发明可以应用于无线通信技术领域。

Description

基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法。

背景技术

在无线衰落信道中，差错往往是突发的或突发与随机共存的，处理突发差错信道的一个有效办法是对编码数据实行交织，把突发差错信道转变为统计独立差错的信道以充分发挥为统计独立差错信道设计的纠错编码的作用来对抗信道的衰落。然而，传统的比特交织只是将比特序列的排序按照一定的规则进行置换，并不改变信号的能量分布，当信道出现突发差错时，相应比特发生深衰，比特交织虽然可以将突发差错位置分散，但不能对受突发差错影响的比特能量进行分散和补偿，深衰比特的能量将完全损失，这对无线通信系统是十分不利的，因此，现有通信方法对抗信道时域突发差错的性能仍然较差。对其抗干扰性能的缺陷进行补充和优化、进一步提升系统的可靠性成为一个值得关注的研究方向。

发明内容

本发明的目的是为解决现有的通信方法对抗信道时域突发差错的性能差的问题，而提出了一种基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，所述方法具体包括以下步骤：

步骤一、将信源产生的0、1比特数据进行基带的星座映射，获得星座映射后的调制结果；

步骤二、对步骤一获得的调制结果进行分组：从调制结果的首位开始，将调制结果分成M个长度相等的数据块，每个数据块的长度均为2^N，N为正整数，每个数据块对应一帧数据，其中：第i′帧数据表示为X_i′,i′＝1,2,3,...,M，M为数据块的总个数；

步骤三、分别对步骤二获得的每一帧数据进行时域能量交织，得到每一帧数据经过时域能量交织获得的输出信号X_i′1，X_i′1为第i′帧数据X_i′经过时域能量交织获得的输出信号；

步骤四、将步骤三获得的输出信号X_i′1表示为一路串行数字信号X_T，X_T＝[X₁₁ X₂₁… X_i′1 …X_M1]，X_T通过数/模转换器获得模拟调制信号X_T0；

步骤五、对步骤四获得的模拟调制信号X_T0进行上变频处理，获得上变频处理后的信号，并将上变频处理后的信号发射至信道；

步骤六、信号通过信道的传输到达接收端，接收机对接收到的信号进行下变频处理，获得下变频处理后的信号；

步骤七、将步骤六获得的下变频处理后信号通过模/数转换器，获得一路串行数字信号X_R；

步骤八、将步骤七获得的信号X_R进行信道均衡，得到经过信道均衡的信号数据；

步骤九、从步骤八获得的信号数据的首位开始，将信号数据分成M个数据块；每个数据块的长度均为2^N，N为正整数，每个数据块对应于一帧数据，

步骤十、分别对步骤九获得的每一帧数据进行时域能量解交织，得到每一帧数据经过时域能量解交织获得的输出信号；

其中：第j帧数据表示为Y_j，j＝1,2,3,...,M，第j帧数据经过时域能量解交织获得的输出信号表示为Y_j1；

步骤十一、将步骤十获得的输出信号Y_j1表示为一路串行数字信号Y_T，Y_T＝[Y₁₁ Y₂₁… Y_j1 …Y_M1]，对信号Y_T进行星座解映射，恢复出0、1比特数据。

一种基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，所述方法的信号发射过程为：

步骤S1、将信源产生的0、1比特数据进行基带的星座映射，获得星座映射后的调制结果；

步骤S2、对步骤S1获得的调制结果进行分组：从调制结果的首位开始，将调制结果分成M个长度相等的数据块，每个数据块的长度均为2^N，N为正整数，每个数据块对应一帧数据，其中：第i′帧数据表示为X_i′,i′＝1,2,3,...,M，M为数据块的总个数；

步骤S3、分别对步骤S2获得的每一帧数据进行时域能量交织，得到每一帧数据经过时域能量交织获得的输出信号X_i′1，X_i′1为第i′帧数据X_i′经过时域能量交织获得的输出信号；

步骤S4、将步骤S3获得的输出信号X_i′1表示为一路串行数字信号X_T，X_T＝[X₁₁ X₂₁… X_i′1 …X_M1]，X_T通过数/模转换器获得模拟调制信号X_T0；

步骤S5、对步骤S4获得的模拟调制信号X_T0进行上变频处理，获得上变频处理后的信号，并将上变频处理后的信号发射至信道。

一种基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，所述方法的信号接收过程为：

步骤B1、信号通过信道的传输到达接收端，接收机对接收到的信号进行下变频处理，获得下变频处理后的信号；

步骤B2、将步骤B1获得的下变频处理后信号通过模/数转换器，获得一路串行数字信号X_R；

步骤B3、将步骤B2获得的信号X_R进行信道均衡，得到经过信道均衡的信号数据；

步骤B4、从步骤B3获得的信号数据的首位开始，将信号数据分成M个数据块；每个数据块的长度均为2^N，N为正整数，每个数据块对应于一帧数据，

步骤B5、分别对步骤B4获得的每一帧数据进行时域能量解交织，得到每一帧数据经过时域能量解交织获得的输出信号；

其中：第j帧数据表示为Y_j，j＝1,2,3,...,M，第j帧数据经过时域能量解交织获得的输出信号表示为Y_j1；

步骤B6、将步骤B5获得的输出信号Y_j1表示为一路串行数字信号Y_T，Y_T＝[Y₁₁ Y₂₁ …Y_j1 …Y_M1]，对信号Y_T进行星座解映射，恢复出0、1比特数据。

本发明的有益效果是：本发明提出了一种基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，本发明将调制后的比特序列进行能量交织，通过对其分组进行多次不同长度的扩展加权分数傅里叶变换，在保证了接收端可以通过能量解交织完全恢复信息数据的前提下，实现了时域能量的再分配，即单个比特的能量被分散到了参与能量交织的多个比特上。在存在时域突发错的信道条件下，单个比特的衰落被多个比特所分担，使其能量损失得到了大幅度的降低，即保留了接收端恢复该比特信息所需的能量，有效增强了无线通信系统的可靠性。

本发明采用时域能量交织及时域能量解交织技术，通过时域能量交织将单个比特的能量损失分配到多个比特上，可以实现无线通信系统抗信道时域突发差错的性能的提升。

附图说明

图1是本发明的基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法的系统框图；

图2是本发明的时域能量交织的原理示意图；

图3是本发明的时域能量解交织的原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1所示。本实施方式所述的一种基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，所述方法具体包括以下步骤：

步骤一、将信源产生的0、1比特数据进行基带的星座映射，获得星座映射后的调制结果；

步骤二、对步骤一获得的调制结果进行分组：从调制结果的首位开始，将调制结果分成M个长度相等的数据块，每个数据块的长度均为2^N，N为正整数，每个数据块对应一帧数据，其中：第i′帧数据表示为X_i′,i′＝1,2,3,…,M，M为数据块的总个数；

每一帧数据X_i′可以表示为

x₁、x₂和

分别为X_i′中的第1个、第2个和第2^N个数据；

步骤三、分别对步骤二获得的每一帧数据进行时域能量交织，得到每一帧数据经过时域能量交织获得的输出信号X_i′1，X_i′1为第i′帧数据X_i′经过时域能量交织获得的输出信号；

步骤四、将步骤三获得的输出信号X_i′1表示为一路串行数字信号X_T，X_T＝[X₁₁ X₂₁… X_i′1 …X_M1]，X_T通过数/模转换器获得模拟调制信号X_T0；

步骤五、对步骤四获得的模拟调制信号X_T0进行上变频处理，获得上变频处理后的信号，并将上变频处理后的信号发射至信道；

步骤六、信号通过信道的传输到达接收端，接收机对接收到的信号进行下变频处理，获得下变频处理后的信号；

步骤七、将步骤六获得的下变频处理后信号通过模/数转换器，获得一路串行数字信号X_R；

步骤八、将步骤七获得的信号X_R进行信道均衡，得到经过信道均衡的信号数据；

步骤九、从步骤八获得的信号数据的首位开始，将信号数据分成M个数据块；每个数据块的长度均为2^N，N为正整数，每个数据块对应于一帧数据，

步骤十、分别对步骤九获得的每一帧数据进行时域能量解交织，得到每一帧数据经过时域能量解交织获得的输出信号；

其中：第j帧数据表示为Y_j，j＝1,2,3,...,M，第j帧数据经过时域能量解交织获得的输出信号表示为Y_j1；

步骤十一、将步骤十获得的输出信号Y_j1表示为一路串行数字信号Y_T，Y_T＝[Y₁₁ Y₂₁… Y_j1 …Y_M1]，对信号Y_T进行星座解映射，恢复出0、1比特数据。

步骤一采用的调制方式为相移键控BPSK方式，所得结果为一路串行信号，本发明对于各种调制方式均兼容，本实施方式以相移键控BPSK方式为例。

具体实施方式二：如图2所示。本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述步骤三中，对步骤二获得的每一帧数据进行时域能量交织，得到每一帧数据经过时域能量交织获得的输出信号X_i′1，X_i′1为第i′帧数据X_i′经过时域能量交织获得的输出信号，其具体过程为：

步骤三一、对步骤二获得的每一帧数据分别进行帧内数据分组；

对于第i′帧数据X_i′，

对X_i′进行帧内数据分组，每组2¹bit，共分为2^N-1组；

将分组后的每组数据表示为

k＝1,3,5,...,2^N-1，其中：

为组内第一个数据，

为组内第二个数据；

步骤三二、对数据

进行后补零，得到补零后数据

对数据

进行前补零，得到补零后数据

其中：

为长度为2⁰的全0行向量；

分别对数据

和

进行扩展加权分数傅里叶变换，并将所得到的变换结果进行求和，得到步骤三一中每组数据

对应的信号数据

的长度为2¹；

其具体过程可以表示为：

k＝1,3,5,...,2^N-1，F代表扩展加权分数傅里叶变换；

步骤三三、对步骤三二得到的信号数据

进行分组，每组2²bit，共分为2^N-2组；每组信号数据具体表示为

k＝1,3,5,...,2^N-1-1；

其中：

为

的第一分组数据，

为

的第二分组数据；

步骤三四、再对数据

进行后补零，得到补零后数据

对数据

进行前补零，得到补零后数据

其中，

为长度为2¹的全0行向量；

分别对数据

和

进行扩展加权分数傅里叶变换后，再对变换结果进行求和，得到

对应的长度为2²的信号向量

步骤三五、以此类推，循环迭代，直到得到长度为2^N的信号数据

k＝1，令

则X_i′1为第i′帧数据X_i′经过时域能量交织获得的输出信号。

步骤三四结束后，再对步骤三四得到的信号数据

进行分组，共分为2^N-3组，每组2³bit；

再将得到的每一组数据等分为两组，对第一组数据

进行后补零，对第二组数据

进行前补零。对补零后的两组数据分别进行扩展加权分数傅里叶变换，并对所得到的变换结果进行求和，得到长度为2³的信号向量

k＝1,3,5,...,2^N-2-1；以此类推，直至获得长度为2^N的信号向量

k＝1。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是：所述步骤三二中，分别对数据

和

进行扩展加权分数傅里叶变换，其具体过程为：

式中，X₂为

的反转向量，X₂′为

的反转向量，ω₀和ω₂均为加权系数；

ω₀和ω₂的具体表达形式为：

其中，θ₀,θ₁∈[0,2π)为变换参数，i为虚数单位，e为自然对数。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述步骤五中，对步骤四获得的模拟调制信号X_T0进行上变频处理，获得上变频处理后的信号，所述上变频处理后的信号的具体形式为：

其中，X_T1为上变频处理后的信号，f_c为载波调制中心频率，t为时序标志，i是虚数单位，Re[·]代表取实部。

本实施方式中，对信号X_T0进行上变频处理是指：将模拟调制信号X_T0调制到相应载波频率上，得到相应载波频率上的数据X_T1。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：所述步骤六中，接收机对接收到的信号进行下变频处理，接收机接收到的信号Y_R1的形式为：

Y_R1＝HX_T1+N_T

其中，H为信道状态信息矩阵，N_T为随机噪声。

具体实施方式六：如图3所示。本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述步骤十的具体过程为：

步骤1、将步骤九获得的第j帧数据表示为：

对第j帧数据

进行扩展加权分数傅里叶反变换，得到反变换后的信号数据

k＝1；

步骤2、将步骤1得到的信号数据

等长分为2¹组，每组2^N-1bit，得到分组结果

k＝1,2；

步骤3、对步骤2得到的2¹组数据

k＝1,2，分别进行扩展加权分数傅里叶反变换，得到反变换后的信号数据

k＝1,2；

步骤4、将步骤3得到的信号数据

进行等长分组，共分为2²组，每组2^{N- 2}bit，得到分组结果

k＝1,2,...,2²；

步骤5、对步骤4得到的2²组数据

k＝1,2,...,2²，分别进行扩展加权分数傅里叶反变换，得到反变换后的信号数据

k＝1,2,...,2²；

步骤6、对步骤5得到的信号数据

进行等长分组，共分为2³组，每组2^N-3bit，得到分组结果

k＝1,2,...,2³；

步骤7、以此类推，循环迭代，直到得到2^N组每组长度为2⁰bit的信号数据

k＝1,2,…,2^N，记

Y_j1为第j帧数据经过时域能量解交织获得的输出信号。

本实施方式中，对数据进行等长分为2¹组，是指将数据的前半部分分为一组，将数据的后半部分分为另一组。对数据进行等长分为2²组是指：将数据的前四分之一区间部分分为第一组，将四分之一至四分之二区间的部分分为第二组，将四分之二至四分之三区间的部分分为第三组，将最后的四分之一区间部分分为第四组。同理，进行其他数据的分组。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：所述步骤1中，对第j帧数据

进行扩展加权分数傅里叶反变换，其具体过程为：

式中，

代表对

进行扩展加权分数傅里叶反变换，X″₂为

的反转向量，

为反变换加权系数；

其中，θ₀,θ₁∈[0,2π)为变换参数，i为虚数单位，e为自然对数。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式三或七不同的是：所述变换参数θ₀,θ₁满足如下条件：

具体实施方式九：本实施方式所述的一种基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，所述方法的信号发射过程为：

步骤S1、将信源产生的0、1比特数据进行基带的星座映射，获得星座映射后的调制结果；

步骤S2、对步骤S1获得的调制结果进行分组：从调制结果的首位开始，将调制结果分成M个长度相等的数据块，每个数据块的长度均为2^N，N为正整数，每个数据块对应一帧数据，其中：第i′帧数据表示为X_i′,i′＝1,2,3,...,M，M为数据块的总个数；

步骤S3、分别对步骤S2获得的每一帧数据进行时域能量交织，得到每一帧数据经过时域能量交织获得的输出信号X_i′1，X_i′1为第i′帧数据X_i′经过时域能量交织获得的输出信号；

步骤S4、将步骤S3获得的输出信号X_i′1表示为一路串行数字信号X_T，X_T＝[X₁₁ X₂₁… X_i′1 …X_M1]，X_T通过数/模转换器获得模拟调制信号X_T0；

步骤S5、对步骤S4获得的模拟调制信号X_T0进行上变频处理，获得上变频处理后的信号，并将上变频处理后的信号发射至信道。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：所述步骤S3中，对步骤S2获得的每一帧数据进行时域能量交织，得到每一帧数据经过时域能量交织获得的输出信号X_i′1，X_i′1为第i′帧数据X_i′经过时域能量交织获得的输出信号，其具体过程为：

步骤1)、对步骤S2获得的每一帧数据分别进行帧内数据分组；

对于第i′帧数据X_i′，

对X_i′进行帧内数据分组，每组2¹bit，共分为2^N-1组；

将分组后的每组数据表示为

k＝1,3,5,…,2^N-1，其中：

为组内第一个数据，

为组内第二个数据；

步骤2)、对数据

进行后补零，得到补零后数据

对数据

进行前补零，得到补零后数据

其中：

为长度为2⁰的全0行向量；

分别对数据

和

进行扩展加权分数傅里叶变换，并将所得到的变换结果进行求和，得到步骤1)中每组数据

对应的信号数据

的长度为2¹；

步骤3)、对步骤2)得到的信号数据

进行分组，每组2²bit，共分为2^N-2组；每组信号数据具体表示为

k＝1,3,5,…,2^N-1-1；

其中：

的第一分组数据，

的第二分组数据；

步骤4)、再对数据

进行后补零，得到补零后数据

对数据

进行前补零，得到补零后数据

其中，

为长度为2¹的全0行向量；

分别对数据

和

进行扩展加权分数傅里叶变换后，再对变换结果进行求和，得到

对应的长度为2²的信号数据

步骤5)、以此类推，循环迭代，直到得到长度为2^N的信号数据

k＝1，令

则X_i′1为第i′帧数据X_i′经过时域能量交织获得的输出信号。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式十不同的是：所述步骤2)中，分别对数据

和

进行扩展加权分数傅里叶变换，其具体过程为：

式中，X₂为

的反转向量，X₂′为

的反转向量，ω₀和ω₂均为加权系数；

ω₀和ω₂的具体表达形式为：

其中，θ₀,θ₁∈[0,2π)为变换参数，i为虚数单位，e为自然对数。

具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式九不同的是：所述步骤S5中，对步骤S4获得的模拟调制信号X_T0进行上变频处理，获得上变频处理后的信号，所述上变频处理后的信号的具体形式为：

其中，X_T1为上变频处理后的信号，f_c为载波调制中心频率，t为时序标志，i是虚数单位，Re[·]代表取实部。

具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式十一不同的是：所述变换参数θ₀,θ₁满足如下条件：

具体实施方式十四：本实施方式所述的一种基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，所述方法的信号接收过程为：

步骤B1、信号通过信道的传输到达接收端，接收机对接收到的信号进行下变频处理，获得下变频处理后的信号；

步骤B2、将步骤B1获得的下变频处理后信号通过模/数转换器，获得一路串行数字信号X_R；

步骤B3、将步骤B2获得的信号X_R进行信道均衡，得到经过信道均衡的信号数据；

步骤B4、从步骤B3获得的信号数据的首位开始，将信号数据分成M个数据块；每个数据块的长度均为2^N，N为正整数，每个数据块对应于一帧数据，

步骤B5、分别对步骤B4获得的每一帧数据进行时域能量解交织，得到每一帧数据经过时域能量解交织获得的输出信号；

其中：第j帧数据表示为Y_j，j＝1,2,3,...,M，第j帧数据经过时域能量解交织获得的输出信号表示为Y_j1；

步骤B6、将步骤B5获得的输出信号Y_j1表示为一路串行数字信号Y_T，Y_T＝[Y₁₁ Y₂₁ …Y_j1 …Y_M1]，对信号Y_T进行星座解映射，恢复出0、1比特数据。

具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式十四不同的是：所述步骤B1中，接收机对接收到的信号进行下变频处理，接收机接收到的信号Y_R1的形式为：

Y_R1＝HX_T1+N_T

其中，X_T1为发送端发送至信道的信号，H为信道状态信息矩阵，N_T为随机噪声。

具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式十四不同的是：所述步骤B5的具体过程为：

步骤①、将步骤B4获得的第j帧数据表示为：

对第j帧数据

进行扩展加权分数傅里叶反变换，得到反变换后的信号数据

k＝1；

步骤②、将步骤①得到的信号数据

等长分为2¹组，每组2^N-1bit，得到分组结果

k＝1,2；

步骤③、对步骤②得到的2¹组数据

k＝1,2，分别进行扩展加权分数傅里叶反变换，得到反变换后的信号数据

k＝1,2；

步骤④、将步骤③得到的信号数据

进行等长分组，共分为2²组，每组2^N-2bit，得到分组结果

k＝1,2,...,2²；

步骤⑤、对步骤④得到的2²组数据

k＝1,2,...,2²，分别进行扩展加权分数傅里叶反变换，得到反变换后的信号数据

k＝1,2,...,2²；

步骤⑥、对步骤⑤得到的信号数据

进行等长分组，共分为2³组，每组2^N-3bit，得到分组结果

k＝1,2,...,2³；

步骤⑦、以此类推，循环迭代，直到得到2^N组每组长度为20bit的信号数据

k＝1,2,…,2^N，记

Y_j1为第j帧数据经过时域能量解交织获得的输出信号。

具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式十六不同的是：所述步骤①中，对第j帧数据

进行扩展加权分数傅里叶反变换，其具体过程为：

式中，

代表对

进行扩展加权分数傅里叶反变换，X″₂为

的反转向量，

为反变换加权系数；

其中，θ₀,θ₁∈[0,2π)为变换参数，i为虚数单位，e为自然对数。

具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式十七不同的是：所述变换参数θ₀,θ₁满足如下条件：

本发明的上述算例仅为详细地说明本发明的计算模型和计算流程，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (18)

1.基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

步骤一、将信源产生的0、1比特数据进行基带的星座映射，获得星座映射后的调制结果；

步骤二、对步骤一获得的调制结果进行分组：从调制结果的首位开始，将调制结果分成M个长度相等的数据块，每个数据块的长度均为2^N，N为正整数，每个数据块对应一帧数据，其中：第i′帧数据表示为X_i′,i′＝1,2,3,...,M，M为数据块的总个数；

步骤三、分别对步骤二获得的每一帧数据进行时域能量交织，得到每一帧数据经过时域能量交织获得的输出信号X_i′1，X_i′1为第i′帧数据X_i′经过时域能量交织获得的输出信号；

步骤四、将步骤三获得的输出信号X_i′1表示为一路串行数字信号X_T，X_T＝[X₁₁ X₂₁…X_i′1…X_M1]，X_T通过数/模转换器获得模拟调制信号X_T0；

步骤五、对步骤四获得的模拟调制信号X_T0进行上变频处理，获得上变频处理后的信号，并将上变频处理后的信号发射至信道；

步骤六、信号通过信道的传输到达接收端，接收机对接收到的信号进行下变频处理，获得下变频处理后的信号；

步骤七、将步骤六获得的下变频处理后信号通过模/数转换器，获得一路串行数字信号X_R；

步骤八、将步骤七获得的信号X_R进行信道均衡，得到经过信道均衡的信号数据；

步骤九、从步骤八获得的信号数据的首位开始，将信号数据分成M个数据块；每个数据块的长度均为2^N，N为正整数，每个数据块对应于一帧数据，

步骤十、分别对步骤九获得的每一帧数据进行时域能量解交织，得到每一帧数据经过时域能量解交织获得的输出信号；

其中：第j帧数据表示为Y_j，j＝1,2,3,...,M，第j帧数据经过时域能量解交织获得的输出信号表示为Y_j1；

步骤十一、将步骤十获得的输出信号Y_j1表示为一路串行数字信号Y_T，Y_T＝[Y₁₁ Y₂₁…Y_j1…Y_M1]，对信号Y_T进行星座解映射，恢复出0、1比特数据。

2.根据权利要求1所述的基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，其特征在于，所述步骤三中，对步骤二获得的每一帧数据进行时域能量交织，得到每一帧数据经过时域能量交织获得的输出信号X_i′1，X_i′1为第i′帧数据X_i′经过时域能量交织获得的输出信号，其具体过程为：

步骤三一、对步骤二获得的每一帧数据分别进行帧内数据分组；

对于第i′帧数据X_i′，

对X_i′进行帧内数据分组，每组2¹bit，共分为2^N-1组；

将分组后的每组数据表示为

其中：

为组内第一个数据，

为组内第二个数据；

步骤三二、对数据

进行后补零，得到补零后数据

对数据

进行前补零，得到补零后数据

其中：

为长度为2⁰的全0行向量；

分别对数据

和

进行扩展加权分数傅里叶变换，并将所得到的变换结果进行求和，得到步骤三一中每组数据

对应的信号数据

的长度为2¹；

步骤三三、对步骤三二得到的信号数据

进行分组，每组2²bit，共分为2^N-2组；每组信号数据具体表示为

其中：

为

的第一分组数据，

为

的第二分组数据；

步骤三四、再对数据

进行后补零，得到补零后数据

对数据

进行前补零，得到补零后数据

其中，

为长度为2¹的全0行向量；

分别对数据

和

进行扩展加权分数傅里叶变换后，再对变换结果进行求和，得到

对应的长度为2²的信号数据

步骤三五、以此类推，循环迭代，直到得到长度为2^N的信号数据

令

则X_i′1为第i′帧数据X_i′经过时域能量交织获得的输出信号。

3.根据权利要求2所述的基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，其特征在于，所述步骤三二中，分别对数据

和

进行扩展加权分数傅里叶变换，其具体过程为：

式中，X₂为

的反转向量，X₂′为

的反转向量，ω₀和ω₂均为加权系数；

ω₀和ω₂的具体表达形式为：

其中，θ₀,θ₁∈[0,2π)为变换参数，i为虚数单位，e为自然对数。

4.根据权利要求1所述的基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，其特征在于，所述步骤五中，对步骤四获得的模拟调制信号X_T0进行上变频处理，获得上变频处理后的信号，所述上变频处理后的信号的具体形式为：

其中，X_T1为上变频处理后的信号，f_c为载波调制中心频率，t为时序标志，i是虚数单位，Re[·]代表取实部。

5.根据权利要求4所述的基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，其特征在于，所述步骤六中，接收机对接收到的信号进行下变频处理，接收机接收到的信号Y_R1的形式为：

Y_R1＝HX_T1+N_T

其中，H为信道状态信息矩阵，N_T为随机噪声。

6.根据权利要求1所述的基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，其特征在于，所述步骤十的具体过程为：

步骤1、将步骤九获得的第j帧数据表示为：

对第j帧数据

进行扩展加权分数傅里叶反变换，得到反变换后的信号数据

步骤2、将步骤1得到的信号数据

等长分为2¹组，每组2^N-1bit，得到分组结果

k＝1,2；

步骤3、对步骤2得到的2¹组数据

分别进行扩展加权分数傅里叶反变换，得到反变换后的信号数据

步骤4、将步骤3得到的信号数据

进行等长分组，共分为2²组，每组2^N-2bit，得到分组结果

步骤5、对步骤4得到的2²组数据

分别进行扩展加权分数傅里叶反变换，得到反变换后的信号数据

步骤6、对步骤5得到的信号数据

进行等长分组，共分为2³组，每组2^N-3bit，得到分组结果

步骤7、以此类推，循环迭代，直到得到2^N组每组长度为2⁰bit的信号数据

记

Y_j1为第j帧数据经过时域能量解交织获得的输出信号。

7.根据权利要求6所述的基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，其特征在于，所述步骤1中，对第j帧数据

进行扩展加权分数傅里叶反变换，其具体过程为：

式中，

代表对

进行扩展加权分数傅里叶反变换，X″₂为

的反转向量，

为反变换加权系数；

其中，θ₀,θ₁∈[0,2π)为变换参数，i为虚数单位，e为自然对数。

8.根据权利要求3或7所述的基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，其特征在于，所述变换参数θ₀,θ₁满足如下条件：

9.基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，其特征在于，所述方法的信号发射过程为：

步骤S1、将信源产生的0、1比特数据进行基带的星座映射，获得星座映射后的调制结果；

步骤S2、对步骤S1获得的调制结果进行分组：从调制结果的首位开始，将调制结果分成M个长度相等的数据块，每个数据块的长度均为2^N，N为正整数，每个数据块对应一帧数据，其中：第i′帧数据表示为X_i′,i′＝1,2,3,...,M，M为数据块的总个数；

步骤S3、分别对步骤S2获得的每一帧数据进行时域能量交织，得到每一帧数据经过时域能量交织获得的输出信号X_i′1，X_i′1为第i′帧数据X_i′经过时域能量交织获得的输出信号；

步骤S4、将步骤S3获得的输出信号X_i′1表示为一路串行数字信号X_T，X_T＝[X₁₁ X₂₁…X_i′1…X_M1]，X_T通过数/模转换器获得模拟调制信号X_T0；

步骤S5、对步骤S4获得的模拟调制信号X_T0进行上变频处理，获得上变频处理后的信号，并将上变频处理后的信号发射至信道。

10.根据权利要求9所述的基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，其特征在于，所述步骤S3中，对步骤S2获得的每一帧数据进行时域能量交织，得到每一帧数据经过时域能量交织获得的输出信号X_i′1，X_i′1为第i′帧数据X_i′经过时域能量交织获得的输出信号，其具体过程为：

步骤1)、对步骤S2获得的每一帧数据分别进行帧内数据分组；

对于第i′帧数据X_i′，

对X_i′进行帧内数据分组，每组2¹bit，共分为2^N-1组；

将分组后的每组数据表示为

其中：

为组内第一个数据，

为组内第二个数据；

步骤2)、对数据

进行后补零，得到补零后数据

对数据

进行前补零，得到补零后数据

其中：

为长度为2⁰的全0行向量；

分别对数据

和

进行扩展加权分数傅里叶变换，并将所得到的变换结果进行求和，得到步骤1)中每组数据

对应的信号数据

的长度为2¹；

步骤3)、对步骤2)得到的信号数据

进行分组，每组2²bit，共分为2^N-2组；每组信号数据具体表示为

其中：

为

的第一分组数据，

为

的第二分组数据；

步骤4)、再对数据

进行后补零，得到补零后数据

对数据

进行前补零，得到补零后数据

其中，

为长度为2¹的全0行向量；

分别对数据

和

进行扩展加权分数傅里叶变换后，再对变换结果进行求和，得到

对应的长度为2²的信号数据

步骤5)、以此类推，循环迭代，直到得到长度为2^N的信号数据

令

则X_i′1为第i′帧数据X_i′经过时域能量交织获得的输出信号。

11.根据权利要求10所述的基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，其特征在于，所述步骤2)中，分别对数据

和

进行扩展加权分数傅里叶变换，其具体过程为：

式中，X₂为

的反转向量，X′₂为

的反转向量，ω₀和ω₂均为加权系数；

ω₀和ω₂的具体表达形式为：

其中，θ₀,θ₁∈[0,2π)为变换参数，i为虚数单位，e为自然对数。

12.根据权利要求9所述的基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，

其特征在于，所述步骤S5中，对步骤S4获得的模拟调制信号X_T0进行上变频处理，获得上变频处理后的信号，所述上变频处理后的信号的具体形式为：

其中，X_T1为上变频处理后的信号，f_c为载波调制中心频率，t为时序标志，i是虚数单位，Re[·]代表取实部。

13.根据权利要求11所述的基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，其特征在于，所述变换参数θ₀,θ₁满足如下条件：

14.基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，其特征在于，所述方法的信号接收过程为：

步骤B1、信号通过信道的传输到达接收端，接收机对接收到的信号进行下变频处理，获得下变频处理后的信号；

步骤B2、将步骤B1获得的下变频处理后信号通过模/数转换器，获得一路串行数字信号X_R；

步骤B3、将步骤B2获得的信号X_R进行信道均衡，得到经过信道均衡的信号数据；

步骤B4、从步骤B3获得的信号数据的首位开始，将信号数据分成M个数据块；每个数据块的长度均为2^N，N为正整数，每个数据块对应于一帧数据，

步骤B5、分别对步骤B4获得的每一帧数据进行时域能量解交织，得到每一帧数据经过时域能量解交织获得的输出信号；

其中：第j帧数据表示为Y_j，j＝1,2,3,...,M，第j帧数据经过时域能量解交织获得的输出信号表示为Y_j1；

步骤B6、将步骤B5获得的输出信号Y_j1表示为一路串行数字信号Y_T，Y_T＝[Y₁₁ Y₂₁…Y_j1…Y_M1]，对信号Y_T进行星座解映射，恢复出0、1比特数据。

15.根据权利要求14所述的基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，其特征在于，所述步骤B1中，接收机对接收到的信号进行下变频处理，接收机接收到的信号Y_R1的形式为：

Y_R1＝HX_T1+N_T

其中，X_T1为发送端发送至信道的信号，H为信道状态信息矩阵，N_T为随机噪声。

16.根据权利要求14所述的基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，其特征在于，所述步骤B5的具体过程为：

步骤①、将步骤B4获得的第j帧数据表示为：

对第j帧数据

进行扩展加权分数傅里叶反变换，得到反变换后的信号数据

步骤②、将步骤①得到的信号数据

等长分为2¹组，每组2^N-1bit，得到分组结果

步骤③、对步骤②得到的2¹组数据

分别进行扩展加权分数傅里叶反变换，得到反变换后的信号数据

步骤④、将步骤③得到的信号数据

进行等长分组，共分为2²组，每组2^N-²bit，得到分组结果

步骤⑤、对步骤④得到的2²组数据

分别进行扩展加权分数傅里叶反变换，得到反变换后的信号数据

步骤⑥、对步骤⑤得到的信号数据

进行等长分组，共分为2³组，每组2^N-3bit，得到分组结果

步骤⑦、以此类推，循环迭代，直到得到2^N组每组长度为2⁰bit的信号数据

记

Y_j1为第j帧数据经过时域能量解交织获得的输出信号。

17.根据权利要求16所述的基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，其特征在于，所述步骤①中，对第j帧数据

进行扩展加权分数傅里叶反变换，其具体过程为：

式中，

代表对

进行扩展加权分数傅里叶反变换，X″₂为

的反转向量，

为反变换加权系数；

其中，θ₀,θ₁∈[0,2π)为变换参数，i为虚数单位，e为自然对数。

18.根据权利要求17所述的基于扩展加权分数傅里叶变换的时域能量交织传输方法，其特征在于，所述变换参数θ₀,θ₁满足如下条件：

Images