CN114024815A - 面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法及系统 - Google Patents

面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法及系统 Download PDF

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Abstract

面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法及系统，它属于无线通信技术领域。本发明解决了现有通信系统在双选信道下的通信性能差的问题。本发明设计了一种双层的加权分数傅里叶变换结构，设计的结构可以满足混合载波系统对单载波频域均衡系统和OFDM系统的向下兼容，以提高通信系统在双选信道下的通信性能。同时可以对带宽资源灵活配置，还可以使混合载波系统能够更好的应对信道衰落情况，提高混合载波系统对复杂信道环境的适应性。本发明可以应用于无线通信技术领域。

Description

面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法及 系统
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法及系统。
背景技术
传统的通信系统可以分为单载波体制和以OFDM为代表的多载波体制，但这两种体制都各自有一定优缺点。在宽带信道中，由于数据的传输速率高，符号持续的时间短，多径信道带来的符号间干扰会严重影响单载波系统的通信质量。而OFDM系统虽然能在抵抗ISI方面取得较大的优势，但其数据传输严重依赖各子载波信道之间的正交性。在高速移动通信环境下，多普勒效应带来的多普勒频移会破坏这种正交性，带来子载波间干扰，影响OFDM系统的通信性能。因此，为了解决现有通信系统在双选信道下的通信性能差的问题，提出一种能够兼容单载波系统和多载波系统的通信方法是十分必要的。
发明内容
本发明的目的是为解决现有通信系统在双选信道下的通信性能差的问题，而提出一种面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法及系统。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：
面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法，所述方法具体包括以下步骤：
在发射端，
步骤A1、对输入数据进行基带映射，获得基带映射后的调制结果；
步骤A2、将步骤A1中得到的调制结果进行分组，获得K组数字信号，其中，每组数字信号的长度均为N1；
步骤A3、对第i组数字信号做加权变换阶数为
Figure BDA0003333835750000011
的N1点加权分数傅里叶变换，i＝1,2,…,K；
步骤A4、根据资源分配参数，对各组数字信号所对应的加权分数傅里叶变换结果进行连接，获得连接结果；
所述资源分配参数包含K比特的二进制数，K比特的二进制数分别对应K个子载波组的启用状态，其中，“0”表示对应位置的子载波组不启用，“1”表示对应位置的子载波组启用，将资源分配参数中“1”的个数记为K1；
连接的方式为：
将“1”所对应的加权分数傅里叶变换结果对应映射到启用的K1个子载波组上，在禁用的子载波组上填充数据0；
步骤A5、在步骤A4的连接结果的前端补上(N2-K*N1)/2个“0”，在连接结果的正中间插入1个“0”，并在连接结果的后端插入(N2-K*N1)/2-1个“0”，得到长度为N2的数字信号；
步骤A6、对步骤A5中得到的数字信号做加权变换阶数为α2的N2点加权分数傅里叶变换，获得变换结果；
步骤A7、将步骤A6中获得的变换结果添加循环前缀，获得待发送的数据；
步骤A8、将步骤A7获得的待发送数据进行数/模转换，获得模拟信号，再对模拟信号进行上变频处理，并将上变频处理后的信号发射至信道；
在接收端，
步骤B1、接收端从信道中接收信号，再将接收到的信号进行下变频处理，并将下变频处理得到的信号进行模/数转换，获得数字信号；
步骤B2、对步骤B1中获得的数字信号做移除循环前缀处理，获得长度为N2的数字信号；
步骤B3、对步骤B2中得到的数字信号做长度为N2的FFT运算；
步骤B4、对步骤B3中得到的FFT运算结果做信道均衡；
步骤B5、对步骤B4中得到的信道均衡结果做加权变换阶数为-1-α2的N2点加权分数傅里叶变换；
步骤B6、根据资源分配参数，从步骤B5得到的变换结果中选出K1组长度均为N1的数字信号；
步骤B7、对步骤B6中选出的第i′组数字信号做加权变换阶数为
Figure BDA0003333835750000021
的N1点加权分数傅里叶变换，i′＝1,2,…,K1；
步骤B8、将步骤B7中选出的各组数字信号所对应的变换结果转换为串行数据，再对串行数据进行基带解映射后得到传输的数据。
进一步地，所述加权变换阶数
Figure BDA0003333835750000022
和α2的取值范围为[0,4]。
进一步地，所述方法在发送端，启用的子载波组所对应的数字信号分组的变换阶数为
Figure BDA0003333835750000031
变换阶数
Figure BDA0003333835750000032
α2以及资源分配参数均根据信道状态信息设置。
进一步地，所述变换阶数
Figure BDA0003333835750000033
α2以及资源分配参数的设置方式为：
步骤1、根据QoS需求确定接收机信噪比的最低工作门限；
步骤2、获取信道的状态信息；
步骤3、根据接收机信噪比的最低工作门限与信道状态信息确定出不满足信噪比门限要求的子载波；
步骤4、按照资源分配参数对应的K个子载波组，对不满足信噪比门限要求的子载波进行分类，即分别确定出各个不满足信噪比门限要求的子载波所属的子载波组；
步骤5、每个子载波组都包含N1个子载波，将每个子载波组中不满足信噪比门限要求的子载波数量分别记为Mi，i＝1,…,K，i代表第i个子载波组，将不可用子载波数量门限设置为
Figure BDA0003333835750000034
Figure BDA0003333835750000035
代表向下取整；
若对于任意的i∈{1,…,K}，均满足
Figure BDA0003333835750000036
则所有子载波组都启用，将加权变换阶数
Figure BDA0003333835750000037
设置为0，通过遍历的方法选取使误码率最低的加权变换阶数α2；
否则，存在满足
Figure BDA0003333835750000038
的子载波组，并禁用满足
Figure BDA0003333835750000039
的子载波组，将加权变换阶数α2设置为3，对于启用的子载波组，通过遍历的方法为每个启用的子载波组分别选取使误码率最低的加权变换阶数
Figure BDA00033338357500000310
进一步地，所述ε为常数，且ε∈(0,1)。
面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法，所述方法具体包括以下步骤：
在发射端，
步骤G1、分别对每个用户的不同业务数据进行基带映射，获得各业务数据所对应的基带映射后的调制结果，将各业务数据所对应的调制结果做地址选择，即分别为各业务数据所对应的调制结果分配使用不同的子载波组；
其中，每个业务的数据所对应的调制结果的长度均为N1；
步骤G2、对第i个业务数据所对应的调制结果做加权变换阶数为
Figure BDA00033338357500000311
的N1点加权分数傅里叶变换，i＝1,2,…,K1，K1为业务的总个数；
步骤G3、根据步骤G1的子载波组分配结果，将步骤G2中得到的变换结果映射到对应的子载波组上后，并在未被分配使用的子载波组上填充数据0，填充后获得长度为K*N1的数字信号，K为子载波组的总个数；
步骤G4、在步骤G3获得的数字信号的前端补上(N2-K*N1)/2个“0”，在步骤G3获得的数字信号的正中间插入1个“0”，并在步骤G3获得的数字信号的后端插入(N2-K*N1)/2-1个“0”，得到长度为N2的数字信号；
将获得的长度为N2的数字信号做加权变换阶数为α2的N2点加权分数傅里叶变换；
步骤G5、将步骤G4得到的变换结果添加循环前缀，获得待发送的数据；
步骤G6、将步骤G5获得的待发送数据进行数/模转换，获得模拟信号，再对模拟信号进行上变频处理，并将上变频处理后的信号发射至信道；
在接收端，
步骤H1、接收端从信道中接收信号，将接收到的信号进行下变频处理，并将下变频处理得到的信号进行模/数转换，获得数字信号；
步骤H2、将步骤H1获得的数字信号做移除循环前缀处理，获得长度为N2的数字信号；
步骤H3、将步骤H2得到的数字信号做长度为N2的FFT运算；
步骤H4、将步骤H3得到的FFT运算结果做信道均衡；
步骤H5、按照发送端的子载波组分配结果，从步骤H4得到的均衡后数据中选出每个用户的不同业务数据；
步骤H6、对步骤H5得到的第i个业务数据做加权变换阶数为
Figure BDA0003333835750000041
的N1点加权分数傅里叶变换；
步骤H7、将步骤H6得到的各业务数据对应的变换结果转换为串行数据，再对串行数据进行基带解映射后得到传输的数据。
进一步地，所述步骤G2中，加权变换阶数
Figure BDA0003333835750000042
的取值分别根据对应子载波组的信道状态信息选取。
进一步地，所述加权变换阶数α2的取值为3。
面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输系统，所述系统用于执行一种面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法。
本发明的有益效果是：
本发明设计了一种双层的加权分数傅里叶变换结构，设计的结构可以满足混合载波系统对单载波频域均衡系统和OFDM系统的向下兼容，以提高通信系统在双选信道下的通信性能。同时可以对带宽资源灵活配置，还可以使混合载波系统能够更好的应对信道衰落情况，提高混合载波系统对复杂信道环境的适应性。
附图说明
图1为本发明所涉及的一种面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法的信号处理流程图；
图2为本发明的物理层子载波资源配置方法示意图；
图3为本发明涉及的面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法对单载波频域均衡系统和OFDM系统的向下兼容示意图；
图4为本发明所涉及的带有信道感知与参数配置的混合载波通信方法框图；
图5为本发明的信道衰落下参数配置方法流程图；
图6为本发明的多用户多业务资源配置方法框图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1和图2说明本实施方式。本实施方式所述的一种面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法，所述方法具体为：
在发射端，
步骤A1、对输入数据进行基带映射，获得基带映射后的调制结果；
步骤A2、将步骤A1中得到的调制结果进行分组，获得K组数字信号，其中，每组数字信号的长度均为N1；
即从调制结果的首位开始，将调制结果的第1位至第N1位数据作为第一组数字信号，将调制结果的第N1+1位至第2*N1位数据作为第二组数字信号，以此类推；
步骤A3、对第i组数字信号做加权变换阶数为
Figure BDA0003333835750000051
的N1点加权分数傅里叶变换，i＝1,2,…,K；
此次变换被称为内层加权调制；
步骤A4、根据资源分配参数，对各组数字信号所对应的加权分数傅里叶变换结果进行连接，获得连接结果；
所述资源分配参数包含K比特的二进制数，K比特的二进制数分别对应K个子载波组的启用状态，其中，“0”表示对应位置的子载波组不启用，“1”表示对应位置的子载波组启用，将资源分配参数中“1”的个数记为K1；
连接的方式为：
将“1”所对应的加权分数傅里叶变换结果对应映射到启用的K1个子载波组上(即将“1”所对应的分组数字信号进行加权分数傅里叶变换后，将“1”所对应的加权分数傅里叶变换结果映射到启用的K1个子载波组)，在禁用的子载波组上填充数据0；
步骤A5、在步骤A4的连接结果的前端补上(N2-K*N1)/2个“0”，在连接结果的正中间插入1个“0”，并在连接结果的后端插入(N2-K*N1)/2-1个“0”，得到长度为N2的数字信号；
步骤A6、对步骤A5中得到的数字信号做加权变换阶数为α2的N2点加权分数傅里叶变换，获得变换结果；
此次变换被称为外层加权调制；
步骤A7、将步骤A6中获得的变换结果添加循环前缀，获得待发送的数据；
步骤A8、将步骤A7获得的待发送数据进行数/模转换，获得模拟信号，再对模拟信号进行上变频处理，并将上变频处理后的信号发射至信道；
在接收端，
步骤B1、接收端从信道中接收发射端发射的信号，再将接收到的信号进行下变频处理，并将下变频处理得到的信号进行模/数转换，获得数字信号；
步骤B2、对步骤B1中获得的数字信号做移除循环前缀处理，获得长度为N2的数字信号；
步骤B3、对步骤B2中得到的数字信号做长度为N2的FFT运算；
步骤B4、对步骤B3中得到的FFT运算结果做信道均衡；
步骤B5、对步骤B4中得到的信道均衡结果做加权变换阶数为-1-α2的N2点加权分数傅里叶变换；
此次变换被称为外层加权解调；
步骤B6、根据资源分配参数，从步骤B5得到的变换结果中选出K1组长度均为N1的数字信号；
步骤B7、对步骤B6中选出的第i′组数字信号做加权变换阶数为
Figure BDA0003333835750000071
的N1点加权分数傅里叶变换，i′＝1,2,…,K1；
即选取出发送端启用的子载波组所对应的分组数字信号，对于选出的任一分组数字信号，该组数字信号在接收端对应的加权变换阶数与在发送端对应的加权变换阶数互为相反数，此处变换被称为内层加权解调；
步骤B8、将步骤B7中选出的各组数字信号所对应的变换结果转换为串行数据，再对串行数据进行基带解映射后得到传输的数据。
为减小硬件实现的复杂度，变换点数N1和N2均为2的整数次幂，且满足K*N1＜N2。
四项加权分数傅立叶变换的定义为：
Figure BDA0003333835750000072
其中，加权系数为：
Figure BDA0003333835750000073
加权变换阶数α的取值周期为4，这里设定α的取值范围为[0,4]之间的任何实数，对于取值范围之外的实数，加权系数
Figure BDA0003333835750000074
将随着α呈现周期性变化。X1、X2和X3分别为序列X0的1～3次DFT结果。其DFT采用能量归一化的定义形式：
Figure BDA0003333835750000075
具体实施方式二、本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述加权变换阶数
Figure BDA0003333835750000076
和α2的取值范围为[0,4]。
本实施方式可以同时兼容传统的单载波频域均衡系统和OFDM系统。如图3所示，当内层加权调制阶数
Figure BDA0003333835750000077
和外层加权调制阶数α2都为0时，本发明提出的方法退化为单载波频域均衡系统；当内层加权调制阶数
Figure BDA0003333835750000078
为0，外层加权调制阶数α2为3时，本发明提出的方法退化为OFDM系统；当外层加权调制阶数不为整数时，本发明提出的方法为一种同时包含单载波信号和多载波信号的混合载波通信方法。
其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三、结合图4说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述方法在发送端，启用的子载波组所对应的数字信号分组的变换阶数为
Figure BDA0003333835750000081
变换阶数
Figure BDA0003333835750000082
α2以及资源分配参数均根据信道状态信息设置。
其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四、结合图5说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述变换阶数
Figure BDA0003333835750000083
α2以及资源分配参数的设置方式为：
步骤1、根据QoS(服务质量)需求确定接收机信噪比的最低工作门限；
步骤2、获取信道的状态信息；
信道的状态信息利用信道感知模块获取，获取的信道状态信息包括频域衰落情况等，信道感知模块可以使用已有的信道估计方法；
步骤3、根据接收机信噪比的最低工作门限与信道状态信息确定出不满足信噪比门限要求的子载波；
步骤4、按照资源分配参数对应的K个子载波组，对不满足信噪比门限要求的子载波进行分类，即分别确定出各个不满足信噪比门限要求的子载波所属的子载波组；
步骤5、每个子载波组都包含N1个子载波，将每个子载波组中不满足信噪比门限要求的子载波数量分别记为Mi，i＝1,…,K，i代表第i个子载波组，将不可用(即不满足信噪比门限要求)子载波数量门限设置为
Figure BDA0003333835750000084
Figure BDA0003333835750000085
代表向下取整；
若对于任意的i∈{1,…,K}，均满足
Figure BDA0003333835750000086
则衰落对抗策略为能量平均化，即利用外层加权调制对信号时频能量的平均化能力来对抗信道衰落。此时所有子载波组都启用，将内层加权变换阶数
Figure BDA0003333835750000087
设置为0，综合考虑信道的频域衰落特性和多普勒频率弥散特性，通过遍历的方法选取使整体误码率最低的外层加权变换阶数α2；
否则，存在满足
Figure BDA0003333835750000088
的子载波组，衰落对抗策略为规避，并禁用满足
Figure BDA0003333835750000089
的子载波组来避免信道衰落的影响，将外层加权变换阶数α2设置为3，对于启用的子载波组，综合考虑每个子载波组所在通信带宽内的频域衰落特性和多普勒频率弥散特性，通过遍历的方法为每个启用的子载波组分别选取使分组误码率最低的内层加权变换阶数
Figure BDA00033338357500000810
本实施方式利用多种策略应对频域衰落。
其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
在实现单载波系统与多载波系统向下兼容的同时，本实施方式提出的信号传输方法还可以更加灵活的应对信道中的频率选择性衰落情况。在信道的频域深衰带宽较小时，可以利用外层加权调制对信号时频能量的平均化效果来对抗频域深衰；在信道的频域深衰带宽较大时，可以将外层加权调制阶数置为3，使外层加权调制起到OFDM调制的作用，将不同的子载波组搬移到不同的频带上，此时就可以通过禁用频域深衰所在频点的子载波组来避免大范围频域深衰的影响。而在每个子载波组上，由于内层加权调制的存在，仍然可以获得加权调制在复杂信道条件下的性能增益。
具体实施方式五、本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述ε为常数，且ε∈(0,1)。
本发明中设置ε的取值为0.1。
其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六、结合图6说明本实施方式。本实施方式所述的一种面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法，所述方法具体为：
在发射端，
步骤G1、分别对每个用户的不同业务数据(可以包括多个用户的业务数据，每个用户又可以对应多个不同的业务)进行基带映射，获得各业务数据所对应的基带映射后的调制结果，将各业务数据所对应的调制结果做地址选择，即分别为各业务数据所对应的调制结果分配使用不同的子载波组；
其中，每个业务的数据所对应的调制结果的长度均为N1；
步骤G2、对第i个业务数据所对应的调制结果做加权变换阶数为
Figure BDA0003333835750000091
的N1点加权分数傅里叶变换，i＝1,2,…,K1，K1为业务的总个数；
步骤G3、根据步骤G1的子载波组分配结果，将步骤G2中得到的变换结果映射到对应的子载波组上后，并在未被分配使用的子载波组上填充数据0，填充后获得长度为K*N1的数字信号，K为子载波组的总个数；
步骤G4、在步骤G3获得的数字信号的前端补上(N2-K*N1)/2个“0”，在步骤G3获得的数字信号的正中间插入1个“0”，并在步骤G3获得的数字信号的后端插入(N2-K*N1)/2-1个“0”，得到长度为N2的数字信号；
将获得的长度为N2的数字信号做加权变换阶数为α2的N2点加权分数傅里叶变换；
步骤G5、将步骤G4得到的变换结果添加循环前缀，获得待发送的数据；
步骤G6、将步骤G5获得的待发送数据进行数/模转换，获得模拟信号，再对模拟信号进行上变频处理，并将上变频处理后的信号发射至信道；
在接收端，
步骤H1、接收端从信道中接收发射端发射的信号，将接收到的信号进行下变频处理，并将下变频处理得到的信号进行模/数转换，获得数字信号；
步骤H2、将步骤H1获得的数字信号做移除循环前缀处理，获得长度为N2的数字信号；
步骤H3、将步骤H2得到的数字信号做长度为N2的FFT运算；
步骤H4、将步骤H3得到的FFT运算结果做信道均衡；
步骤H5、按照发送端的子载波组分配结果，从步骤H4得到的均衡后数据中选出每个用户的不同业务数据；
步骤H6、对步骤H5得到的第i个业务数据做加权变换阶数为
Figure BDA0003333835750000101
的N1点加权分数傅里叶变换；
对于某个业务数据，若该业务数据在发送端对应的变换阶数为
Figure BDA0003333835750000102
则在接收端对应的变换阶数就为
Figure BDA0003333835750000103
步骤H7、将步骤H6得到的各业务数据对应的变换结果转换为串行数据，再对串行数据进行基带解映射后得到传输的数据。
本实施方式的方法可以适用于多用户多业务数据的处理。
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G2中，加权变换阶数
Figure BDA0003333835750000104
的取值分别根据对应子载波组的信道状态信息选取。
对于任一业务数据来说，若该业务数据的调制结果所分配的子载波组为某个子载波组，则该业务数据所对应的加权变换阶数就根据该子载波组的信道状态信息选取，选取应使误码率最低。
其它步骤及参数与具体实施方式六相同。
具体实施方式八、本实施方式与具体实施方式六或七不同的是：所述加权变换阶数α2的取值为3。
其它步骤及参数与具体实施方式六或七相同。
在实现单载波系统与多载波系统向下兼容的同时，本实施方式中提出的通信方法还可以在外层加权调制阶数置为3的情况下，变化为一种加权变换预编码的OFDM系统，灵活的配置频带资源。不同用户可以根据自身的通信需求占据不同数量的子载波组，实现不同用户不同业务之间的频分多址。而对于某一个用户来说，其发送的信号在经过内层加权调制后，既可以降低发送信号的峰均值比，又可以获得加权调制在复杂信道条件下的性能增益。同时不同用户在使用不同的内层加权变换阶数的情况下，还可以提升通信的保密性能。
具体实施方式九、本实施方式的面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输系统，所述系统用于执行面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法。
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 (9)

1.面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
在发射端，
步骤A1、对输入数据进行基带映射，获得基带映射后的调制结果；
步骤A2、将步骤A1中得到的调制结果进行分组，获得K组数字信号，其中，每组数字信号的长度均为N1；
步骤A3、对第i组数字信号做加权变换阶数为
Figure FDA0003333835740000011
的N1点加权分数傅里叶变换，i＝1,2,…,K；
步骤A4、根据资源分配参数，对各组数字信号所对应的加权分数傅里叶变换结果进行连接，获得连接结果；
所述资源分配参数包含K比特的二进制数，K比特的二进制数分别对应K个子载波组的启用状态，其中，“0”表示对应位置的子载波组不启用，“1”表示对应位置的子载波组启用，将资源分配参数中“1”的个数记为K1；
连接的方式为：
将“1”所对应的加权分数傅里叶变换结果对应映射到启用的K1个子载波组上，在禁用的子载波组上填充数据0；
步骤A5、在步骤A4的连接结果的前端补上(N2-K*N1)/2个“0”，在连接结果的正中间插入1个“0”，并在连接结果的后端插入(N2-K*N1)/2-1个“0”，得到长度为N2的数字信号；
步骤A6、对步骤A5中得到的数字信号做加权变换阶数为α2的N2点加权分数傅里叶变换，获得变换结果；
步骤A7、将步骤A6中获得的变换结果添加循环前缀，获得待发送的数据；
步骤A8、将步骤A7获得的待发送数据进行数/模转换，获得模拟信号，再对模拟信号进行上变频处理，并将上变频处理后的信号发射至信道；
在接收端，
步骤B1、接收端从信道中接收信号，再将接收到的信号进行下变频处理，并将下变频处理得到的信号进行模/数转换，获得数字信号；
步骤B2、对步骤B1中获得的数字信号做移除循环前缀处理，获得长度为N2的数字信号；
步骤B3、对步骤B2中得到的数字信号做长度为N2的FFT运算；
步骤B4、对步骤B3中得到的FFT运算结果做信道均衡；
步骤B5、对步骤B4中得到的信道均衡结果做加权变换阶数为-1-α2的N2点加权分数傅里叶变换；
步骤B6、根据资源分配参数，从步骤B5得到的变换结果中选出K1组长度均为N1的数字信号；
步骤B7、对步骤B6中选出的第i′组数字信号做加权变换阶数为
Figure FDA0003333835740000021
的N1点加权分数傅里叶变换，i′＝1,2,…,K1；
步骤B8、将步骤B7中选出的各组数字信号所对应的变换结果转换为串行数据，再对串行数据进行基带解映射后得到传输的数据。
2.根据权利要求1所述的面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法，其特征在于，所述加权变换阶数
Figure FDA0003333835740000022
和α2的取值范围为[0,4]。
3.根据权利要求1所述的面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法，其特征在于，所述方法在发送端，启用的子载波组所对应的数字信号分组的变换阶数为
Figure FDA0003333835740000023
变换阶数
Figure FDA0003333835740000024
α2以及资源分配参数均根据信道状态信息设置。
4.根据权利要求3所述的面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法，其特征在于，所述变换阶数
Figure FDA0003333835740000025
α2以及资源分配参数的设置方式为：
步骤1、根据QoS需求确定接收机信噪比的最低工作门限；
步骤2、获取信道的状态信息；
步骤3、根据接收机信噪比的最低工作门限与信道状态信息确定出不满足信噪比门限要求的子载波；
步骤4、按照资源分配参数对应的K个子载波组，对不满足信噪比门限要求的子载波进行分类，即分别确定出各个不满足信噪比门限要求的子载波所属的子载波组；
步骤5、每个子载波组都包含N1个子载波，将每个子载波组中不满足信噪比门限要求的子载波数量分别记为Mi，i＝1,…,K，i代表第i个子载波组，将不可用子载波数量门限设置为
Figure FDA0003333835740000026
Figure FDA0003333835740000027
代表向下取整；
若对于任意的i∈{1,…,K}，均满足
Figure FDA0003333835740000031
则所有子载波组都启用，将加权变换阶数
Figure FDA0003333835740000032
设置为0，通过遍历的方法选取使误码率最低的加权变换阶数α2；
否则，存在满足
Figure FDA0003333835740000033
的子载波组，并禁用满足
Figure FDA0003333835740000034
的子载波组，将加权变换阶数α2设置为3，对于启用的子载波组，通过遍历的方法为每个启用的子载波组分别选取使误码率最低的加权变换阶数
Figure FDA0003333835740000035
5.根据权利要求4所述的面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法，其特征在于，所述ε为常数，且ε∈(0,1)。
6.面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
在发射端，
步骤G1、分别对每个用户的不同业务数据进行基带映射，获得各业务数据所对应的基带映射后的调制结果，将各业务数据所对应的调制结果做地址选择，即分别为各业务数据所对应的调制结果分配使用不同的子载波组；
其中，每个业务的数据所对应的调制结果的长度均为N1；
步骤G2、对第i个业务数据所对应的调制结果做加权变换阶数为
Figure FDA0003333835740000036
的N1点加权分数傅里叶变换，i＝1,2,…,K1，K1为业务的总个数；
步骤G3、根据步骤G1的子载波组分配结果，将步骤G2中得到的变换结果映射到对应的子载波组上后，并在未被分配使用的子载波组上填充数据0，填充后获得长度为K*N1的数字信号，K为子载波组的总个数；
步骤G4、在步骤G3获得的数字信号的前端补上(N2-K*N1)/2个“0”，在步骤G3获得的数字信号的正中间插入1个“0”，并在步骤G3获得的数字信号的后端插入(N2-K*N1)/2-1个“0”，得到长度为N2的数字信号；
将获得的长度为N2的数字信号做加权变换阶数为α2的N2点加权分数傅里叶变换；
步骤G5、将步骤G4得到的变换结果添加循环前缀，获得待发送的数据；
步骤G6、将步骤G5获得的待发送数据进行数/模转换，获得模拟信号，再对模拟信号进行上变频处理，并将上变频处理后的信号发射至信道；
在接收端，
步骤H1、接收端从信道中接收信号，将接收到的信号进行下变频处理，并将下变频处理得到的信号进行模/数转换，获得数字信号；
步骤H2、将步骤H1获得的数字信号做移除循环前缀处理，获得长度为N2的数字信号；
步骤H3、将步骤H2得到的数字信号做长度为N2的FFT运算；
步骤H4、将步骤H3得到的FFT运算结果做信道均衡；
步骤H5、按照发送端的子载波组分配结果，从步骤H4得到的均衡后数据中选出每个用户的不同业务数据；
步骤H6、对步骤H5得到的第i个业务数据做加权变换阶数为
Figure FDA0003333835740000041
的N1点加权分数傅里叶变换；
步骤H7、将步骤H6得到的各业务数据对应的变换结果转换为串行数据，再对串行数据进行基带解映射后得到传输的数据。
7.根据权利要求6所述的面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法，其特征在于，所述步骤G2中，加权变换阶数
Figure FDA0003333835740000042
的取值分别根据对应子载波组的信道状态信息选取。
8.根据权利要求6所述的面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法，其特征在于，所述加权变换阶数α2的取值为3。
9.面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输系统，所述系统用于执行权利要求1至权利要求8之一所述的面向载波体制兼容的双层分数傅里叶变换信号传输方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105530217A (zh) * 2016-01-26 2016-04-27 哈尔滨工业大学 基于加权分数傅里叶变换的gfdm系统的信号发射和接收方法
CN109391292A (zh) * 2018-12-20 2019-02-26 哈尔滨工业大学 加权分数傅里叶变换域双时隙分集与复用的协同传输方法
CN111245766A (zh) * 2020-01-19 2020-06-05 哈尔滨工业大学 基于频域双分量扩展加权傅里叶变换的计算分集方法
CN112532351A (zh) * 2020-11-25 2021-03-19 哈尔滨工业大学 一种加权分数傅里叶变换频域两分量信号的交织传输方法
CN112714090A (zh) * 2020-12-23 2021-04-27 哈尔滨工业大学 一种加权分数傅里叶变换扩展混合载波传输方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105530217A (zh) * 2016-01-26 2016-04-27 哈尔滨工业大学 基于加权分数傅里叶变换的gfdm系统的信号发射和接收方法
CN109391292A (zh) * 2018-12-20 2019-02-26 哈尔滨工业大学 加权分数傅里叶变换域双时隙分集与复用的协同传输方法
CN111245766A (zh) * 2020-01-19 2020-06-05 哈尔滨工业大学 基于频域双分量扩展加权傅里叶变换的计算分集方法
CN112532351A (zh) * 2020-11-25 2021-03-19 哈尔滨工业大学 一种加权分数傅里叶变换频域两分量信号的交织传输方法
CN112714090A (zh) * 2020-12-23 2021-04-27 哈尔滨工业大学 一种加权分数傅里叶变换扩展混合载波传输方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Y. FENG，等: "Time-domain dual component computation diversity based on generalized hybrid carrier", 《CHINA COMMUNICATIONS ( VOLUME: 18, ISSUE: 10, OCTOBER 2021)》 *
翟东;达新宇;梁源;: "WFRFT-MIMO卫星抗截获通信系统", 空军工程大学学报(自然科学版), no. 02 *
马聪;沙学军;张宇思;: "广义加权分数傅里叶变换两分量组合抗衰落技术", 哈尔滨工业大学学报, no. 10 *

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