專利名稱：快衰信道下的寬帶無線通信、發射和接收方法
技術領域：
本發明涉及寬帶無線通信領域，具體涉及一種快衰信道下的寬帶無線通信、發射和接收方法。
背景技術：
我國每年有數十億旅客在高速列車或地鐵上累計度過了數百億小時，如何為他們提供高速穩定的數據接入不僅是提升旅客服務質量的需要，同時也是一個潛力巨大的市場。為在途旅客提供數據接入需要實現高速移動中的車輛與地面間寬帶無線通信，而且無線通信環境復雜惡劣，信道的快速時變、多徑傳播和頻率選擇性明顯。車地寬帶無線通信本質上是要解決“雙高”問題，即高移動性和高數據速率，而有效的、有針對性的物理層傳輸技術則是解決這一問題的關鍵。目前，國內外各公司針對車地間寬帶無線通信的技術方案主要有WiMAX、WLAN、LTE、DVB-T及TRainCom等，其中前四個方案物理層都是基于相干檢測的OFDM調制，而TrainCom的物理層是基于0FDM-MFSK技術。基于相干檢測的OFDM調制，其主要缺陷在于
(I)在高數據速率和對高速移動性的支持間二者不可兼得；(2)對高速移動性的支持仍不夠；(3)對信道的快速時變缺乏穩健的對抗策略。這些缺陷的根本原因在于OFDM相干檢測需要精準的信道信息，而信道信息的獲取一般是通過訓練序列進行估計，加入訓練序列會使有效數據速率降低。當列車高速移動時，車地無線信道呈快速時變衰落特性，這就需要更加頻繁的進行信道估計，而且估計的結果也很不可靠，這將進一步增加數據開銷，使得有效數據速率和誤碼率性能都極大降低。與相干檢測相比， 基于非相干檢測的寬帶無線傳輸技術無需進行信道估計，接收端結構簡單，更加適用于快衰信道下無線通信。0FDM-MFSK技術使用非相干能量檢測，無需信道估計，對信道的快速時變魯棒，并具有較高的功率效率，但其頻譜效率較低，最高僅為O. 5 bit/subcarrier,無法實現高數據傳輸。而傳統的OFDM multitone FSK方案,記作0FDM-N/MFSK,它使頻譜效率得到一定提高，但功率效率有大幅降低，不利于降低能耗。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種快衰信道下的寬帶無線通信、發射和接收方法，該傳輸方法是一種基于非相干檢測的魯棒傳輸方案，是一種新的OFDM multitoneFSK傳輸方案，記作OFDM- (n+m) /MFSK (也簡記作(n+m) /MFSK,不致混淆)，它既克服了相干檢測OFDM技術在高速移動環境下性能急劇變差的問題，同時又解決了 0FDM-MFSK方案低頻譜效率，而傳統OFDM multitone FSK (0FDM-N/MFSK)方案低功率效率的問題。為解決上述問題，本發明是通過以下技術方案實現的本發明一種快衰信道下的寬帶無線通信方法，包括如下步驟(I)發射端將用戶待傳輸的數字基帶信號，按每M-1bit分為一組，每組數據均是一個M-1位的二進制數據序列，其中第i組數據記為afliau, ay,…，a^J ；
(2)按雙格雷映射，將每組基帶數據映射到頻率域，每組頻域基帶數據是一個M位的二進制數據序列，第i組數據afliau, a12, *··, Bi^1]映射為頻域數據!^=[1^」，bi；2,…，bi；M];其中bi，k=l (i=l, 2，…，N, k=l, 2，…，Μ]時表示第i組的第k個子載波在傳輸中被實際使用，該頻率對應的幅度為I ;\,=0(1=1，2，…，N，k=l, 2,…，Μ]時表示第i組的第k個子載波在傳輸中未被實際使用，該頻率對應的幅度為O ;(3)令OFDM的頻域發送符號為Sf=Iibpb2, ···，％],每個頻域發送符號中的子載波個數為Nf=MXN, N是頻域 分組數,M為每個頻域分組中的子載波個數；(4)將OFDM的頻域發送符號Sf經快速傅立葉逆變換轉換為時域發送符號St ；(5)對時域發送符號St插入循環前綴，并經并串轉換后，送射頻模塊發送出去；(6)接收端將接收到的信號經射頻模塊轉換成數字基帶信號；(7)接收端將數字基帶信號進行串并轉換并去循環前綴后，經快速傅立葉變換轉換到頻域，得到頻域接收符號s, f ;(8)接收端對頻域接收符號s' f= [E1, E2，…，En]中的各分組Ei= [Ei, Ei,2，…，Ei,m]進行判決，得到第i組的判決結果十咚Λ2，..Aa/]，&是一個則立的二進制數據序列；(9)接收端分別將各組的判決結果&，按照雙格雷映射，逆映射得到用戶數據4。上述步驟(2)和(9)中所述雙格雷映射是指基帶數據分組與頻域數據分組按各自準格雷碼建立起的對應。上述步驟(8)中所述判決過程具體為(8.1 W^Ewk=I, 2，3，…Μ，按降序排列，得到，j=l，2，3，…M，其中 Ei;k 表示第i分組中第k個子載波的幅度；(8. 2)令
權利要求
1.快衰信道下的寬帶無線通信方法，其特征是包括如下步驟(1)發射端將用戶待傳輸的數字基帶信號，按每M-1bit分為一組，每組數據均是一個 M-1位的二進制數據序列,其中第i組數據記為afliau, a12, ···, Bi^1]；(2)按雙格雷映射，將每組基帶數據映射到頻率域，每組頻域基帶數據是一個M位的二進制數據序列，第i組數據Si=Iiai,P a12,…，a^J映射為頻域數據belX」，bi；2,…，\Μ]； 其中\k=l (i=l, 2，…，N，k=l, 2，…，Μ)時表示第i組的第k個子載波在傳輸中被實際使用， 該頻率對應的幅度為I ;\,=0 (i=l, 2，…，N, k=l, 2，…，Μ)時表示第i組的第k個子載波在傳輸中未被實際使用，該頻率對應的幅度為O ;(3)令OFDM的頻域發送符號為Sf=Lb1,b2,…，bN]，每個頻域發送符號中的子載波個數為Nf=MXN, N是頻域分組數,M為每個頻域分組中的子載波個數；(4)將OFDM的頻域發送符號Sf經快速傅立葉逆變換轉換為時域發送符號St；(5)對時域發送符號St插入循環前綴，并經并串轉換后，送射頻模塊發送出去；(6)接收端將接收到的信號經射頻模塊轉換成數字基帶信號；(7)接收端將數字基帶信號進行串并轉換并去循環前綴后，經快速傅立葉變換轉換到頻域，得到頻域接收符號s, f ;(8)接收端對頻域接收符號s'f= [E1, E2，…，En]中的各分組Ei=LEi,，…，Ei,m]進行判決，得到第i組的判決結果…^a/], &·是一個M位的二進制數據序列；O)接收端分別將各組的判決結果&，按照雙格雷映射，逆映射得到用戶數據七。
2.根據權利要求1所述快衰信道下的寬帶無線通信方法，其特征是步驟(2)和(9)中所述雙格雷映射是指基帶數據分組與頻域數據分組按各自準格雷碼建立起的一一對應。
3.根據權利要求1所述快衰信道下的寬帶無線通信方法，其特征是步驟(8)中所述判決過程具體為(8. 1Μ^Ε^Λ=1，2，3，…Μ，按降序排列，得到，j=l，2，3，…M，其中Ei,k表示第i分組中第k個子載波的幅度；(8. 2)令、丨” ={o，其中；,表示第i分組中第k個子載波的判決結果；(8. 3)若Ehkm < Kkm_x或者&等于禁用碼字，則令4 ，其中K是一個小于I的正常數。
4.快衰信道下的寬帶無線發射方法，其特征是包括如下步驟(1)發射端將用戶待傳輸的數字基帶信號，按每M-1bit分為一組，每組數據均是一個 M-1位的二進制數據序列,其中第i組數據記為afliau, a12, ···, Bi^1]；(2)按雙格雷映射，將每組基帶數據映射到頻率域，每組頻域基帶數據是一個M位的二進制數據序列，第i組數據Si=Iiai,P a12,…，a^J映射為頻域數據belX」，bi；2,…，\Μ]； 其中\k=l (i=l, 2，…，N，k=l, 2，…，Μ)時表示第i組的第k個子載波在傳輸中被實際使用， 該頻率對應的幅度為I ;\,=0 (i=l, 2，…，N, k=l, 2，…，Μ)時表示第i組的第k個子載波在傳輸中未被實際使用，該頻率對應的幅度為O ;(3)令OFDM的頻域發送符號為Sf=Lb1,b2,…，bN]，每個頻域發送符號中的子載波個數為Nf=MXN, N是頻域分組數,M為每個頻域分組中的子載波個數；(4)將OFDM的頻域發送符號Sf經快速傅立葉逆變換轉換為時域發送符號St；(5)對時域發送符號St插入循環前綴，并經并串轉換后，送射頻模塊發送出去。
5.根據權利要求4所述快衰信道下的寬帶無線發射方法，其特征是步驟(2)中所述雙格雷映射是指基帶數據分組與頻域數據分組按各自準格雷碼建立起的一一對應。
6.快衰信道下的寬帶無線接收方法，其特征是包括如下步驟(1)接收端將接收到的信號經射頻模塊轉換成數字基帶信號；(2)接收端將數字基帶信號進行串并轉換并去循環前綴后，經快速傅立葉變換轉換到頻域，得到頻域接收符號s, f ;(3)接收端對頻域接收符號s'[E1, E2，…，En]中的各分組Ei=[Ei，1，Ei，2，···，Ei，M]進行判決，得到第i組的判決結果
7.根據權利要求6所述快衰信道下的寬帶無線接收方法，其特征是步驟(4)中所述雙格雷映射是指基帶數據分組與頻域數據分組按各自準格雷碼建立起的一一對應。
8.根據權利要求6或7所述快衰信道下的寬帶無線接收方法，其特征是步驟(3)中所述判決過程具體為(3.12，3，…M，按降序排列，得到&為·，j=l，2，3，…M，其中Ei,,表示第i分組中第k個子載波的能量；(3. 2)令
全文摘要
本發明公開一種快衰信道下的寬帶無線通信、發射和接收方法，該傳輸方法是一種基于非相干檢測的魯棒傳輸方案，是一種新的OFDM multitone FSK傳輸方案，記作OFDM-(n+m)/MFSK(也簡記作(n+m)/MFSK，不致混淆)，它既克服了相干檢測OFDM技術在高速移動環境下性能急劇變差的問題，同時又解決了OFDM-MFSK方案低頻譜效率，而傳統OFDM multitone FSK(OFDM-N/MFSK)方案低功率效率的問題。
文檔編號H04L27/26GK103036841SQ201210523968
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月7日 優先權日2012年12月7日
發明者謝躍雷, 歐陽繕, 韓科委, 丁勇, 晉良念, 陳紫強, 劉慶華, 肖海林, 蔣俊正 申請人:桂林電子科技大學