專利名稱：一種新的ici自消除方法在ofdm調(diào)制中的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明提出的方法,可應用于正交頻分復用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing, OFDM)調(diào)制中，屬于移動通信技術領域。
背景技術：
在0FDM/QAM (QAM, Quadrature Amplitude Modulation,正交幅度調(diào)制)傳輸系統(tǒng)中，移動多徑信道造成的頻率選擇性衰落和高速移動造成的Doppler頻移是影響傳輸可靠性的兩個主要因素。移動引起的多普勒(Doppler)頻移和收發(fā)信機之間的參考頻率差異，都會產(chǎn)生頻偏，頻偏會導致OFDM符號中的子載波間干擾(ICI);降低ICI影響的一個思路是，采用各種算法估計出Doppler頻移值，然后設法計算出ICI大小，并設法消除，但當信道條件惡化時，準確估算出頻偏值十分困難，尤其在移動環(huán)境下，Doppler頻移效應的影響是動態(tài)變化的，難以準確跟蹤，多徑和信道噪聲的聯(lián)合影響，會明顯降低算法效果，尤其對高階調(diào)制(如16QAM、64QAM)，在信噪比(SNR)不高時，改進效果較差。降低ICI影響的另一思路是，對OFDM調(diào)制進行改進，從根本上消除頻偏對ICI的影響，這類方法稱為ICI自消除方法，其本質(zhì)是對OFDM調(diào)制進行改進，消除產(chǎn)生ICI的根本原因。最經(jīng)典的一種ICI自消除方法是，在進行iFFT之前，使相鄰奇偶子載波互為相反數(shù)，即用一對奇偶子載波傳輸相同的信息，又稱鄰近子載波重復(Adjacent Sub-carrierRepeat, ASR)方法?；贏SR的ICI自消除OFDM調(diào)制系統(tǒng)，能明顯降低ICI影響，但會導致調(diào)制效率(或信道利用率)降為原來的50%，得不償失。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明 目的:在進行OFDM調(diào)制時，通過頻域和時域的聯(lián)合信號處理，從根本上消除ICI對傳輸性能的影響，而且不降低帶寬利用率。本發(fā)明的技術方案為:通過觀察發(fā)現(xiàn)，奇數(shù)子載波填O后的OFDM符號的時域波形，其前半部分與后半部分完全相同，利用這一特性，在發(fā)送端只需要發(fā)送OFDM符號的前半部分，在接收端利用以上特性恢復被壓縮的時域波形。也可以在奇數(shù)子載波傳輸數(shù)據(jù)，偶數(shù)子載波填O ;或者擴展本文方案，在能被4整除的子載波上傳輸數(shù)據(jù)，其余子載波填0，使其更進一步消除ICI的影響。為此，本發(fā)明提出:在偶數(shù)子載波傳輸數(shù)據(jù)，奇數(shù)子載波填0，這樣就去除了所有奇數(shù)子載波帶來的影響，包括影響較大的相鄰子載波。在常規(guī)OFDM通信系統(tǒng)中，假設由于多普勒效應或者由于晶振偏差引起的載頻偏差歸一化值為ε。在加性高斯信道情況下，接收端第k個子載波的解調(diào)信號可以描述為:
N—IZ* = x1-S0 + [+Ni, = 1,...,N-1(I)其中N是載波總數(shù)，Xk是在第k個子載波上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，XkS0是有用信號部分，Nk是加性高斯噪聲；Sk_i是第i個子載波給第k個子載波帶來的ICI影響值大小，可以表述為:
權利要求
1.一種新的ICI自消除方法在OFDM調(diào)制中的應用，由OFDM調(diào)制器即發(fā)送端和OFDM解調(diào)器即接收端構成，其特征在于，在發(fā)送端，將子載波區(qū)分為偶數(shù)子載波與奇數(shù)子載波，只在偶數(shù)子載波發(fā)送信息，奇數(shù)子載波填0，或者反過來:然后利用對稱性對時域波形進行壓縮: A、在偶數(shù)子載波傳輸信息，奇數(shù)子載波填0，其過程如下，在發(fā)送端，數(shù)據(jù)流先被送入nQAM映射器(Mapper)進行星座圖映射，輸出N/2對數(shù)據(jù)，然后送入2倍上采樣器，輸出N對數(shù)據(jù)；這N對數(shù)據(jù)滿足抑制相鄰子載波的條件:Xk ^ O, k = O, 2, 4,, N-2Xk = 0，k = 1，3，5，...，N-1 這N對并行數(shù)據(jù)被輸入N點逆離散傅里葉變換/逆快速傅里葉變換(iDFT/iFFT)模塊，輸出時長為Ts的OFDM符號，經(jīng)過并串變換后，成為前后兩部分相同(對稱性)的時域波形；該波形經(jīng)過波形壓縮器壓縮后，輸出時長為Ts/2的時域信號；該信號經(jīng)過加前綴(CP)處理和正交調(diào)制模塊后，輸出一個全新的OFDM已調(diào)信號，解調(diào)器的處理過程則為上述過程的逆過程； B、在奇數(shù)子載波傳輸信息，偶數(shù)子載波填0，其過程如下，在發(fā)送端，數(shù)據(jù)流先被送入nQAM映射器(Mapper)進行星座圖映射，輸出N/2對數(shù)據(jù)，然后送入2倍上采樣器，輸出N對數(shù)據(jù)；這N對數(shù)據(jù)滿足抑制相鄰子載波的條件:Xk 幸 O, k=l, 3, 5,, N-1 Xk=O, k=0, 2，4，...，N-2 這N對并行數(shù)據(jù)被輸入N點逆離散傅里葉變換/逆快速傅里葉變換(iDFT/iFFT)模塊，輸出時長為Ts的OFDM符號，經(jīng)過并串變換后，成為前后兩部分絕對值相同、符號相反(對稱性)的時域波形；該波形經(jīng)過波形壓縮器壓縮后，輸出時長為Ts/2的時域信號；該信號經(jīng)過加前綴(CP)處理和正交調(diào)制模塊后，輸出一個全新的OFDM已調(diào)信號，解調(diào)器的處理過程則為上述過程的逆過程。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種新的ICI自消除方法在OFDM調(diào)制中的應用，其特征在于，逆離散傅里葉變換(IDFT)后，輸出信號的表達式為: I N—12πχ( ) = —ΣX(^)exp(j — nk), = 0,1,...,N-1( I) 其中N為偶數(shù)，因奇數(shù)子載波用O填充，X(1)=X(3)=...=X(2n+l)=...=X(N-3)=X(N~l) =0,代入(I)式，得: I 麗]2π x(") = — Σ X(2/)exp(j —(2/)/7), /7 = OJ,...,N-1NN I N/2—12 JT=-Σ χ(20 exP( j Tf (2輛’ = 0，1，..，N/ 2 -1 NN 二士 X X(2/')exp(j(2/)/7)exp(j2π ), =0,1,…，N/2—INN
3.根據(jù)權利要求1所述的一種新的ICI自消除方法在OFDM調(diào)制中的應用，其特征在于，接收端經(jīng)過波形擴展(解壓縮)、FFT模塊后，第k個子載波的解調(diào)信號可以改進描述為:
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的一種新的ICI自消除方法在OFDM調(diào)制中的應用，其特征在于，可以進行更高階擴展，在發(fā)送端，在能被4整除的偶數(shù)子載波上傳輸信息，其余子載波填O ;然后利用對稱性對時域波形進行4倍壓縮。
全文摘要
本發(fā)明應用于OFDM調(diào)制系統(tǒng)中，在頻域和時域進行聯(lián)合信號處理，由OFDM調(diào)制器即發(fā)送端和OFDM解調(diào)器即接收端構成。在發(fā)送端進行iFFT之前，在偶數(shù)子載波傳輸信息，奇數(shù)子載波填0；或在奇數(shù)子載波傳輸信息，奇數(shù)子載波填0，或者擴展上述方法，在能被4整除的子載波上傳輸數(shù)據(jù)，其余子載波填0，使其更進一步消除ICI的影響。進行上述處理后的時域波形具有對稱性，可以對波形進行壓縮；在接收端進行相反的過程，根據(jù)對稱性對波形進行還原和FFT變換。在不降低信道傳輸效率的前提下，能顯著降低ICI的影響，同時信道利用率基本不變。本發(fā)明的核心思想是在頻域上將相鄰子載波項壓縮，以消除ICI的影響；在時域上，利用對稱性壓縮時域波形，以提高信道傳輸效率。
文檔編號H04B15/00GK103227768SQ20131015922
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權日2013年4月28日
發(fā)明者曾桂根, 季葉一 申請人:南京郵電大學