[发明专利]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

说明书

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，本发明涉及基于加权分数傅里叶变换的GFDM系统的信号发射和接收技术。本发明是为了获得更优的误码率性能，以及降低峰均功率比。本发明可以根据信道状态信息、用户需求灵活的调节单位载波块内的子载波数和WFRFT阶数，并且每一个子载波内的阶数可保持不同以达到系统性能的需求。通过WFRFT预编码并合理的根据信道状况信息选择合适的变换阶数，可以使编码后的系统获得更优的误码率性能，并且拥有较低的峰均功率比。

技术领域

本发明涉及基于加权分数傅里叶变换的GFDM系统的信号发射和接收技术。

背景技术

GFDM载波体制是一种针对未来的5G技术的一种新的载波体制，它是以OFDM技术为基础发展而来的，由滤波多载波技术进一步演变而来。在未来的5G通信体制中，越来越注重多场景的结合，如M2M和更加密集复杂的通信网络和异构网等，而且需要更高的传输速率，更短的响应时间，并且在有限的频谱资源下传输更多的数据，这对4G技术所依托的OFDM技术是一个挑战。根据5G的场景需求，OFDM技术主要的缺点就是较大的带外功率辐射和缺乏波形的灵活性。较大的带外功率辐射会对相邻的频带上的数据产生干扰，会使数据产生失真，这样就需要较大的频带保护间隔，然而空闲的频带正逐渐成为最为稀缺的资源；在面对多样化的信道条件以及异构网时，波形灵活性的缺失可能会成为一个主要的缺点。在一个不完美的信道同步条件下，根据时频特性灵活设计的波形，会对时频残留的同步错误会有更强的鲁棒性。

2009年，Gerhard Fettweis的团队第一次提出GFDM系统的框架结构(文献1：《GFDM-Generalized Frequency Division Multiplexing》)，主要说明了GFDM系统相比于OFDM系统在峰均功率比和带外功率抑制方面的优势，但是在讨论峰均比的问题时在传输比特数一致的条件下，二者的子载波数并不相同，由于GFDM系统灵活的参数选择方案，其峰均功率比可以在一定的范围内变化。

2012年，一种低复杂度的发射端和接收端装置在文献2(N.Michailow等于2012年公开的《Analysis of an alternative multi-carrier technique for next generationcellular systems》)和文献3(I.Gaspar等于2013年公开的《Low Complexity GFDMReceiver Based on Sparse Frequency Domain Processing》)中提出，这种装置利用高效的FFT运算，使先前的矩阵运算的复杂度大大降低，并且每一步的物理意义更加明确；在接收端，这种新型的装置采样的方法是匹配接收方法，所以会导致子载波间的干扰出现，为提升系统的性能，需要一种子载波干扰消除的方法提升系统的性能。

文献4(R.Datta等于2012年公开的《GFDM Interference Cancellation forFlexible Cognitive Radio PHY Design》)针对GFDM系统提出了单边和双边的串行干扰消除算法，其思想就是把MF接收器引入的相邻的子载波的干扰消除，其中子载波的消除算法是从第1个子载波到第K个子载波依次进行的，这种方法可以认为是单一串行干扰消除和并行干扰消除算法的混合，文献最后对两种算法的复杂度进行了分析。

2013年，文献5(Michailow,N.等于2013年公开的《G.Low peak-to-average powerratio for next generation cellular systems with generalized frequencydivision multiplexing Intelligent Signal Processing and CommunicationsSystems》)分析对比了不同系统的结构以及PAPR，包括OFDM系统、单载波频域均衡系统、单载波频分复用系统以及GFDM系统，说明了GFDM系统可以看成以上三种系统的广义形式，而且通过合理的成型参数选择GFDM系统的PAPR性能优于OFDM系统，并且成型滤波器参数越大，系统的PAPR性能越优。