[发明专利]一种基于OTFS系统的非线性矫正主动星座扩展方法

说明书

本发明提供了一种基于OTFS系统的非线性矫正主动星座扩展方法，将映射后的基带数据位于时延多普勒平面上，进行二维的离散辛傅里叶逆变换，将时延多普勒域上的数据映射为时频域上的数据，做过采样的傅里叶逆变换，得到一维的时域信号，当时域信号的峰均功率较高，不满足判决输出的条件时，进入循环迭代，对限幅后的信号重新做傅里叶变换，得到切削滤波的时频域信号；通过离散辛傅里叶变换将映射到时延多普勒域，得到切削后的基带信号，并与未作处理的初始基带信号星座图的位置进行对比，计算切削产生的噪声，当达到迭代循环次数后，输出处理后的数据；本发明实现了对峰均功率比性能和误码率性能的精确控制，具有更高的灵活性、协调性与可控性。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，主要是一种通过非线性矫正主动星座扩展技术来抑制正交时频空系统峰均功率比的方法，属于对正交时频空系统峰均功率比和误码率性能综合性问题的解决。

背景技术

在第五代(5G)移动通信系统中，对于高速移动环境中的通信质量提出了更高的要求[1]。目前部署在第四代(4G)移动通信系统中的正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，OFDM)技术，可以在时不变频率选择性信道中实现较高的频谱效率，但在同时具有多径时延和高多普勒频移的快时变信道中鲁棒性较差。为了解决这一问题，R.Hadani等人提出了正交时频空调制(Orthogonal time frequency spacemodulation,OTFS)技术。正交时频空技术中，位于时延多普勒域的码元通过二维的辛傅里叶逆变换(inverse symplectic fnite Fourier transform，ISFFT)，被映射为时频域的二维正交基函数，使得每个发送的码元都经历近似恒定的信道增益，可以有效地抵抗高速信道中的多普勒效应。

OTFS调制可以看作是传统多载波波形的一种广义预编码方案，在提高误比特率性能的前提下，还与传统多载波调制系统保持有很好的兼容性。因此，OTFS调制也同传统多载波调制技术一样，存在高峰均功率比的问题。如文献[2]指出的，OTFS系统的峰均功率比会随着时延多普勒平面中多普勒频移的量化间隔数的增加而增加。另一方面，为了降低分数多普勒频偏的影响，简化OTFS系统接收端检测器的复杂度，在OTFS调制中通常会选择较大的多普勒量化间隔数，这使得OTFS系统中通常会出现较大功率比的峰值信号。当进入射频放大器的信号峰值功率大于功放的线性动态范围时，会引起带外弥散和带内干扰，降低系统误码率性能。因此，如何抑制峰均功率比(Peak to Average Power Ratio，PAPR)也是OTFS系统需要应对的问题之一。

与本发明相关的现有技术一

文献[3]中，针对多载波系统峰均功率比较高的问题，提出了可以通过切削滤波的方法来抑制高峰均比。对于OFDM系统，首先将频域的基带数据通过离散傅里叶逆变换映射到时域，然后由确定的门限A对信号的幅值进行剪裁，剪裁结果如式(1)所示：

信号在时域的剪切操作会引起频谱的泄露，导致信号带外功率显著增加。为了抑制信号的带外功率，对于裁剪过的信号，将其通过一个有限长脉冲响应滤波器，抑制其带外的功率溢出，以保证对相邻OFDM信道的干扰维持在较低的水平。

与本发明相关的现有技术二

文献[4]中，为了解决信号滤波后信号功率峰值再生的问题，提出了通过迭代切削滤波的方式来抑制峰值的再生。针对OFDM系统，由傅里叶逆变换将频域的基带信号转换成时域的过采样信号，在时域对峰值信号进行剪切。再通过傅里叶变换将信号映射到频域，滤除掉带外的信号泄露。依次重复上述步骤，通过多次迭代，使得OFDM系统的峰均功率比和带外功率性能逐渐趋于稳定，该方法在降低峰均功率比的同时，有效抑制了带外功率的徒增。

与本发明相关的现有技术三