[发明专利]基于分数阶傅里叶变换的自适应调制解调方法

摘要

本技术方案的目的是针对存在反馈时延的MIMO-OFDM自适应调制系统，降低由于反馈时延带来的影响，使其在快速时变信道下有更好的性能，提出一种基于分数阶傅里叶变换的自适应调制解调方法，本技术方案在发射端用离散逆分数阶傅里叶变换代替离散逆傅里叶变换进行子载波调制，在接收端用离散分数阶傅里叶变换代替离散傅里叶变换进行子载波解调，通过接收端反馈到发送端的信道估计信息进行最优分数阶Fourier变换阶次选择，减小当前信道状态信息与反馈回的信道状态信息偏差，提高存在反馈时延时系统的性能。

主权项

1.基于分数阶傅里叶变换的自适应调制解调方法，其特征在于，在自适应调制MIMO-OFDM系统中，包括如下步骤：步骤1：接收端在获取信道信息之后，通过反馈信道将信道信息发送到发射端；步骤2：发射端根据收到的信道信息进行分数阶傅里叶变换的最优阶次选择，所选的最优阶次记为p，最优阶次应使得载波之间的干扰最小；步骤3：发射端根据步骤1收到的信道信息分天线逐子载波独立选择调制模式；再根据步骤2确定的分数阶傅里叶变换的最优阶次p和步骤1获得的信道信息生成分数阶域等效信道矩阵H_p，然后通过对H_p^HH_p进行奇异值分解来获得预编码矩阵U，即由下式进行预编码矩阵U的设计：HpHHp=UHλpH]]>其中λ_p为[N·M]×[N·M]维对角矩阵，它的对角线元素是H_p^HH_p的N·M个按照由大到小顺序排列的非零奇异值，(·)^H表示矩阵的共轭转置，M＝min(N_t，N_r)，即N_t和N_r中较小的一个值，其中N_t为MIMO-OFDM系统发射天线数，N_r为接收天线数，N为子载波个数；步骤4：在发射端，将待发送数据序列按照步骤3中选择的调制模式进行相应的数字调制，得到数据序列其中X_n^m是第m根发射天线第n个子载波上的数据序列；再按照下式进行预编码：X′＝UX；步骤5：对预编码后得到的信号X′作最优阶次p下的基于分数阶傅里叶变换的OFDM调制，即对预编码之后的信号进行分数阶傅里叶变换：xp′=F-p(Tx)·X′,]]>其中分数阶变换算子表示Kronecher积，是维数为N_t的单位矩阵，F_-p表示阶次为-p的逆分数阶傅里叶变换算子；步骤6：按照下式将步骤5调制后得到的数据序列x′_p分天线在每个OFDM符号前端加上循环前缀，得到添加了循环前缀的数据序列xpcp′=Tpcp(Tx)·xp′=(Tpcp⊗INt)·xp′,]]>其中为分数阶傅里叶域循环前缀矩阵：Tpcp=0Nq×(N-Nq)CNq×NqIN×N,]]>为N_q×N_q维对角矩阵，它的对角线元素为n为所述对角线元素在矩阵中的行号，n＝0，1，…N_q-1，N_q是预置的循环前缀的长度，α＝pπ/2，Δt为时域采样间隔，I_N×N是维数为N的单位矩阵；步骤7：将步骤6输出的加入了循环前缀的信号经过上变频后发送到无线信道中传输，因为信道是时变的，实际经过的信道已经不同于步骤1中反馈到发射端的信道，实际经过的信道在阶次p下的等效矩阵为H′_p；步骤8：在接收端，将接收到的信号下变频为基带信号然后按照下式分天线将循环前缀去除，得到去除循环前缀后的结果y_p：yp=Rpcp(Rx)·ypcp=(Rpcp⊗INT)·ypcp,]]>其中是N×N_q维的零矩阵，I_N×N是维数为N的单位矩阵；步骤9：对步骤8得到的去除循环前缀后的结果y_p进行子载波解调，即进行步骤2获得的最优阶次下的分数阶傅里叶变换：Yp=Fp(Rx)yp,]]>其中是维数为N_r的单位矩阵，F_p表示阶次为p的分数阶傅里叶变换算子；步骤10：将步骤9解调后的信号Y_p按照下式进行译码：Y＝W_r·Y_p，其中译码矩阵W_r＝(H′_p·U)^H；H′_p为数据发送中实际经过的信道在最优阶次p下的等效矩阵；步骤11：译码后的的信号经过分数阶域信道均衡、及与步骤3所选调制方式对应的数字解调，得到输出信号。