數(shù)據(jù)傳輸方法、數(shù)據(jù)解調(diào)方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種數(shù)據(jù)傳輸方法、數(shù)據(jù)解調(diào)方法、裝置和系統(tǒng)，所述傳輸方法包括：發(fā)送端，調(diào)制符號經(jīng)過第一次串并變換，將數(shù)據(jù)分配到不同的子載波上；被分配到每個子載波的數(shù)據(jù)經(jīng)過第二次串并變換，調(diào)制到相互正交的Slepian信號上；對調(diào)制到不同Slepian信號的數(shù)據(jù)進行求和，進一步調(diào)制到子載波上；對各個子載波上的調(diào)制數(shù)據(jù)求和，形成發(fā)送信號；所述解調(diào)方法包括：接收端，對發(fā)送端的各子載波信號所形成的矩陣求偽逆，用所求偽逆矩陣的各列對接收信號進行子載波解調(diào)；用相互正交的Slepian信號對每個子載波的信號進行匹配濾波解調(diào)，得到對發(fā)送端的調(diào)制符號的估計值。通過本發(fā)明，不僅可以降低多載波系統(tǒng)的帶外泄漏，而且能夠提高對子載波頻率偏移的魯棒性，減小誤碼率。
【專利說明】
數(shù)據(jù)傳輸方法、數(shù)據(jù)解調(diào)方法、裝置和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本申請涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)據(jù)傳輸方法、數(shù)據(jù)解調(diào)方法、裝置和系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在過去的十多年中，為了滿足移動通信數(shù)據(jù)與應(yīng)用的迅速增長，多載波傳輸技 術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到寬帶無線通信系統(tǒng)中。多載波系統(tǒng)最大的特點是，能夠有效提高對 多徑信道衰落，并具有很高的頻譜效率。而正交頻分復(fù)用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是多載波系統(tǒng)中最主流的技術(shù)，并已被應(yīng)用到第4代移動通信系 統(tǒng)（4G)、無線局域網(wǎng)（WLAN，Wireless Local Area Networks)、數(shù)字廣播電視（DAB，Digital Audio Broadcasting)等。然而，OFDM仍然有一些缺點，如具有很大的帶外泄漏，對子載波 頻率偏移比較敏感等。
[0003] 0FDM具有較大帶外泄漏的主要原因是，0FDM采用矩形信號作為其成形濾波器，而 矩形信號的頻譜波形的第一個旁瓣的峰值僅比主瓣的峰值低13dB，造成了較大的頻譜泄 漏。為降低頻譜泄漏，可以通過用具有平滑邊緣的濾波器，如升余弦濾波器，來取代矩形濾 波器，然而具有平滑邊緣的濾波器在減小帶外泄漏的同時，也降低了頻譜效率。
[0004] 應(yīng)該注意，上面對技術(shù)背景的介紹只是為了方便對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、 完整的說明，并方便本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解而闡述的。不能僅僅因為這些方案在本發(fā)明的
【背景技術(shù)】部分進行了闡述而認(rèn)為上述技術(shù)方案為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決【背景技術(shù)】指出的問題，本申請?zhí)峁┝艘环N數(shù)據(jù)傳輸方法、數(shù)據(jù)解調(diào)方法、 裝置和系統(tǒng)，以便能夠既降低帶外泄漏，又不降低頻譜效率。
[0006] 根據(jù)本實施例的第一方面，提供了一種數(shù)據(jù)傳輸方法，該方法應(yīng)用于多載波通信 系統(tǒng)中的發(fā)射機，其中，所述方法包括：
[0007] 對待傳數(shù)據(jù)的信息比特流進行星座調(diào)制，得到所述待傳數(shù)據(jù)的調(diào)制符號；
[0008] 對所述調(diào)制符號進行串并變換，將數(shù)據(jù)分配到不同的子載波上；
[0009] 對分配到每個子載波的數(shù)據(jù)進行串并變換；
[0010] 將對應(yīng)每個子載波的并行數(shù)據(jù)調(diào)制到多個相互正交的S1印ian信號上；
[0011] 對對應(yīng)同一子載波但調(diào)制到不同S1印ian信號上的數(shù)據(jù)進行求和；
[0012] 將對應(yīng)每個子載波的求和后的數(shù)據(jù)調(diào)制到相應(yīng)的子載波上；
[0013] 對所有子載波上的數(shù)據(jù)進行求和，形成發(fā)送信號。
[0014] 根據(jù)本實施例的第二方面，提供了一種數(shù)據(jù)解調(diào)方法，該方法應(yīng)用于多載波通信 系統(tǒng)中的接收機，其中，所述方法包括：
[0015] 對發(fā)送端的各個子載波信號所形成的矩陣求Moore-Penrose偽逆；
[0016] 用所求偽逆矩陣的各列所形成的模擬信號，對接收信號進行子載波解調(diào)；
[0017] 用相互正交的S1印ian信號，對每個子載波上的信號進行匹配濾波解調(diào)，得到對 發(fā)送端的調(diào)制符號的估計值。
[0018] 根據(jù)本實施例的第三方面，提供了一種多載波通信系統(tǒng)中的發(fā)射機，其中，所述發(fā) 射機包括：
[0019] 第一調(diào)制單元，其對待傳數(shù)據(jù)的信息比特流進行星座調(diào)制，得到所述待傳數(shù)據(jù)的 調(diào)制符號；
[0020] 第一串并變換單元，其對調(diào)制符號進行串并變換，將數(shù)據(jù)分配到不同的子載波 上；
[0021] 第二串并變換單元，其對分配到每個子載波的數(shù)據(jù)進行串并變換；
[0022] 第二調(diào)制單元，其將對應(yīng)每個子載波的數(shù)據(jù)調(diào)制到相互正交的S1印ian信號上；
[0023] 第一計算單元，其對對應(yīng)同一子載波但調(diào)制到不同Slepian信號上的數(shù)據(jù)進行求 和；
[0024] 第三調(diào)制單元，其將對應(yīng)每個子載波的求和后的數(shù)據(jù)調(diào)制到相應(yīng)的子載波上；
[0025] 第二計算單元，其對所有子載波上的數(shù)據(jù)進行求和，形成發(fā)送信號。
[0026] 根據(jù)本實施例的第四方面，提供了一種多載波通信系統(tǒng)中的接收機，其中，所述接 收機包括：
[0027] 計算單元，其對發(fā)送端的各個子載波信號所形成的矩陣求Moore-Penrose偽逆；
[0028] 第一解調(diào)單元，其用所求偽逆矩陣的各列所形成的模擬信號，對接收信號進行子 載波解調(diào)；
[0029] 第二解調(diào)單元，其用相互正交的S1印ian信號，對每個子載波上的信號進行匹配 濾波解調(diào)，得到對發(fā)送端的調(diào)制符號的估計值。
[0030] 根據(jù)本實施例的第五方面，提供了一種多載波通信系統(tǒng)，所述多載波通信系統(tǒng)包 括發(fā)射機和接收機，其中，
[0031] 所述發(fā)射機被配置為：
[0032] 對待傳數(shù)據(jù)的信息比特流進行星座調(diào)制，得到所述待傳數(shù)據(jù)的調(diào)制符號；
[0033] 對所述調(diào)制符號進行串并變換，將數(shù)據(jù)分配到不同的子載波上；
[0034] 對分配到每個子載波的數(shù)據(jù)進行串并變換；
[0035] 將對應(yīng)每個子載波的并行數(shù)據(jù)調(diào)制到多個相互正交的S1印ian信號上；
[0036] 對對應(yīng)同一子載波但調(diào)制到不同S1印ian信號上的數(shù)據(jù)進行求和；
[0037] 將對應(yīng)每個子載波的求和后的數(shù)據(jù)調(diào)制到相應(yīng)的子載波上；以及
[0038] 對所有子載波上的數(shù)據(jù)進行求和，形成發(fā)送信號；
[0039] 所述接收機被配置為：
[0040] 對發(fā)送端的各個子載波信號所形成的矩陣求Moore-Penrose偽逆；
[0041] 用所求偽逆矩陣的各列所形成的模擬信號，對接收信號進行子載波解調(diào)；以及
[0042] 用相互正交的S1印ian信號，對每個子載波上的信號進行匹配濾波解調(diào)，得到對 發(fā)送端的調(diào)制符號的估計值。
[0043] 本發(fā)明的有益效果在于：通過本申請?zhí)峁┑姆椒ā⒀b置或系統(tǒng)，可以降低帶外泄 漏，同時提高對子載波偏移的魯棒性。
[0044] 參照后文的說明和附圖，詳細(xì)公開了本發(fā)明的特定實施方式，指明了本發(fā)明的原 理可以被采用的方式。應(yīng)該理解，本發(fā)明的實施方式在范圍上并不因而受到限制。在所附 權(quán)利要求的精神和條款的范圍內(nèi)，本發(fā)明的實施方式包括許多改變、修改和等同。
[0045] 針對一種實施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更 多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特征相組合，或替代其它實施方式中的特 征。
[0046] 應(yīng)該強調(diào)，術(shù)語"包括/包含"在本文使用時指特征、整件、步驟或組件的存在，但 并不排除一個或更多個其它特征、整件、步驟或組件的存在或附加。
【附圖說明】
[0047] 所包括的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步的理解，其構(gòu)成了說明書的一部 分，用于例示本發(fā)明的實施方式，并與文字描述一起來闡釋本發(fā)明的原理。顯而易見地，下 面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng) 造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：
[0048] 圖1是實施例1的數(shù)據(jù)傳輸方法的流程圖；
[0049] 圖2是通過模擬電路實現(xiàn)實施例1的方法的發(fā)射機的功能示意框圖；
[0050] 圖3是實施例2的數(shù)據(jù)解調(diào)方法的流程圖；
[0051] 圖4是通過模擬電路實現(xiàn)實施例2的方法的接收機的功能示意框圖；
[0052] 圖5是實施例3的發(fā)射機的組成示意圖；
[0053] 圖6是實施例4的接收機的組成示意圖；
[0054] 圖7是實施例5的多載波通信系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖；
[0055] 圖8是誤碼率比較的一個示意圖；
[0056] 圖9是誤碼率比較的另一個示意圖。
【具體實施方式】
[0057] 參照附圖，通過下面的說明書，本發(fā)明的前述以及其它特征將變得明顯。在說明書 和附圖中，具體公開了本發(fā)明的特定實施方式，其表明了其中可以采用本發(fā)明的原則的部 分實施方式，應(yīng)了解的是，本發(fā)明不限于所描述的實施方式，相反，本發(fā)明包括落入所附權(quán) 利要求的范圍內(nèi)的全部修改、變型以及等同物。
[0058] 為了保證頻譜效率不下降，本申請?zhí)岢隽艘环N基于Slepian信號（Slepian基）的 數(shù)據(jù)傳輸方法、數(shù)據(jù)解調(diào)方法、裝置和系統(tǒng)，降低了帶外泄漏，提高了對子載波偏移的魯棒 性。
[0059] 為了使本申請的【具體實施方式】更加清楚易懂，以下先對S1印ian基的原理進行簡 單介紹。Slepian基包括連續(xù)的Slepian基和離散的Slepian基。
[0060] 連續(xù)形式的Slepian基為扁長橢球波函數(shù)（Prolate Spheroidal Wave Function，PSWFs)，PSWFs給出了一個帶限信號在時間域上的所占用的最小寬度。對于任意 時間間隔T > 0與帶寬B > 0，PSWFs為滿足以下性質(zhì)的實值函數(shù)WQ(t)，Wjt)，Ψ2α)，…
[0061] (1)對于任意t，Wjt)為下列方程的實數(shù)解
[0062]
[0063] 其中，λ 公式一正的實特征值，且滿足λ。> λ ι>~，且前2TB個特征值非常 接近1，剩余的特征值則迅速將至〇,參數(shù)2TB則被稱為時間帶寬積。
[0064] (2)函數(shù)Kt)的帶寬限制在.％二_卜玟萄內(nèi)，且在實數(shù)域上是正交歸一化的
[0065]
[0066] (3)在時間間隔0彡t彡T內(nèi)，函數(shù)Kt)是正交的
[0067]
[0068] 上述第⑵以及第⑶條性質(zhì)表明，PSWFs為帶限信號，且是雙正交的，即在整個 實數(shù)域和有限時間間隔〇彡t彡T內(nèi)都是正交的。因此，一個帶寬受限的信號f(t)可以被 近似為
[0069]
[0070] 其中，
牛且，J彡2TB。
[0071] Slepian基的離散形式是離散扁長橢球序列（Discrete Prolate Spheroidal Sequences，DPSSs)，DPSSs為以下方程的實數(shù)解
[0072]
[0073] 其中，k = 0, 1，..·，Ν-1，η = 0, ±1，±2, ..·，0< W < 1/2 為歸一化的帶寬。DPSSs 為歸一化的函數(shù)，即
[0074]
[0075] 與PSWFs類似，DPSSs也是雙正交的，即
[0076]
[0077] 其中，i = 0, 1，"·，Ν-1，j = 0, 1，"·，Ν-1。因此，一個帶限序列hn可以被近似為
[0078]
[0079] 其中
且 J 彡 2NW，n = 0, 1，2,…。
[0080] 以下結(jié)合附圖對本實施例的【具體實施方式】進行說明。在本實施例中，設(shè)發(fā)送信號 的載頻為f。，終端的移動速度為V，則信道的相干時間為：
[0081]
[0082] 為使得每個子載波上的信道是慢衰信道，信號的符號長度T要小于T。，例如令T = ?；/5;設(shè)信道的時延擴展為σ τ，為使得每個子載波上的信道是平坦衰落的，子載波間隔 A f應(yīng)該滿足Δ f < 1/ σ τ，例如令Δ f = 1/3 〇 τ，則S1印ian基的時間帶寬積
[0083] λ = 2NW = Τ Δ f
[0084] 設(shè)采樣間隔為Ts，則一個符號內(nèi)有N = 17%個采樣值。在時間帶寬積為λ的 Slepian基中有λ個相互正交的Slepian信號^1\(1:)，其中，Wk(t)的性質(zhì)如前所述。本 實施例選取前N p彡λ個S1印ian信號作為每個子載波上相互重疊的成型濾波器，則多載 波系統(tǒng)的頻譜效率關(guān)
[0085] 實施例1
[0086] 本實施例提供了一種數(shù)據(jù)傳輸方法，該方法可以應(yīng)用于多載波通信系統(tǒng)的發(fā)射 機，圖1是該方法的流程圖，請參照圖1，該方法包括：
[0087] 步驟101 :對待傳數(shù)據(jù)的信息比特流進行星座調(diào)制，得到所述待傳數(shù)據(jù)的調(diào)制符 號；
[0088] 步驟102 :對所述調(diào)制符號進行串并變換，將數(shù)據(jù)分配到不同的子載波上；
[0089] 步驟103 :對分配到每個子載波的數(shù)據(jù)進行串并變換；
[0090] 步驟104 :將對應(yīng)每個子載波的并行數(shù)據(jù)調(diào)制到多個相互正交的S1印ian信號 上；
[0091] 步驟105 :對對應(yīng)同一子載波但調(diào)制到不同S1印ian信號上的數(shù)據(jù)進行求和；
[0092] 步驟106 :將對應(yīng)每個子載波的求和后的數(shù)據(jù)調(diào)制到相應(yīng)的子載波上；
[0093] 步驟107 :對所有子載波上的數(shù)據(jù)進行求和，形成發(fā)送信號。
[0094] 在本實施例中，在步驟104中，使用S1印ian信號構(gòu)成的成型濾波器將對應(yīng)每個子 載波的并行數(shù)據(jù)調(diào)制到多個相互正交的Slepian信號上。在本實施例中，可以使用Simian 信號的前Νρ< λ個作為每個子載波上相互重疊的成型濾波器。
[0095] 在本實施例中，該方法可以通過模擬電路實現(xiàn)，也可以通過數(shù)字電路實現(xiàn)，下面分 別進行說明。
[0096] 圖2是通過模擬電路實現(xiàn)本實施例的方法的該發(fā)射機的一個實施方式的組成框 圖，如圖2所示，在本實施例中，先對Nb X 1的信息比特流b進行星座調(diào)制（步驟101)，得到 NaX 1的調(diào)制符號數(shù)據(jù)流a。其中，本實施例不限制星座調(diào)制的方法，例如BPSK、QPSK、8PSK、 16QAM等調(diào)制方法都可以應(yīng)用到本實施例中。
[0097] 接下來，對調(diào)制符號進行串并變換，將數(shù)據(jù)分配到不同的子載波上（步驟102)，例 如，將串行的調(diào)制符號，如調(diào)制的數(shù)據(jù)流a，進行串并變換，將其分配到N。個并行的子載波 上，得到N PX1的數(shù)據(jù)流&1，其中，1 = 1，···，Ν。，并且，Na=NcXNp。
[0098] 之后，對分配到每個子載波的數(shù)據(jù)進行串并變換（步驟103)，也就是說，對數(shù)據(jù)流 %進行第二次串并變換，得到N p個并行的數(shù)據(jù)a Uk，其中，k = 0,…，Np-1。如圖2所示，在 本實施例中，對分配到每個子載波的數(shù)據(jù)流％進行第二次串并變換，得到對應(yīng)每個子載波 的Np個并行的數(shù)據(jù)aUk。
[0099] 接下來，將對應(yīng)每個子載波的并行數(shù)據(jù)調(diào)制到多個相互正交的S1印ian信號 上（步驟104)，例如，將數(shù)據(jù)\,用時間帶寬積為λ的第k階S1印ian信號W k(t)進 行調(diào)制，即得到信號alikWk(t)。如圖2所示，在本實施例中，前N p個S1印ian信號，也即 ψ..(^….·，作為每個子載波上相互重疊的成型濾波器，其中，Νρ彡λ。
[0100] 然后，對對應(yīng)同一子載波但調(diào)制到不同S1印ian信號上的數(shù)據(jù)進行求和（步驟 105)，也即，將經(jīng)由S1印ian基調(diào)制的信號a likWk(t)對k進行求和。如圖2所示，對應(yīng)每個 子載波，都存在多個調(diào)制的信號，該多個調(diào)制的信號是由不同階的Slepian信號調(diào)制的，通 過對該多個調(diào)制的信號求和，得到對應(yīng)該子載波的信號。
[0101] 接下來，將對應(yīng)每個子載波的求和后的數(shù)據(jù)調(diào)制到相應(yīng)的子載波上（步驟106)， 如圖2所示，通過將Slepian基調(diào)制的信號a likWk(t)對k進行求和，并調(diào)制到第1個子載 波e ]2ltlAft上，即可得到第1個子載波的信號：
[0102]
[0103] 最后，對所有子載波上的數(shù)據(jù)Sl(t)進行求和，形成發(fā)送信號（步驟107):
[0104]
[0105] 在本實施例的基于S1印ian基的多載波系統(tǒng)的數(shù)字實現(xiàn)方法，同樣先對NbX 1的 信息比特流進行星座調(diào)制，得到NaX 1的符號數(shù)據(jù)流a ;然后，將數(shù)據(jù)流a按列重排為一個 NCXNP的矩陣A;生成一個時間帶寬積為λ，維數(shù)為NPXN維的S1印ian基Ψ，其中，Ν ρ< λ ; 生成一個Ν。X Ν的子載波矩陣Ε，其中，第1行第η列的元素取值為氣:" = e ;生成Ν X 1 的發(fā)送信號s = diag((AW)TE)，其中，χ = diag(X)表示取ΝΧΝ矩陣X上的對角線元素， 構(gòu)成一個NX 1的向量X，該向量X即為發(fā)送信號。
[0106] 本實施例提供的方法，通過在同一帶寬上疊加相互正交的S1印ian信號，在保證 頻譜效率的同時，降低了帶外泄漏，并提高了對子載波偏移的魯棒性。
[0107] 實施例2
[0108] 本實施例提供了一種數(shù)據(jù)解調(diào)方法，該方法可以應(yīng)用于多載波通信系統(tǒng)的接收 機，圖3是該方法的流程圖，請參照圖3,該方法包括：
[0109] 步驟301 :對發(fā)送端的各個子載波信號所形成的矩陣求Moore-Penrose偽逆； [0110] 步驟302 :用所求偽逆矩陣的各列所形成的模擬信號，對接收信號進行子載波解 調(diào)；
[0111] 步驟303 :用相互正交的S1印ian信號，對每個子載波上的信號進行匹配濾波解 調(diào)，得到對發(fā)送端的調(diào)制符號的估計值。
[0112] 在本實施例中，得到了發(fā)送端的調(diào)制符號的估計值，即可由此得到對發(fā)送數(shù)據(jù)比 特的估計值。在一個實施方式中，可以通過步驟304-306來實現(xiàn)，但本實施例并不以此作為 限制，如圖3所示，其中，
[0113] 步驟304 :對所述調(diào)制符號的估計值進行并串變換，得到對應(yīng)不同子載波的并行 數(shù)據(jù)流；
[0114] 步驟305 :對所述并行數(shù)據(jù)流進行并串變換，得到數(shù)據(jù)流；
[0115] 步驟306 :對所述數(shù)據(jù)流進行符號解調(diào)，得到對發(fā)送數(shù)據(jù)比特的估計值。
[0116] 在本實施例中，該方法同樣既可以通過模擬電路實現(xiàn)，也可以通過數(shù)字電路實現(xiàn)， 下面分別進行說明。
[0117] 圖4是通過模擬電路實現(xiàn)本實施例的方法的該接收機的一個實施方式的組成框 圖，如圖4所示，在本實施例中，先將發(fā)送端的子載波信號e ]2ltlAft寫成一個&XN的子載波 矩陣E，第1行第η列的元素取值為義" =e 其中，1 = 1，…，N。。
[0118] 然后，對發(fā)送端的各個子載波信號所形成的矩陣求Moore-Penrose偽逆（步驟 301)，也即，求矩陣E的Moore-Penrose偽逆矩陣G = E+，其中，矩陣G的維數(shù)為NXNC。
[0119] 接下來，用所求偽逆矩陣的各列所形成的模擬信號，對接收信號進行子載波解調(diào) (步驟302)，也即，如圖4所示，矩陣G的第1列形成解調(diào)子載波信號 gl (t)，用gl (t)對接 收信號r (t)進行子載波解調(diào)，得到信號.v,(/) =_ ?丨,/-(/也⑴沿。
[0120] 然后，用相互正交的S1印ian信號，對每個子載波上的信號進行符號解調(diào)，得到對 發(fā)送端的調(diào)制符號的估計值（步驟303)，也即，如圖4所示，可以用匹配濾波的方法進一步 對信號 yi⑴進行S1印ian基的解調(diào)，得到對調(diào)制符號aUk的估計值，即，
[0121]
[0122] 在本實施例中，如圖4所示，對于并行的數(shù)據(jù)流，還可以進行并串變換，以得到 N。個對應(yīng)不同子載波的并行數(shù)據(jù)流矣（步驟304)，然后，對該并行數(shù)據(jù)流4進行第二次并 串變換，得到數(shù)據(jù)流? (步驟305)，最后，對該數(shù)據(jù)流纟進行符號解調(diào)，如16QAM解調(diào)，得到 NbXI的解調(diào)信息比特流|。
[0123] 在本實施例的基于S1印ian基的多載波系統(tǒng)的數(shù)字實現(xiàn)方法中，設(shè)接收信號為 NX 1的向量r，對發(fā)送端子載波矩陣E求偽逆，得到維數(shù)為NXN。的矩陣G = E+，計算對調(diào)制 符號的估計值
其中，DIAG(x)表示將NX1的向量X寫成NXN的對 角矩陣，且滿足Xn,n = X n;對N。X Np的矩陣1:按列重排，形成Nb X 1的向量估計值<5 ;對Nb X 1 的5進行星座解調(diào)，得到維數(shù)為NbX 1信息流
[0124] 本實施例提供的方法，通過在同一帶寬上疊加相互正交的S1印ian信號，在保證 頻譜效率的同時，降低了帶外泄漏，并提高了對子載波偏移的魯棒性。
[0125] 實施例3
[0126] 本實施例提供了一種多載波通信系統(tǒng)中的發(fā)射機，由于該發(fā)射機解決問題的原理 與實施例1的方法類似，因此其具體的實施可以參照實施例1的方法的實施，內(nèi)容相同之處 不再重復(fù)說明。
[0127] 圖5是本實施例的發(fā)射機500的組成示意圖，如圖5所示，該發(fā)射機500包：第一 調(diào)制單元51、第一串并變換單元52、第二串并變換單元53、第二調(diào)制單元54、第一計算單元 55、第三調(diào)制單元56、以及第二計算單元57,其中，
[0128] 第一調(diào)制單元51用于對待傳數(shù)據(jù)的信息比特流進行星座調(diào)制，得到所述待傳數(shù) 據(jù)的調(diào)制符號。
[0129] 第一串并變換單元52用于對所述調(diào)制符號進行串并變換，以將數(shù)據(jù)分配到不同 的子載波上。
[0130] 第二串并變換單元53用于對分配到每個子載波的數(shù)據(jù)進行串并變換。
[0131] 第二調(diào)制單元54用于將對應(yīng)每個子載波的并行數(shù)據(jù)調(diào)制到多個相互正交的 Slepian信號上。其中，該第二調(diào)制單元54可以通過多個Slepian信號的成型濾波器來實 現(xiàn)。
[0132] 第一計算單元55用于對對應(yīng)同一子載波的調(diào)制到不同S1印ian信號上的數(shù)據(jù)進 行求和。其中，該第一計算單元55可以多個加法器來實現(xiàn)。
[0133] 第三調(diào)制單元56用于將對應(yīng)每個子載波的求和后的數(shù)據(jù)調(diào)制到相應(yīng)的子載波 上。其中，該第二調(diào)制單元56可以通過多個乘法器來實現(xiàn)。
[0134] 第二計算單元57用于對所有子載波上的數(shù)據(jù)進行求和，形成發(fā)送信號。其中，該 第二計算單元57可以通過一個加法器來實現(xiàn)。
[0135] 可選的，在本實施例中，該發(fā)射機500還可以包括S1印ian信號生成單元58,其 用于生成Slepian信號，并提供給所述第二調(diào)制單元54,以便該第二調(diào)制單元54利用該 S1印ian信號作為成型濾波器，將對應(yīng)每個子載波的數(shù)據(jù)調(diào)制到相互正交的S1印ian信號 上。
[0136] 在本實施例中，該發(fā)射機500的各組成部分可以通過模擬電路實現(xiàn)，也可以通過 數(shù)字電路實現(xiàn)。
[0137] 本實施例提供的發(fā)射機，通過在同一帶寬上疊加相互正交的S1印ian信號，在保 證頻譜效率的同時，降低了帶外泄漏，并提高了對子載波偏移的魯棒性。
[0138] 實施例4
[0139] 本實施例提供了一種多載波通信系統(tǒng)中的接收機，由于該接收機解決問題的原理 與實施例2的方法類似，因此其具體的實施可以參照實施例2的方法的實施，內(nèi)容相同之處 不再重復(fù)說明。
[0140] 圖6是本實施例的接收機600的組成示意圖，如圖6所示，該接收機600包：計算 單元61、第一解調(diào)單元62、以及第二調(diào)制單元63,可選的，該接收機600還可以包括：第一 并串變換單元64、第二并串變換單元65、以及第三調(diào)制單元66。其中，
[0141] 計算單元61用于對發(fā)送端的各個子載波信號所形成的矩陣求Moore-Penrose偽 逆。
[0142] 第一解調(diào)單元62用于用計算單元61所求的偽逆矩陣的各列所形成的模擬信號， 對接收信號進行子載波解調(diào)。其中，該第一解調(diào)單元62可以通過多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)。
[0143] 第二解調(diào)單元63用于用相互正交的S1印ian信號，對每個子載波上的信號進行匹 配濾波解調(diào)，得到對發(fā)送端的調(diào)制符號的估計值。其中，該第一解調(diào)單元63可以通過多個 S1印ian信號的匹配濾波器來實現(xiàn)。
[0144] 第一并串變換單元64用于對所述調(diào)制符號的估計值進行并串變換，得到對應(yīng)不 同子載波的并行數(shù)據(jù)流。
[0145] 第二并串變換單元65用于對所述并行數(shù)據(jù)流進行并串變換，得到數(shù)據(jù)流。
[0146] 第三解調(diào)單元66用于對所述數(shù)據(jù)流進行符號解調(diào)（也即星座解調(diào)），得到對發(fā)送 數(shù)據(jù)比特的估計值。
[0147] 可選的，在本實施例中，該接收機600還可以包括S1印ian信號生成單元，其用 于生成S1印ian信號，并提供給所述第二解調(diào)單元63,以便該第二解調(diào)單元63利用該 S1印ian信號，對每個子載波上的信號進行匹配濾波解調(diào)。
[0148] 本實施例提供的接收機，通過在同一帶寬上疊加相互正交的S1印ian信號，在保 證頻譜效率的同時，降低了帶外泄漏，并提高了對子載波偏移的魯棒性。
[0149] 實施例5
[0150] 本實施例還提供了一種多載波通信系統(tǒng)，圖7是該多載波通信系統(tǒng)的拓?fù)涫疽?圖，如圖7所示，該多載波通信系統(tǒng)包括發(fā)射機71和接收機72，其中，
[0151] 發(fā)射機71可以被配置為：
[0152] 對待傳數(shù)據(jù)的信息比特流進行星座調(diào)制，得到所述待傳數(shù)據(jù)的調(diào)制符號；
[0153] 對所述調(diào)制符號進行串并變換，將數(shù)據(jù)分配到不同的子載波上；
[0154] 對分配到每個子載波的數(shù)據(jù)進行串并變換；
[0155] 將對應(yīng)每個子載波的并行數(shù)據(jù)調(diào)制到多個相互正交的S1印ian信號上；
[0156] 對對應(yīng)同一子載波但調(diào)制到不同S1印ian信號上的數(shù)據(jù)進行求和；
[0157] 將對應(yīng)每個子載波的求和后的數(shù)據(jù)調(diào)制到相應(yīng)的子載波上；
[0158] 對所有子載波上的數(shù)據(jù)進行求和，形成發(fā)送信號。
[0159] 進一步的，該發(fā)射機71還可以被配置為：生成Slepian信號，以便所述發(fā)射機利用 該Slepian信號，將對應(yīng)每個子載波的數(shù)據(jù)調(diào)制到相互正交的Slepian信號上。
[0160] 在本實施例中，該發(fā)射機71可以通過實施例3的發(fā)射機來實現(xiàn)，在此不再贅述。
[0161 ] 接收機72可以被配置為：
[0162] 對發(fā)送端的各個子載波信號所形成的矩陣求Moore-Penrose偽逆；
[0163] 用所求偽逆矩陣的各列所形成的模擬信號，對接收信號進行子載波解調(diào)；
[0164] 用相互正交的S1印ian信號，對每個子載波上的信號進行匹配濾波解調(diào)，得到對 發(fā)送端的調(diào)制符號的估計值。
[0165] 進一步的，該接收機72還可以被配置為：對所述調(diào)制符號的估計值進行并串變 換，得到對應(yīng)不同子載波的并行數(shù)據(jù)流；對所述并行數(shù)據(jù)流進行并串變換，得到數(shù)據(jù)流；對 所述數(shù)據(jù)流進行符號解調(diào)，得到對發(fā)送數(shù)據(jù)比特的估計值。
[0166] 進一步的，該接收機72還可以被配置為：生成Slepian信號，以便所述接收機利用 該S1印ian信號，對每個子載波上的信號進行匹配濾波解調(diào)。
[0167] 在本實施例中，該接收機72可以通過實施例4的接收機來實現(xiàn)，在此不再贅述。
[0168] 本實施例提供的多載波通信系統(tǒng)，通過在同一帶寬上疊加相互正交的S1印ian信 號，在保證頻譜效率的同時，降低了帶外泄漏，并提高了對子載波偏移的魯棒性。
[0169] 以上通過實施例1-5對本實施例的方法、裝置和系統(tǒng)進行了說明，下面對利用本 實施例的系統(tǒng)的仿真結(jié)果進行說明。
[0170] 1.仿真參數(shù)
[0171] 假設(shè)信道為加性高斯白噪聲（AWGN)信道，對信息比特流b采用QPSK調(diào)制；發(fā)送信 號的載頻為fc= 2. 6GHz，終端的移動速度為v = 350km/h，則信道的相干時間為：
[0172]
[0173] 設(shè)符號長度為Τ = _γ = 〇.4"w ;設(shè)信道的時延擴展為σ τ = 5 μ s，則設(shè)子載波間隔 ^
;則Slepian基的時間帶寬積為λ = Τ Δ f = 53,并設(shè)每個子載波 上共采用這53個相互正交Slepian信號的前Np= 49個；設(shè)采樣頻率為1. 16 μ s，則共有 Ν = 1033個采樣點；則歸一化的帶寬
μ為保證整個信號帶寬內(nèi)有整數(shù)個子 載波，子載波間隔A f被修正為Af = 1 / [1 /觀」，其中L?」表示對a向下取整；同理，頻譜效 率的取值也被修正為
[0174]
[0175] 2.帶外泄漏比較
[0176] 本發(fā)明實施例提出的基于Slepian基的多載波系統(tǒng)比0FDM系統(tǒng)具有更小的帶外 泄漏。具體的，0FDM采用的成形濾波器是矩形信號，其頻域內(nèi)第一個旁瓣的峰值僅比主瓣 的峰值低13dB。而基于Slepian基的多載波系統(tǒng)，在上述仿真參數(shù)下，各階Slepian信號的 主瓣峰值與旁瓣峰值之差的變化范圍是50dB到280dB。
[0177] 3.誤碼率性能比較
[0178] 圖8比較了本發(fā)明實施例的多載波系統(tǒng)與0FDM系統(tǒng)的誤碼率性能。首先，當(dāng)頻譜 效率n = 1時，即將Slepian基的所有階信號都用做成型濾波器時，且時，本發(fā)明 實施例的多載波系統(tǒng)與0FDM具有相同的誤碼率性能；但當(dāng)時，本發(fā)明實施例的多 載波系統(tǒng)具有更高的誤碼率。
[0179] 然而，實際上，為避免不同0FDM系統(tǒng)間的干擾，仍然需要預(yù)留保護間隔，如在LTE 系統(tǒng)中，系統(tǒng)的頻譜效率為η =0.9。圖8的仿真結(jié)果表明，在同樣頻譜效率η =0.9的 條件下，與0FDM系統(tǒng)相比，本發(fā)明實施例提出的基于Slepian基的多載波系統(tǒng)具有更低的 誤碼率。
[0180] 圖9比較了當(dāng)存在子載波偏移時，本發(fā)明實施例的多載波系統(tǒng)與0FDM系統(tǒng)的誤碼 率性能，其中 ε表不子載波頻率偏移與子載波間隔的比值，即相對子載波偏移。圖9的仿 真結(jié)果表明，當(dāng)η =0.9，ε =〇.〇5時，本發(fā)明實施例提出的基于Slepian基的多載波系 統(tǒng)具有更低的誤碼率。
[0181] 本發(fā)明實施例還提供一種計算機可讀程序，其中當(dāng)在發(fā)射機中執(zhí)行所述程序時， 所述程序使得計算機在所述發(fā)射機中執(zhí)行實施例1所述的方法。
[0182] 本發(fā)明實施例還提供一種存儲有計算機可讀程序的存儲介質(zhì)，其中所述計算機可 讀程序使得計算機在發(fā)射機中執(zhí)行實施例1所述的方法。
[0183] 本發(fā)明實施例還提供一種計算機可讀程序，其中當(dāng)在接收機中執(zhí)行所述程序時， 所述程序使得計算機在所述接收機中執(zhí)行實施例2所述的方法。
[0184] 本發(fā)明實施例還提供一種存儲有計算機可讀程序的存儲介質(zhì)，其中所述計算機可 讀程序使得計算機在接收機中執(zhí)行實施例2所述的方法。
[0185] 本發(fā)明以上的裝置和方法可以由硬件實現(xiàn)，也可以由硬件結(jié)合軟件實現(xiàn)。本發(fā)明 涉及這樣的計算機可讀程序，當(dāng)該程序被邏輯部件所執(zhí)行時，能夠使該邏輯部件實現(xiàn)上文 所述的裝置或構(gòu)成部件，或使該邏輯部件實現(xiàn)上文所述的各種方法或步驟。本發(fā)明還涉及 用于存儲以上程序的存儲介質(zhì)，如硬盤、磁盤、光盤、DVD、flash存儲器等。
[0186] 以上結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明進行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，這 些描述都是示例性的，并不是對本發(fā)明保護范圍的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明 的精神和原理對本發(fā)明做出各種變型和修改，這些變型和修改也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種多載波通信系統(tǒng)中的發(fā)射機，其中，所述發(fā)射機包括： 第一調(diào)制單元，其對待傳數(shù)據(jù)的信息比特流進行星座調(diào)制，得到所述待傳數(shù)據(jù)的調(diào)制 符號； 第一串并變換單元，其對調(diào)制符號進行串并變換，將數(shù)據(jù)分配到不同的子載波上； 第二串并變換單元，其對分配到每個子載波的數(shù)據(jù)進行串并變換； 第二調(diào)制單元，其將對應(yīng)每個子載波的并行數(shù)據(jù)調(diào)制到多個相互正交的S1印ian信號 上； 第一計算單元，其對對應(yīng)同一子載波但調(diào)制到不同Slepian信號上的數(shù)據(jù)進行求和； 第三調(diào)制單元，其將對應(yīng)每個子載波的求和后的數(shù)據(jù)調(diào)制到相應(yīng)的子載波上； 第二計算單元，其對所有子載波上的數(shù)據(jù)進行求和，形成發(fā)送信號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射機，其中，所述發(fā)射機還包括： Slepian信號生成單元，其用于生成Slepian信號，并提供給所述第一調(diào)制單元，以 便該第一調(diào)制單元利用該S1印ian信號，將對應(yīng)每個子載波的數(shù)據(jù)調(diào)制到相互正交的 Slepian信號上。3. -種多載波通信系統(tǒng)中的接收機，其中，所述接收機包括： 計算單元，其對發(fā)送端的各個子載波信號所形成的矩陣求Moore-Penrose偽逆； 第一解調(diào)單元，其用所求偽逆矩陣的各列所形成的模擬信號，對接收信號進行子載波 解調(diào)； 第二解調(diào)單元，其用相互正交的S1印ian信號，對每個子載波上的信號進行匹配濾波 解調(diào)，得到對發(fā)送端的調(diào)制符號的估計值。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的接收機，其中，所述接收機還包括： 第一并串變換單元，其對所述調(diào)制符號的估計值進行并串變換，得到對應(yīng)不同子載波 的并行數(shù)據(jù)流； 第二并串變換單元，其對所述并行數(shù)據(jù)流進行并串變換，得到數(shù)據(jù)流； 第三解調(diào)單元，其對所述數(shù)據(jù)流進行符號解調(diào)，得到對發(fā)送數(shù)據(jù)比特的估計值。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的接收機，其中，所述接收機還包括： S1印ian信號生成單元，其用于生成S1印ian信號，并提供給所述第二解調(diào)單元，以便 該第二解調(diào)單元利用該S1印ian信號，對每個子載波上的信號進行匹配濾波解調(diào)。6. -種多載波通信系統(tǒng)，所述多載波通信系統(tǒng)包括發(fā)射機和接收機，其中， 所述發(fā)射機被配置為： 對待傳數(shù)據(jù)的信息比特流進行星座調(diào)制，得到所述待傳數(shù)據(jù)的調(diào)制符號； 對所述調(diào)制符號進行串并變換，將數(shù)據(jù)分配到不同的子載波上； 對分配到每個子載波的數(shù)據(jù)進行串并變換； 將對應(yīng)每個子載波的并行數(shù)據(jù)調(diào)制到多個相互正交的S1印ian信號上； 對對應(yīng)同一子載波但調(diào)制到不同S1印ian信號上的數(shù)據(jù)進行求和； 將對應(yīng)每個子載波的求和后的數(shù)據(jù)調(diào)制到相應(yīng)的子載波上；以及 對所有子載波上的數(shù)據(jù)進行求和，形成發(fā)送信號； 所述接收機被配置為： 對發(fā)送端的各個子載波信號所形成的矩陣求Moore-Penrose偽逆； 用所求偽逆矩陣的各列所形成的模擬信號，對接收信號進行子載波解調(diào)；以及 用相互正交的S1印ian信號，對每個子載波上的信號進行匹配濾波解調(diào)，得到對發(fā)送 端的調(diào)制符號的估計值。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射機還被配置為： 生成Slepian信號，以便所述發(fā)射機利用該Slepian信號，將對應(yīng)每個子載波的數(shù)據(jù)調(diào) 制到相互正交的S1印ian信號上。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述接收機還被配置為： 對所述調(diào)制符號的估計值進行并串變換，得到對應(yīng)不同子載波的并行數(shù)據(jù)流； 對所述并行數(shù)據(jù)流進行并串變換，得到數(shù)據(jù)流； 對所述數(shù)據(jù)流進行符號解調(diào)，得到對發(fā)送數(shù)據(jù)比特的估計值。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述接收機還被配置為： 生成Slepian信號，以便所述接收機利用該Slepian信號，對每個子載波上的信號進行 匹配濾波解調(diào)。
【文檔編號】H04L27/34GK105991507SQ201510101095
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年3月6日
【發(fā)明人】楊現(xiàn)俊, 王昕 , 張健
【申請人】富士通株式會社