专利名称：基于四项加权分数傅里叶变换的带宽压缩方法
技术领域：
本发明涉及一种通信系统的带宽资源节约方法，具体涉及基于四项加权分数傅里叶变换的带宽资源压缩方法。
背景技术：
在无线通信中，特别是在移动通信近几年发展中，移动电话用户的增长速度远远超过了预测值，需要传输的业务量越来越多，业务类型也越来越多，而无线通信的带宽资源是一种有限的资源，如何合理利用宝贵的带宽资源，这是无线通信网络系统关注的重要问题。传统的单载波体制下，为了节约带宽，提出了单边带通信技术，它是将一个载频和一个边带加以抑制，只发送一个边带的通信方式。但是现有的以OFDM为代表的多载波通信体制，以及以加权分数傅里叶变换为代表的单载波和多载波的混合载波体制下，由于频谱 之间相互混叠，已经不能利用单边带通信的优势，只传一个边带进行通信了，只能将载波频率和上下两个边带一起传输，这样使得发射功率中的大部分功率被消耗掉，并且还要占用较宽的通信带宽，如果在多载波体制下也能实现类似单边带通信的技术，这样就能节省一半的通信带宽。
发明内容
本发明为了达到在多载波以及混合载波体制下节省带宽的目的，提出了基于四项加权分数傅里叶变换的带宽压缩方法。本发明所述基于四项加权分数傅里叶变换的带宽压缩方法，该方法的的具体实现步骤为步骤一、在通信系统的发送端，对长度为N的信号X，利用NXN的加权矩阵r进行四项加权分数傅里叶变换4-WFRFT，得到长度为N的加权域信号Y ；步骤二、发送端发送信号Yh，所述信号Yh与为加权信号Y的前一半，所述信号Yh的长度为N/2 ；步骤三、接收端接收到加权域信号Yh，对信号Yh求矩阵广义逆，获得估计信号I，同时利用信噪比公式SNR=IOlogltl(Px/Pn)对信道进行信噪比估计，其中Pn是噪声的平均功率，Px是原始信号的平均功率，获得信道的信噪比。步骤四、任意选择一组随机序列作为估计信号X后一半的估计值，该估计值记为步骤五、将步骤四中信号估计值I和信号足，足为估计信号I的前一半，组成新的信号估计值f = [U]，对新的信号估计值进行四项加权分数傅里叶变换4-WFRFT，获得新的加权域信号步骤六、对步骤五获得的新的加权域信号f的前一半I和步骤三获得的加权域信号Yh进行均方误差比得A1,同时设定一个阈值I1，当满足A1U1W，执行步骤七，否则返回步骤四，重新对估计信号X的后一半进行估计；步骤七、将信号€为新的加权域信号f的前一半和步骤三接收到的信号Yh的
方差统计量进行比较获得A2，并且根据所需信号精度设置阈值ξ2，满足八2〈〖2时，获得最佳接收序列为估计信号X的后一半尤,执行步骤八，否则返回步骤四，重新对估计信号X的后一半进行估计；步骤八、将步骤七获得的最佳接收序列为估计信号X的后一半足与估计信号X的前一半信号足重新组合，获得发送端原始信号X的估计值。本发明应用四项加权分数傅里叶变换，它是不同于经典傅里叶变换的一种新的变 换方法，本发明中，发送端发送的信号的长度是现有技术中所发送信号的长度的一半，因此有效的减少了系统信道带宽的占用，同时利用了符号全搜索算法，相对于传统的BPSK调制方法，在频谱利用率上提高了一倍。
图I为具体实施方式
一所述基于四项加权分数傅里叶变换的带宽压缩方法过程图。图2为利用符号全搜索信号估计的误比特率曲线和BPSK调制的理论的误比特率-信噪比曲线对比图，图中曲线I是利用符号全搜索算法的信噪比一误比特率曲线，曲线2是BPSK调制的理论的信噪比一误比特率一曲线。图3为BPSK调制理论的信噪比-频谱利用率曲线和利用符号全搜索算法的信噪比-频谱利用效率曲线对比图，图中曲线3是α =0. 15时利用符号全搜索算法的信噪比_频谱利用率比曲线，曲线4是BPSK调制方法的信噪比-频谱利用率的理论曲线。
具体实施例方式具体实施方式
一、结合图I说明本实施方式，本实施方式所述基于四项加权分数傅里叶变换的带宽压缩方法的具体实现方法如下步骤一、在通信系统的发送端，对长度为N的信号X，利用NXN的加权矩阵W°进行四项加权分数傅里叶变换4-WFRFT，得到长度为N的加权域信号Y ；步骤二、发送端发送信号Yh，所述信号Yh与为加权信号Y的前一半，所述信号Yh的长度为N/2 ；步骤三、接收端接收到加权域信号Yh，对信号Yh求矩阵广义逆，获得估计信号I，同时利用信噪比公式SNR=IOlogltl(Px/Pn)对信道进行信噪比估计，其中Pn是噪声的平均功率，Px是原始信号的平均功率，获得信道的信噪比。步骤四、任意选择一组随机序列作为估计信号X后一半的估计值，该估计值记为X所述随机序列是由+1，-I随机组合的、长度为N/2的序列；步骤五、将步骤四中信号估计值I6和信号足足为估计信号X的前一半，组成新的信号估计值f,对新的信号估计值进行四项加权分数傅里叶变换4-WFRFT，
获得新的加权域信号F;步骤六、对步骤五获得的新的加权域信号F的前一丰f和步骤三获得的加权域信号Yh进行均方误差比得A1,同时设定一个阈值I1，当满足A1U1W，执行步骤七，否则返回步骤四，重新对估计信号X的后一半进行估计；步骤七、将信号I，€为新的加权域信号f的前一半和步骤三接收到的信号Yh的
方差统计量进行比较获得A2，并且根据所需信号精度设置阈值ξ2，满足八2〈〖2时，获得最佳接收序列为估计信号X的后一半尤,执行步骤八，否则返回步骤四，重新对估计信号X的后一半进行估计；步骤八、将步骤七获得的最佳接收序列为估计信号X的后一丰文与估计信号X的 前一半信号兄,重新组合，获得发送端原始信号X的估计值。 本实施方式中，四项加权分数傅里叶变换阶数α的确定可以通过现有技术实现，例如，通过实验用已知的信号作进行仿真，通过改变α的值观察信号的恢复情况，实验统计出，当a e
时，叉前半部分解调出来错误概率小于1%。因此发生错误主要是在X的后半部分，所以利用符号全搜索方法求信号的后一半。本实施方式利用的数学工具之一是四项加权分数傅里叶变换，它是不同于经典傅里叶变换的一种新的变换方法，在已有的四项加权分数傅里叶变换的文献中，还未发现将其应用到混合载波体制下单边带通信上的研究；四项加权分数傅里叶变换4-WFRFT的定义式
权利要求
1.基于四项加权分数傅里叶变换的带宽压缩方法，其特征在于，该方法的具体实现步骤步骤一、在通信系统的发送端，对长度为N的信号X，利用NXN的加权矩阵r进行四项加权分数傅里叶变换4-WFRFT，得到长度为N的加权域信号Y ；步骤二、发送端发送信号Yh，所述信号Yh与为加权信号Y的前一半，所述信号Yh的长度为 N/2 ；步骤三、接收端接收到加权域信号Yh，对信号Yh求矩阵广义逆，获得估计信号 同时利用信噪比公式SNR=IOlogltl(Px/Pn)对信道进行信噪比估计，其中Pn是噪声的平均功率，Px 是原始信号的平均功率，获得信道的信噪比；步骤四、任意选择一组随机序列作为估计信号X后一半的估计值，该估计值记为足； 步骤五、根据步骤四中信号估计值足和信号足，足为估计信号X的前一半，组成新的信号估计值F = [1,,,.匕]，对新的信号估计值进行四项加权分数傅里叶变换4-WFRFT，获得新的加权域信f步骤六、对步骤五获得的新的加权域信号f的前一半^和步骤三获得的加权域信号Yh 进行均方误差比得A1,同时设定一个阈值I1，当满足I1时，执行步骤七，否则返回步骤四，重新对估计信号Z的后一半进行估计；步骤七、将信号€， I为新的加权域信号f的前一半和步骤三接收到的信号Yh的方差统计量进行比较获得A2，并且根据所需信号精度设置阈值ξ2，满足八2〈〖2时，获得最佳接收序列为估计信号X的后一半旯,执行步骤八，否则返回步骤四，重新对估计信号X的后一半进行估计；步骤八、将步骤七获得的最佳接收序列为估计信号X的后一半足与估计信号X的前一半信号足重新组合，获得发送端原始信号X的估计值。
2.根据权利要求I所述基于四项加权分数傅里叶变换的带宽压缩方法，其特征在于，步骤三所述获得估计信号X的具体过程为首先提取加权矩阵的前N行组成新的矩阵为》T ,然后求出》T的广义逆矩阵，记为》r, r = waf [W (町浐]-1得到估计信号值 X=K+ Yh。
3.根据权利要求I所述基于四项加权分数傅里叶变换的带宽压缩方法，其特征在于， 骤六所述阈值I1是由& = Σ 2确定，其中，Ili表示第i个噪声信号点，N表示信号长度，τ其中，Pn由步骤三的信噪比公式推到获得pn=px/10s_。
全文摘要
基于四项加权分数傅里叶变换的带宽压缩方法，涉及通信系统的带宽资源节约方法。为了达到在多载波以及混合载波体制下节省带宽的目的，在通信系统的发送端，对长度为N的信号X，利用N×N的加权矩阵Wα进行四项加权分数傅里叶变换,得到加权域信号Y；发送长度为N/2的加权域信号Yh；接收端接收到加权域信号Yh，对信号Yh求矩阵广义逆，获得估计信号同时对信道进行信噪比SNR估计；任意选择一组随机序列作为估计信号后一半的估计值，该估计值记为将信号估计值和估计信号的前一半组成新的信号估计值对新的信号估计值进行四项加权分数傅里叶变换,获得新的加权域信号再根据搜索条件，搜索最佳信号，重新组合获得原始信号。本发明适用于通信技术领域。
文档编号H04L27/26GK102932311SQ201210486890
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者沙学军, 李勇, 王焜, 房宵杰, 李月, 梅林 , 吴宣利 申请人:哈尔滨工业大学