也就使该判决点上的信号干 扰比（SINR)从"正反"两个方面变小，即有用信号功率变小干扰功率变大。进而我们知道系 统的误码率和系统的信号干扰比紧密相关，所以GFDM系统的误码率特性才会由于这两方面 的作用而下降。现行的提升GFDM系统的误码率的方法仅仅考虑降低子载波间的干扰，并且 基于串行干扰消除的模式也存在复杂度高的缺点。
[0094]本发明应用WFRFT预编码的方式实现了 GFDM系统的多目标联合优化问题。一方面 GFDM系统的提出是基于0FDM系统的高带外功率问题，另一方面0FDM系统自身面临的高峰均 功率比的缺点，且在双离散信道条件下系统的特性并没有得到很好的体现。本专利利用 WFRFT阶数可调性，使WFRFT预编码的GFDM系统在保持其在双选信道条件下系统误码率提升 或不变的条件下，有效的降低其PAPR，且不影响其带外功率抑制效果。
[0095]如图4所示，GH)M系统由于脉冲成型操作，子载波之间不再正交，且随着成型参数 的增大，产生的子载波间的自干扰也随之增大，对系统误码率的影响也就越大，图中分别给 出了同一脉冲成型参数条件下，不同WFRFT阶数的误码率性能。传统的GFDM系统(α = 0)由于 FFT变换能把产生的自干扰平均分配到每一个子载波上，故其性能最优，随着变换阶数的增 加（由α = 0到a = l)WFRFT系统性能在AWGN信道条件下越来越差。
[0096] 图5和图6分别给出了带有ZF均衡的BPSK/16QAM调制的WFRFT预编码的GFDM系统在 双离散信道下的性能，信道模型为ITU PED-B信道，包含3个瑞利衰落径，最大多普勒频移为 33Hz，2、3径的延迟为10ns和20ns，功率增益为-3.6dB和-7.2dB。如仿真图所示，随着调制阶 数的增加，不同阶数WFRFT预编码的GFDM系统误码率之间的差异逐渐变小，直至差别不大。 这是由两点原因造成的，一方面在AWGN信道模型下，GFDM系统在(a = 〇)时性能最优;另一方 面，在双离散信道模型下，由于WFRFT其特有的性质，在某个阶数〇_上与信道参数相契合， 可以得到和a = 0和a = 1相似的性能。
[0097] 图7和图8给出了带有丽SE均衡的BPSK/16QAM调制的WFRFT预编码的GFDM系统的性 能。图7中的信道参数和ZF均衡时保持一致，在BPSK调制模式下，分数阶a = 〇. 5性能较优，且 由于传统的GFDM系统(a = 〇)。图8中的信道模型ITU Veh-B信道模型：有6个瑞利衰落径，时 延分别为〇、310、710、1090、1730、2510ns，平均路径增益分别为0、-1.0、-9.0、-10.0、-15.0、-20.0(^，采样频率为101他，车辆速度为1201〇11/11。在此信道模型下的16041调制的系 统，a = 0.5性能较优，同样其性能优于传统的GFDM系统(a = 〇)。
[0098]所以，在双选信道模型条件下，WFRFT预编码的GFDM系统可以在某个阶数上达到比 传统的GFDM系统(a = 〇)相似或者更优的误码率性能。
[0099] 图9利用了WFRFT的另一优势，即可以灵活的调节系统的峰均功率比。在分数域(α = 0.3和α = 〇.5)，GFDM系统的PAPR可以得到有效的降低。
[0100] 综合分析图5-9可得，WFRFT预编码的GFDM系统在提升或不影响系统误码率的同时 可以有效的降低系统的PAPR，实现了关于GFDM系统的多目标的联合性能提升问题。进而在 多目标的实现过程中根据具体的实现目标进行最优参数的选择问题。
[0101] 本发明的系统是传统的GFDM系统的广义的形式，该系统充分利用了加权分数傅里 叶变换的阶数可调性来使GFDM系统具有更广义的性能，包括较低的PAPR和复杂信道模型下 较好的误码率性能。
[0102] 本发明与文献4的不同点在于提出了一种WFRFT预编码的GFDM系统及其低复杂度 的形式，对双选信道下误码率的性能进行了有效性的分析。
[0103] 本发明提出的WFRFT-GFDM系统通过参数的灵活调整和选择可以等效为更加广义 的三种系统的合并。
[0104] 本发明有助于5G体制下波形的混合设计与应用。
【主权项】
1. 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，其特征是： 所述GFDM系统包括的K个子载波，每一个子载波有Μ个子符号;K、M均为正整数； 该方法包括以下步骤： 步骤一、在发射端，进行子载波阶数的分配操作，对每一个子载波上的数据都进行阶 的加权分数傅里叶变换； 步骤二、将不同的子载波映射给用户； 步骤三、对数据进行GFDM调制，即：把输入的数据与GFDM调制矩阵Α相乘，并进行加 CP操 作后发送至信道； 步骤四、接收端在接收到步骤三发送的信号后，对信号进行去CP操作，然后进行GFDM解 调操作，获得GFDM解调后的数据； 步骤五、对步骤四获得的GFDM解调后的数据进行解映射操作，根据发射端的子载波阶 数分配进行与阶数相对应的加权分数傅里叶变换后输出。2. 根据权利要求1所述的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，其特征在于步骤二中，将不同的子载波映射给用户可根据用户的需求选取WFRFT参数和 子载波长度进行。3. 根据权利要求1所述的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，其特征在于接收端的接收机为匹配接收机、ZF接收机或MMSE接收机。4. 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，其特征是： 所述GFDM系统包括的K个子载波，每一个子载波有Μ个子符号;K、M均为正整数； 该方法包括以下步骤： 步骤一、在发射端，首先对每一个子载波上的数据均进行l-α阶的加权分数傅里叶变 换，将数据变换到频域； 步骤二、在频域对数据进行复制，并依次排列成长度为2Μ的序列，并利用RC成型函数对 该序列进行成型； 步骤三、将每个子载波数据叠加在一起，并对应相加，生成长度为Κ X Μ的数据； 步骤四、对步骤三获得的长度为Κ ΧΜ的数据进行IFFT变换，后发送至信道； 步骤五、接收端接收发射端发射的信号，并对长度为ΚΧΜ的数据进行FFT变换，获得变 换后的信号； 步骤六、提取每一个子载波上的Μ个数据，并进行移位操作； 步骤七、利用RC成型函数对步骤六移位后的数据进行成型，获得成型后信号； 步骤八、对每一个子载波上的数据进行Μ点的α-l阶的加权分数傅里叶变换后输出。5. 根据权利要求4所述的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，其特征在于步骤一中，在发射端进行l-α阶的加权分数傅里叶变换把信号变换到频域， 以及步骤八中的相应阶数的逆变换。6. 根据权利要求4所述的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，其特征在于步骤二中，在进行成型处理后，位于中间的数据保持不变，呈"梯形"分布，两 侧的数据为〇,所述"梯形"的长度与成型函数参数β有关。7. 根据权利要求4所述的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，其特征在于步骤三中，每个子载波数据叠加在一起，并对应相加的过程中，干扰来自于 相邻两个子载波位于"梯形"中的"斜坡"段，当β=0时相邻的子载波间不存在干扰。8.根据权利要求4所述的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，其特征在于在步骤五之后，如果接收信号经过的是衰落信道，则对信号进行频域块均衡 操作，所述频域块均衡操作包括ZF均衡和MMSE均衡。
【专利摘要】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。
【IPC分类】H04L27/26
【公开号】CN105530217
【申请号】CN201610052207
【发明人】梅林 , 王震铎, 王晓鲁, 沙学军, 张乃通
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2016年1月26日