专利名称：基于Haar小波变换的二进制相移键控/正交频分复用系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无线通信系统。
技术背景OFDM (正交频分复用技术)由于其频率利用率高、支持高速数据传输、支 持非对称无线数据业务等优点越来越受到人们的关注。OFDM已经成为下一代 无线通信系统(IEEE 802. lla、 IEEE 802. llg)的核心技术。但是OFDM系统 内由于存在多个正交子载波，而且其输出信号是多个子信道信号的叠加，因此 与单载波系统相比，主要存在如下缺点1、存在较高的峰值平均功率比。与单载波系统相比，由于多载波调制系统输出的是多个子信道信号的叠加，因此 如果多个信号的相位一致时，所得到的叠加信号的瞬时功率就会远远大于信号的平均功率，导致出现较大的峰值平均功率比(PAPR)。因此，对发射机内放大 器的线性就提出了很高的要求，如果放大器的动态范围不能满足信号的变化， 将为信号带来畸变，使叠加信号的频谱发生变化，从而导致各个子信道信号之 间的正交性遭到破坏，产生相互干扰，使系统性能恶化。2、受频率偏移的影 响较大。由于子信道的频谱相互覆盖，这就对它们之间的正交性提出了严格的 要求，然而由于无线信道存在时变性，在传输过程中会出现无线信号的频率偏 移，例如多普勒频移，或者由于发射机载波频率与接收机本地振荡器之间存在 的频率偏差，都会使得OFDM系统子载波之间的正交性遭到破坏，从而导致子 信道间的信号相互干扰(ICI), OFDM系统对频率偏差敏感。 发明内容本发明是为了解决现有的OFDM系统存在较高的峰值平均功率比、受频率 偏移的影响较大的缺点，从而提出一种基于Haar小波变换的二进制相移键控/ 正交频分复用系统。基于Haar小波变换的二进制相移键控/正交频分复用系统，它包括第一串 /并转换模块、BPSK数据调制器、IFFT变换器、第一并/串转换模块、循环前缀的插入控制模块、循环前缀的去除控制模块、第二串/并转换模块、FFT变 换器、BPSK数据解调器和第二并/串转换模块，它还包括Haar小波正变换模 块和Haar小波反变换模块；输入的信号经第一串/并转换模块转换后得到并行信号，所述并行信号输 入至BPSK数据调制器进行调制，获得调制后的信号，所述调制后的信号输入 至Haar小波正变换模块进行数据分解，获得分解后的数据，所述分解后的数 据输入至IFFT变换器，经IFFT变换器变换后输入至第一并/串转换模块，经 第一并/串转换模块转换后得到串行信号，所述串行信号输入至循环前缀的插 入控制模块插入循环前缀，并通过信道发射；将从信道接收到的信号输入至循 环前缀的去除模块去除循环前缀，并输入至第二串/并转换模块转换后得到并 行信号，所述并行信号传输至FFT变换器变换后传输至Haar小波反变换模块 进行合成，获得合成后的数据，所述合成后的数据输入至BPSK数据解调器进 行解调，获得解调后的信号，所述解调后的信号输入至第二并/串转换模块转 换得到串行信号输出。有益效果本发明的利用Haar小波变换对BPSK数据调制器调制后的数据 进行压縮，系统实际传送的子载波为现有的0DFM系统的1/2,因此相比现有 的OFDM系统峰值平均功率比下降了 3 dB，从而克服了现有OFDM系统存在 较高的峰值平均功率比的缺陷；本发明的系统抗误码性能比现有的OFDM系统 最多可提高3dB增益；并且本发明的系统只传送了一半的子载波，因此相对于 现有的OFDM系统受频率偏移的影响较小。
图1是本发明系统的结构示意图；图2是本发明的系统的符号数与实际使 用的子载波数的关系图(其中横坐标为本发明系统输入的符号数，纵坐标为实 际使用的子载波数)；图3是本发明的系统在高斯白噪声信道下与现有OFDM 系统性能对比图(其中横坐标为信噪比，纵坐标为误码率，曲线47为本发明 系统的接收端不检测未使用子载波时的抗误码性能曲线，曲线48为现有 OFDM系统的抗误码性能曲线，曲线49为本发明系统接收端正确检测出未使用子载波时的抗误码性能曲线)；图4是本发明的系统在频率选择性衰落信道 下与现有的OFDM系统性能对比图(其中横坐标为信噪比，纵坐标为误码率， 曲线50为本发明系统的接收端不检测未使用子载波时的抗误码性能曲线，曲 线51为现有OFDM系统的抗误码性能曲线，曲线52为本发明系统的接收端 正确检测出未使用子载波时的抗误码性能曲线)。
具体实施例方式
具体实施方式
一结合图1说明本具体实施方式
，基于Haar小波变换的 二进制相移键控/正交频分复用系统，它包括第一串/并转换模块1、 BPSK数据 调制器2、 IFFT变换器4、第一并/串转换模块5、循环前缀的插入控制模块6、 循环前缀的去除控制模块8、第二串/并转换模块9、 FFT变换器IO、 BPSK数 据解调器12和第二并/串转换模块13，它还包括Haar小波正变换模块3和Haar 小波反变换模块lh
输入的信号经第一串/并转换模块1转换后得到并行信号，所述并行信号 输入至BPSK数据调制器2进行调制，获得调制后的信号，所述调制后的信号 输入至Haar小波正变换模块3进行数据分解，获得分解后的数据，所述分解 后的数据输入至IFFT变换器4，经IFFT变换器4变换后输入至第一并/串转 换模块5，经第一并/串转换模块5转换后得到串行信号，所述串行信号输入至 循环前缀的插入控制模块6插入循环前缀，并通过信道发射；
将从信道接收到的信号输入至循环前缀的去除模块8去除循环前缀，并输
入至第二串/并转换模块9转换后得到并行信号，所述并行信号传输至FFT变
换器10变换后传输至Haar小波反变换模块11进行合成，获得合成后的数据，
所述合成后的数据输入至BPSK数据解调器12进行解调，获得解调后的信号，
所述解调后的信号输入至第二并/串转换模块13转换得到串行信号输出。
工作原理:本发明利用Haar小波变换，对BPSK数字调制器的输出信号(该 信号取值范围为U，-1}，且为N行1列，N为子载波数)进行数据分解；分解
后的数据取值范围为{-V^， 0，々}，其中0的个数为f个。将分解后的数据
送入IFFT变换器，由于O信号对应的子载波不进行发送，所以实际发送的载
波数为;个，设OFDM发射的平均功率为^^zw，信号峰值为4w;本发明的系统发射的平均功率为5,W，本发明的系统信号峰值为4wT/W。设
两种系统的发射功率t!同，则有下^成立
J D盯/OF服 J OF服
由于本发明的系统只传送了 f个子载波，且每个子载波上的幅度为
OFDM的VI倍，所以有:
力 1
、 力 J 一 ？；
1
即本发明的系统的峰值功率为现有OFDM系统的^。所以本发明的系统
的峰值平均功率比(PAPR)相对于现有的OFDM系统下降了 101og1Q 2 = 3JS ，
从而克服了现有的OFDM系统的存在较高的峰值平均功率比的缺陷。由于本
发明的系统只传送了一半的子载波，因此本发明的系统相对于现有的OFDM
系统受频率偏移的影响较小。
当接收端正确检测出未使用的子载波时，接收端可以在FFT之后将未使用
的子载波信号置0，从而去除了f个子载波上的干扰信号，将信噪比提高了
^dB，所以本发明的系统抗误码性能比现有的OFDM系统抗误码性能最大可提 高3dB。
BPSK数字调制的数据经过Haar小波变换，变换后的数据有一半为0,由 于在 OFDM 中，BPSK数字调制产生的 一 列数据为
C(/ +1) = [c川，。. ' cy+1，w—,]，其中。+u e {1, — 1}。对C(/ +1)进
行Haar小波变换得<formula>formula see original document page 7</formula>
若 =0则《，,-VJ或-w
所以经过Haar小波分解后，
W)j中有7个数据为o，剩下的^
水
取值为{在-W}。即本发明的系统只使用^ 传统OFDM系统的2倍。 2
2
数据
个子载波，故频率资源利用率是
权利要求
1、基于Haar小波变换的二进制相移键控/正交频分复用系统，它包括第一串/并转换模块(1)、BPSK数据调制器(2)、IFFT变换器(4)、第一并/串转换模块(5)、循环前缀的插入控制模块(6)、循环前缀的去除控制模块(8)、第二串/并转换模块(9)、FFT变换器(10)、BPSK数据解调器(12)和第二并/串转换模块(13)，其特征是它还包括Haar小波正变换模块(3)和Haar小波反变换模块(11)；输入的信号经第一串/并转换模块(1)转换后得到并行信号，所述并行信号输入至BPSK数据调制器(2)进行调制，获得调制后的信号，所述调制后的信号输入至Haar小波正变换模块(3)进行数据分解，获得分解后的数据，所述分解后的数据输入至IFFT变换器(4)，经IFFT变换器(4)变换后输入至第一并/串转换模块(5)，经第一并/串转换模块(5)转换后得到串行信号，所述串行信号输入至循环前缀的插入控制模块(6)插入循环前缀，并通过信道发射；将从信道接收到的信号输入至循环前缀的去除模块(8)去除循环前缀，并输入至第二串/并转换模块(9)转换后得到并行信号，所述并行信号传输至FFT变换器(10)变换后传输至Haar小波反变换模块(11)进行合成，获得合成后的数据，所述合成后的数据输入至BPSK数据解调器(12)进行解调，获得解调后的信号，所述解调后的信号输入至第二并/串转换模块(13)转换得到串行信号输出。
全文摘要
基于Haar小波变换的二进制相移键控/正交频分复用系统，它涉及一种无线通信系统。本发明在一定程度上克服了现有的OFDM系统存在较高的峰值平均功率比、受频率偏移的影响较大的缺点。它的发射过程输入的信号经第一串/并转换模块转换后输入至BPSK数据调制器进行调制，调制后的信号经Haar小波正变换模块后输入至IFFT变换器，经IFFT变换器变换后的信号输入至第一并/串转换模块，经第一并/串转换模块转换后插入循环前缀并经信道发射；接收过程接收到的信号去除循环前缀后经第二串/并转换模块转换并传输至FFT变换器，经FFT变换器变换后传输至Haar小波反变换模块，并由BPSK数据解调器解调，解调后的信号输入至第二并/串转换模块转换得到串行信号输出。
文档编号H04L27/26GK101521650SQ20091007175
公开日2009年9月2日 申请日期2009年4月9日 优先权日2009年4月9日
发明者于迎新, 刘春刚, 博 李, 杨文超, 钢 王, 黄新林 申请人:哈尔滨工业大学