用于时域N阶连续OFDM系统的带外抑制方法

摘要

本发明属于无线通信技术领域，涉及用于时域N阶连续OFDM系统的时频域联合预编码自适应方法。本发明的方法主要是在离线计算阶段，通过计算出的NC‑OFDM系统不同阶数下的频谱泄露，配合预编码的预留子载波数目自适应选择出最恰当的调制阶数与预留子载波数目的方案，达到既满足了带外抑制的需求，同时是高频谱利用效率和低复杂度的方案，从而在低干扰的时域N阶连续的OFDM系统中得到了对邻近旁瓣抑制效果好的，同时在误码率性能上有所提升的时频域联合预编码自适应方法。

权利要求

1.用于时域N阶连续OFDM系统的带外抑制方法，该方法用于在给定了预编码矩阵的预留子载波数目Rmax和目标频带下的带外抑制要达到的目标Eaim的情况下，运用联合预编码自适应来达到高频谱利用率和低复杂度的性能调节；其特征在于，包括以下步骤：S1、根据子载波映射位置计算预编码矩阵P，设初始的预编码预留子载波数目为Rbeg，从而求得预编码后的数据子载波为： 计算出目标频带的频谱泄露为：fs是整个频带， 是目标频带的频点，NCP为循环前缀符号数；

S2、判断当Ed>Eaim时，令R＝Rbeg+2，重复S1步骤；

判断当Ed

S3、将预编码之后的子载波 进行映射到整个符号上，对映射后的子载波进行IFFT到时域，加上循环前缀，得到OFDM符号的时域表达式为xi；

S4、根据数据子载波di计算出在连续阶数为n的频带泄露Ex(n)，并计算出与目标频带泄露的差值△E：△E＝|Ex(n)-Eaim|

并选取时域符号连续的阶数n＝argmin{△E},n∈{2,4,6,8,10}S5、判断当△E(n)<0,进入S6步骤；当△E(n)>0，回到步骤S2；

S6、将求得的平滑噪声信号加到预编码的时域信号上构成发送信号 发送：通过低干扰的TD-NC-OFDM方法求得平滑信号是低干扰的TD-NC-OFDM方法中的基矩阵， V＝n，P2是相关参数型矩阵：

将求 得的 平 滑噪 声 信号 加到 预 编码 的时 域 信号 上 构成 发送 信 号

说明书

用于时域N阶连续OFDM系统的带外抑制方法

技术领域

[0001] 本发明属于无线通信技术领域，涉及正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)、N阶连续正交频分复用(N Order Continuous Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术及预编码带外抑制技术(Precoding)，具体的说是涉及时频域联合预编码自适应带外抑制方法。

背景技术

[0002] 近些年来，一种N阶连续(N Order Continuous)OFDM技术被提出作为新型的多载波传输方案，用于抑制带外功率泄露(下文称为NC-OFDM)。NC-OFDM技术通过提升相邻OFDM符号间的幅度值和相位值连续性，平滑了相邻OFDM符号间的非连续点，较大幅度地改善了OFDM系统的频谱泄漏问题。但是作为一种通过引入平滑信号来抑制带外泄露的技术，NC-OFDM系统也承受了平滑信号带来的干扰增加、系统误码率恶化的问题。并且根据理论推导，该干扰在用户频段内并非均匀分布。将NC-OFDM做到时域中的一种新的时域信号处理技术，叫做时域N连续OFDM(Time-Domain N-continuous OFDM，TD-NC-OFDM)，不但能够抑制多载波信号的频谱泄漏，还具有一些传统NC-OFDM技术不具备的优势。这个时域NC的技术通过利用平滑信号分布的不均匀性，通过合适的截断从而能够有效的控制给原始符号加入的噪声的影响，从而在不降低带外性能的情况下，简化了收端，降低了旁瓣抑制对误码率性能的影响。

[0003] 预编码类方法使用具有优化功能矩阵的频域预编码器来达到降低频谱泄漏的目的。预编码类方法或者以将固定频点的频带置零或者将由于预编码会少量增加系统所占用的子载波数目，所以该类方法会引起少量的数据传输速率的损失。当然在总子载波数目很大时，该损失可以忽略。预编码技术的优势是在符号主瓣的邻近旁瓣的抑制效果很明显，且在收端信号直接通过将预编码矩阵求逆从而直接恢复原始信号，且这种恢复对误码率是没有影响的。

[0004] 在时域N连续OFDM方法中应用预编码方法，从而获得较好的邻近频带的抑制效果，但是在给定优化范围和实际预留子载波数目的情况下，无法得到一个最优的参数配比，从而达到在实现带外抑制的情况下得到高的频谱效率和低复杂度的方案。由此提出了时频域联合预编码自适应带外抑制方法。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的，就是针对上述问题，提出将预编码技术与低干扰的TD-NC-OFDM技术相结合，从而既能获得NC-OFDM技术带来的显著旁瓣抑制能力，同时也受益于预编码带来的邻近旁瓣的抑制能力与误码率增益，在总体上为系统提供更加均衡的性能。本发明的方法先对数据子载波进行预编码，再对预编码后的子载波计算其N连续所需要的低干扰TD-NC-OFDM噪声，在子载波经过映射，IFFT变换，加CP等一系列处理后，将之前计算出的噪声加到时域发送符号上进行发送。

[0006] 本发明的技术方案是：

[0007] 用于N阶连续OFDM系统的带外抑制方法，所述N阶连续OFDM系统中，截断后的平滑噪声在对于带外抑制的效果和误码率的性能上综合起来由于传统的N阶连续OFDM,但对于邻近频带的旁瓣抑制性能不好。在给定了预编码矩阵的预留子载波数目Rmax和目标频带下的带外抑制要达到的目标Eaim的情况下，运用联合预编码自适应来达到高频谱利用率和低复杂度的性能调节。图1是整个系统的发射端框图。这种时频域联合预编码自适应带外抑制方法包括以下步骤：

[0008] S1、根据子载波映射位置计算预编码矩阵P，初始的预编码预留子载波数目为Rbeg：

[0009] 从而求得预编码后的数据子载波为： 计算出目标频带的频谱泄露为[0010]

[0011] fs是整个频带， 是目标频带的频点。

[0012] S2、判断当Ed>Eaim时，令R＝Rbeg+2,重复S1步骤；

[0013] 判断当Ed

[0014] S3、将预编码之后的子载波 进行映射到整个符号上，对映射后的子载波进行IFFT到时域，加上循环前缀，得到OFDM符号的时域表达式为xi；

[0015] S4、根据数据子载波di计算出在连续阶数为N的频带泄露Ex(n)，并计算出与目标频带泄露的差值△E：

[0016] △E＝|Ex(n)-Eaim|

[0017] 并选取时域符号连续的阶数n＝argmin{△E},n∈{2,4,6,8,10}

[0018] S5、判断当△E(n)<0,继续执行S6步骤；当△E(n)>0，重新返回执行S2步骤；

[0019] S6、将求得的平滑噪声信号加到预编码的时域信号上构成发送信号 发送。

[0020] 通过低干扰的TD-NC-OFDM求得平滑信号

[0021]

[0022] 是低干扰的TD-NC-OFDM方法中的基矩阵， P2是相关参数型矩阵。

[0023] 将平滑信号加到时域信号上 发送。

[0024] 本发明的有益效果为，在给定了预编码矩阵的预留子载波数目Rmax和目标频带下的带外抑制要达到的目标Eaim的情况下，通过自适应求得了使得高频谱效率和低复杂度的方案，相对于预编码算法，本发明的方法显著的降低了旁瓣抑制的平台，相对于低干扰的TD-NC-OFDM算法，本发明有效改善了邻近旁瓣的带外抑制性能，并且在BER上有所增益。

附图说明

[0025] 图1是时频域联合预编码自适应方法发射机框图；

[0026] 图2是时频域联合预编码自适应方法在带外抑制性能PSD图；

[0027] 图3是EVA信道下本发发明与传统算法的误码率对比。

具体实施方式

[0028] 在发明内容部分已经对本发明的技术方案进行了详细描述，下面通过仿真实验说明本发明效果的真实性：

[0029] 采用Matlab2014a仿真平台进行实验。实验仿真参数设置如下：子载波数目K＝256，信号调制方式为16QAM，NC处理中信号间连续的阶数自适应调制得到N为4时，仿真中的信号经过EVA信道。本发明利用上述参数在Matlab上进行实验仿真，该方法具有较优秀的综合性能：由图2可以看到在带外抑制的性能，在截断长度为CP长度时，R＝8时的邻近旁瓣的抑制效果最优，从图3可以看到本方法误码率的性能优于TD-NC-OFDM的误码率性能；所提方法在SNR＝30dB以后误码率比TD-NC-OFDM显著降低。如下仿真图所示，所提方法可以自适应调节从而实现较好的带外抑制性能与误码率的性能。