[发明专利]适于FSC的GFDM系统MMSE接收方法及装置

说明书

本发明公开了一种适于FSC的GFDM系统高效MMSE接收方法及装置，包括以下步骤：利用信道矩阵的稀疏性和重复性、结合发射矩阵，计算信道矩阵与发射矩阵的乘积的共轭转置矩阵；根据期望矩阵的准三对角排列结构、关于对角线对称性质、以及关于反次对角线共轭对称性质，结合共轭转置矩阵逐次算出期望矩阵的各区域的元素值；计算期望矩阵的逆矩阵；根据逆矩阵、共轭转置矩阵和接收到的信号计算输出信号，通过QAM将输出信号解映射获得二进制符号，即最后获得的接收信息。装置包括：GFDM发送模块、频率选择性信道和MMSE接收模块。本发明考虑了信道衰落情况，符合实际需求，实现了频率选择性信道下GFDM系统低复杂度MMSE接收。

技术领域

本发明涉及多载波调制解调系统、信道分析、及接收机设计领域，尤其涉及一种适于FSC的GFDM系统MMSE接收方法及装置。

背景技术

未来无线移动通信正朝着高传输速率，高频谱利用率，低时延和灵活的带宽重利用的趋势发展。基于多载波的调制方式可以在物理层实现高速率传输，其中，作为主流的调制方式，正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)已被广泛应用于电力系统(如电力线通信^[1])和无线通信系统(如无线局域网^[2]、第四代移动通信网络^[3])。相比于传统的单载波调制技术，OFDM频谱利用效率更高。但是，下一代移动通信系统需要兼容更多场景，如机器通信(Machine Type Communication，MTC)^[4]、车载通信(vehicle-to-vehicle，V2V)^[5]、触觉互联网^[6]等，需要面临大量信息的爆发式传输，但是OFDM难以满足需求。此外，由于每个OFDM符号都需要插入一个循环前缀(Cyclic Prefix，CP)，会增加信号时延。因此OFDM不适用于低时延的应用场景，如物联网^[7]。由于未来通信的可用带宽有限，为了让次用户使用主用户的空闲频带，未来移动通信调制波形要求带外辐射尽可能低，以方便检测空闲频带。然而，OFDM波形的带外幅值较高，难以实现带宽重利用。

相比较而言，由Fettweis提出的广义频分复用(Generalized FrequencyDivision Multiplexing，GFDM)^[8]可在很大程度上满足以上提出的四方面需求。GFDM是广义的OFDM，它继承了重叠多载波调制技术的优点，可实现高速率传输。GFDM是基于块结构的传输系统，每个符号包含若干个子载波和子符号，因此可灵活调整块的大小，以适应低时延场景下的数据爆发式传输(如物联网，机器通信等)。而且由于每个GFDM符号包含若干个子符号，若干个字符号才需要插入一个CP，因此GFDM所需CP数量远小于OFDM，提高了频谱利用率。此外，文献^[9]指出，作为OFDM系统的推广，GFDM系统可灵活选择成形滤波器。有效的成形滤波器选择可抑制系统的带外辐射，因此GFDM的带外辐射远小于OFDM，适用于空闲频带的检测与分配，并且不会对主用户的传输产生干扰。而且，选择高旁瓣衰减的成形滤波器，如升余弦(Raise Cosine，RC)滤波器、根升余弦(Root Raise Cosine，RRC)滤波器等，可以降低GFDM系统子载波干扰，使系统对同步误差(特别是由于载波偏移引入的误差)具有更高的鲁棒性。以上这些性质表明，GFDM系统是一个适合第五代移动通信系统的调制解调方式。