[发明专利]基于扫描和缩放的广义频分复用技术中脉冲成形滤波器的滚降系数选择方法

说明书

本发明公开了一种基于扫描和缩放的广义频分复用技术中脉冲成形滤波器的滚降系数选择方法，扫描操作是对滚降系数α的取值范围进行采样，对采样点所对应的脉冲成形滤波器进行测试评估。缩放操作是根据采样点的评估结果进行缩小α取值范围或放大α取值范围。令α^*表示最优滚降系数。若每次缩小α范围都是α^*的闭包，则方法收敛于包含最优解的小邻域，邻域越小，其范围内的滚降系数对GFDM系统性能的影响变化越小，足够小时，即可视为是最优解。若缩小操作后，备选邻域不包含α^*，方法收敛于局部最优后，放大操作能实现邻域间的移动与扩大，使方法最终收敛于α^*。该方法能为不同脉冲成形滤波器选择适当的滚降系数，达到较低的误符号率。

技术领域

本发明属于广义频分复用技术领域，具体涉及一种基于扫描和缩放的广义频分复用技术中脉冲成形滤波器的滚降系数选择方法。

背景技术

无线通信正在向第五代移动通信技术(5G)迈进，许多国家都设立了5G技术推动组进行下一代通信技术和标准的研究与研发，力求达到更快速、更便捷、更稳定的服务质量。广义频分复用技术(GFDM)作为5G的多载波备选方案之一，与正交频分复用技术(OFDM)相比，具有频谱效率高、带外功率泄露少及子载波无须同步等优点。

在GFDM中，发送信号通过调制模块中使用脉冲成形滤波器(pulse shapingfilter,PSF)进行滤波，接受信号通过解调模块中使用PSF进行滤波。考虑协作通信场景，发送端和接收端使用相同的滤波器，匹配的滤波器可以达到最低的信号间干扰。PSF具体实现有许多中形式，每种方法都含有滚降系数(roll-off factor)，一般用α表示。不同的PSF方法能不同程度的影响GFDM信号的频谱特性和误符号率，滚降系数的选取亦能严重影响PSF方法的效能，从而决定着GFDM系统的误符号率表现。

公开的滚降系数的选取和使用方法非常少，主要有两类：一类是对滚降系数的估计方法，适用于非协作通信场景，接收端不知道发送端使用的滚降系数，为实现匹配滤波，需要估计发送端的滚降系数；另一类是对滚降系数的选取仅仅给出适当的范围，甚至只给出一个建议的取值，例如，根据经验将滚降系数定为0.35或0.5，尽量避免严重影响解调器的性能。目前，尚缺乏简单有效的滚降系数优化选择方案，在实际应用中不能完全发挥GFDM系统的功能。

发明内容

针对现有全局优化方法的不足之处，本发明提供一种基于扫描和缩放的广义频分复用技术中脉冲成形滤波器的滚降系数选择方法，特别适用于GFDM调制解调器，能为不同脉冲成形滤波器选择适当的滚降系数，达到较低的误符号率，并且方法复杂度低，易于实现。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于扫描和缩放的广义频分复用技术中脉冲成形滤波器的滚降系数选择方法，包括以下步骤：

步骤1：配置扫描和缩放方法及GFDM系统；

步骤2：扫描阶段

在可行空间R上等间隔取Ns个样本点，初始时R＝Ω，Ω是滚降系数α的总可行空间，将R分割为Ns-1个区域，形成Ns个采样点，并对采样点进行评估，得到每个采样点的误符号率；

步骤3：缩小阶段

从Ns个采样点中选出误符号率最小的点作为当前最佳，选择包含该点的区域作为缩小后的新可行空间R，若没有到达最大扫描层数，则搜索进入下一层，转步骤2，直到到达最大扫描层数后，转步骤4；

步骤4：放大阶段

若当前搜索层仍有未搜索区域，则选取所有未搜索区域中函数值最小的点作为当前最佳，选择边界中包含该点的区域作为新的可行空间R，转步骤2；否则返回至上一层，继续查找未搜索区域，直到所有区域均已搜索完毕，转步骤5；

步骤5：终止算法，输出搜索过程中找到的最优解。