[发明专利]一种UFMC发送信号波形的构造方法

说明书

本发明公开了一种基于预处理与时域补零的UFMC发送信号波形的构造方法，根据通信服务类型及可利用频谱资源将所用子载波数划分成子载带；调制信号分配到各个子载带上，将每个子载波数据符号乘以UFMC子带滤波器在该子载波上的频域响应倒数，然后对子载带上的数据做逆傅里叶变换；用滤波器对子带输出信号进行滤波处理，并将得到的时域信号在尾部补零；将各个子带的信号相加得到发送信号，最后调制到载频上发送出去。本发明所述的方法可以有效的提高UFMC系统的抗ISI能力，简化UFMC的接收端信号处理复杂度，接收端可以复用OFDM系统已有的信道估计与均衡方法。

技术领域

本发明涉及一种UFMC发送信号波形的构造方法，属于移动通信系统中的信号处理技术领域。

背景技术

正交频分复用(OFDM)多载波通信技术凭借它的优势：抗多径效应、能够用快傅立叶变换(FFT)/逆快速傅里叶变换(IFFT)来处理调制解调、与多输入多输出(MIMO)结合、频谱效率高等在第四代移动通信系统(4G)中广泛使用，但需要严格的时频同步。第五代移动通信系统(5G)将出现新的通信场景比如物联网、机器间通信、传感网，OFDM这种代价较高的技术难以适应上面的低成本、低复杂度、长时间通信的场景。人们提出了新的可替代波形滤波器组多载波通信(FBMC)，FBMC的子载波和OFDM类似，但需要在每个子载波上进行滤波，目的是减小旁瓣，降低载波间干扰，更好的抗时频偏差。然而FBMC由于每个子载波需要滤波，滤波器长度较长，FBMC具有较长的符号长度，难以适应5G低时延的通信场景。另外，FBMC需要用偏置正交幅度调制(OQAM)来产生正交符号，来保证系统实正交性。

为了同时保留OFDM和FBMC的优势，克服他们的不足，贝尔实验室研究人员提出了一种新的波形技术通用滤波器多载波通信技术，即UFMC。UFMC可以看做OFDM和FBMC的折中，UFMC在连续的子载波上进行滤波，也不需要循环前缀。经过滤波器之后的符号长度较短，也更适合短包通信，同时对时频同步的要求也降低。UFMC吸引了很多研究人员来对这种新波形技术进行研究，分析了它的各种性能和调优，也提出了很多方案，将UFMC与其他通信技术相结合。但是UFMC没有采用循环前缀，UFMC符号在经过多径信道时，UFMC的符号包含ISI和ICI，虽然UFMC本身具备抗ISI和ICI的能力，但在实际通信场景中，信道的时延扩展较大，这种能力显得不足。传统的UFMC在接收端处理滤波器对子载波的增益，增加了信号处理的复杂性。

发明内容

发明目的：主要针对现有技术中存在的如下几个问题：(1)传统的UFMC系统在接收端处理滤波器对子载波的增益从而提高接收端的处理复杂度；(2)传统的UFMC系统用子带滤波器代替循环前缀，当信道时延扩展较大，UFMC本身的抗符号间干扰(ISI)能力将不足，经过多径时变信道会受到符号间干扰(ISI)和载波间干扰(ICI)；(3)传统的UFMC系统不再是正交传输系统，直接复用正交频分复用(OFDM)系统的信道估计与均衡等技术将损失一定性能。本发明提供一种基于预处理与时域补零的UFMC发送信号波形的构造方法，提高UFMC符号在多径信道下抗ISI和ICI的能力，简化接收端的信号处理，使接收端能够使用OFDM中已有的信道估计和均衡等方法。

技术方案：一种UFMC发送信号波形的构造方法，包括以下步骤：

步骤1，根据通信服务类型及可利用频谱资源将所用子载波数划分成子载带；

步骤2，将子载带上的每个子载波乘以子带滤波器对应时频响应倒数，然后对子载带上的数据做逆傅里叶变换；

步骤3，用滤波器对子载带输出信号进行滤波，并在时域信号的尾部补零；

步骤4，将各个子载带的信号相加得到发送信号，调制到载频上发送出去。