[发明专利]一种GFDM信号的调制、解调方法及装置

说明书

本发明公开了一种GFDM信号的调制、解调方法及装置。调制方法包括：将待传的二进制信号进行信道编码，分组映射为多进制符号；根据多进制符号，本原ZC序列循环移位后产生相应ZC循环移位键控序列；ZC循环移位键控序列作为扩频码串，采用CCSK对二进制数据进行扩频；对扩频后的数据进行串并转换，生成数据块，数据块的列向量均为一列ZC循环移位键控序列；将数据块的列向量作为GFDM的子符号；根据本原ZC序列以及相应循环移位值，得到子符号的IDFT形式；对每一个子符号的IDFT形式经过循环移位滤波后，再叠加生成基带信号波形。本发明针对卫星通信中信道信噪比较低、信号路径衰落较大、对信号峰均功率比敏感等特点，降低了传输信号的PAPR，并提高了抗干扰性能。

技术领域

本发明属于通信领域，它特别涉及一种GFDM信号的调制、解调方法及装置。

背景技术

卫星通信由于其广域覆盖的优势一直是一种重要的通信手段，然而其有限的传输速率曾一度限制了它在公众通信中的发展。究其原因，由于平台和终端体积的限制，卫星通信系统是一种功率受限系统。正交频分复用(OFDM,Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)是4G LTE和5G NR中的关键技术之一，它作为一种多载波波形技术，极大地提高了频谱利用率，从而提升了网络的数据传输速率，满足了人们对高速个人通信的要求。然而我们将OFDM应用到卫星通信中时，不得不面临由于OFDM峰均功率比(PAPR,Peak-to-average Power Ratio)过高带来的卫星上非线性功率放大器的功率回退问题。

目前，业界提出了多种OFDM的改进技术，广义频分复用(GFDM，GeneralizedFrequency Division Multiplexing)便是其中的一种。GFDM是在OFDM的基础上发展起来的，它通过在每个子载波上引入多个子符号，提高了频谱效率。GFDM是一种采用非矩形脉冲成型的多载波调制系统，利用循环卷积在频域上实现DFT滤波器组结构。其将M个时隙和K个子载波上的符号块视为一帧，且不必在每一个符号前面添加循环前缀，只需在一帧前面添加循环前缀即可，避免帧间干扰的同时，提高频谱利用率。根据不同类型的业务和应用对空中接口的要求，GFDM可以选择不同的脉冲成型滤波器和插入不同长度的CP。由于GFDM原型滤波器在频域具有稀疏性，可以设计较低复杂度的发射和接收算法。传统GFDM一般采用频域线性接收算法，典型的有匹配滤波(MF)/迫零(ZF)/最小均方误差(MMSE)算法等。此外，GFDM基于独立的块调制，通过配置不同的子载波与子符号，使其具有灵活的帧结构，可以适用于不同的业务类型。GFDM的子载波通过有效的原型滤波器滤波，在时间和频率域被循环移位，此过程减少带外泄露，有利于减少多用户、多系统之间的干扰。正是由于GFDM的这些优点，我们考虑将这种多载波技术应用到卫星通信链路中。然而，传统GFDM的峰均功率比甚至高于OFDM，需要做出改进才能更加适用于卫星通信。

在地面LTE系统的PRACH信道中，发射端选择了一种特殊的零自相关恒包络(CAZAC)序列——ZC序列，该序列具有很多良好的特性。任意长度的ZC序列的幅值是恒定的，具有恒包络特性。任意ZC序列移位n位后，当n不是ZC序列的周期的整倍数时，移位后的序列与原序列不相关，具有理想的周期自相关/互相关特性。良好的自相关特性和互相关特性使得ZC序列成为一种理想的扩频序列。任意ZC序列组成的信号，其峰值与其均值的比值很低。此外，ZC序列的DFT/IDFT变换仍然是ZC序列。综上所述，我们考虑用ZC序列对GFDM的每个子符号扩频后再进行发送，设计了一种适用于卫星通信链路的低PAPR多载波波形技术。

发明内容

为了满足卫星通信系统链路对低PAPR波形的需求，发明了一种GFDM信号的调制、解调方法及装置，该方案使得GFDM系统在低信噪比下，能够获得较低的PAPR波形，同时还具有较低的误码率性能和较高的无线传输容量。

一种GFDM信号的调制方法，应用于发射端，所述方法包括：

步骤一：将待传的二进制数据进行信道编码，分组映射为多进制符号；