[发明专利]基于预编码的混合载波调制方法

说明书

本发明公开了一种基于预编码的混合载波调制方法，包括步骤：对GFDM调制算法进行时频重构，将GFDM能够作为软件定义波形的基础波形，搭建以GFDM为基础的统一循环滤波载波调制模型；将GFDM模型与IEEE802.16a标准中的单载波传输模式SC‑FDE相结合，得到基于GFDM调制系统的SC‑GFDM单载波调制方式；依据LTE‑A上行信道采用的SC‑FDMA技术，提出一种基于DFT的GFDM频域扩展方案完成DFT‑S‑GFDM单载波调制系统；通过软件定义调整预编码矩阵方案完成同时兼容单载波GFDM和多载波GFDM的混合GFDM调制系统。本发明在长时间的相干积分中，通过将测距码周期性的叠加，降低数据长度，从而实现了运算量的降低。本发明通过设计一种统一结构的通信系统，使得GFDM单载波与多载波可以在一套硬件设备中共存，并根据需求以软件配置的方式实现不同工作模式的灵活选择，实现了一种可配置、易扩展的融合单载波与多载波的调制技术。

技术领域

本发明涉及一种基于预编码的混合载波调制方法。

背景技术

随着高速发展的信息化、网络化社会的建设，移动通信成为整个智能社会建设的基石，承载着海量信息传递。GFDM作为一种灵活可调的载波调制方式，由于其灵活的二维时频资源配置方式以及非正交滤波器的选取，满足可配置、易扩展、自适应调节的特点，同时由于GFDM在结构上与OFDM的相似性，可以轻松支持MIMO，可以满足同时兼容4G与5G发展的需求，符合第三代合作伙伴计划对5G发展所提出的战略部署，因此GFDM可以作为新型混合载波调制体系的技术实现方案。

目前针对GFDM的研究都是以多载波调制为基础，多载波调制方案相较于单载波调制，具有其独特的优势：由于快速傅里叶变换及其逆变换的应用，发射及接收机易于实现；窄带宽且互相正交的特性使得多载波调制能够抵抗多径失真，并从一定程度上消除小区干扰。

但5G作为未来无线通信中新一代移动通信系统的代表，不仅需要支持爆炸性的移动数据流量增长及海量的设备接入，同时还需要系统能够实时、频繁地提供短帧数据传输，需要能够允许灵活的接入技术以及丰富多样的资源内容，这与在3G及4G中采用单一载波方案和确定性的频谱资源有着极大的区别。而目前采用的多载波传输方案，受限于其对子载波偏移和同步差错的敏感性、矩形脉冲调制波形带来的高带外辐射(Out of BandRadiation，OOBR)、多个子载波调制叠加产生的高峰均比(Peak-to-Average Power Ratio，PAPR)、以及在复杂信道环境中的载波间干扰(Inter-Carrier Interferenc，ICI)等问题，使得其无法适应海量设备接入的需求；

同时，由于5G系统的总目标延迟为1ms，仅为4G标准的十分之一，多载波调制过程中对数据块进行处理所带来的时延将使超低时延目标难以达成，单纯的多载波传输系统已经无法满足无线通信发展要求。因此，设计统一的5G新空口以满足多个主要场景的技术需求是5G研究的重中之重。超低带外辐射、超低数据延迟、高可靠性、超连接、超大容量是新载波调制方案所面临的挑战，能够根据场景需求灵活改变数据符号的结构是未来通信发展的必由之路。

单载波与多载波融合的调制技术具有一定的研究基础。2000年由美国特拉华大学Xiang-gen Xia教授提出了一种“向量化正交频分复用系统(Vector-OFDM，V-OFDM)”调制方案即采用了该思想。

日本东北大学的一些学者提出了一种通过对OFDM子载波进行分块的方案以实现单载波与多载波的混合调制体系，成为分层正交频分复用(Layered OFDM)[32-34]，该系统从分层OFDMA包括根据所需的数据速率分层分配传输带宽、分层控制信令结构和对分层环境的支持三个方面对混合载波系统进行了分析。

在LTE系统中，通过上下行采用两套系统结构类似的载波调制方式以平衡系统复杂度和PAPR，下行采用多载波OFDM技术，上行链路采用了离散傅里叶-扩展-正交频分复用技术(DFT-Spread-OFDM)，通过DFT变换在频域上实现OFDM的扩展，在传统单载波调制的基础上扩展频带内容，使得整个频率资源高效。