一种基于带限信号外推的无保护间隔OFDM信号传输方法，它属于无线通信技术领域。本发明专利技术解决了传统无保护间隔OFDM信号存在码间串扰以及载波间干扰的问题。本发明专利技术方法在发射端对IFFT之后的信号省去加入ZP/CP的步骤，来发射无保护间隔的OFDM信号，无保护间隔的OFDM信号经过信道后可以划分为两段，一段为受到ISI影响的不可靠部分，一段为未受到ISI影响的可靠部分，根据可靠部分恢复出与信道具有循环卷积特性的OFDM信号。根据可靠部分的数据信号外推出受到ISI影响的不可靠部分的数据，实现了CP特性的恢复，克服了传统无保护间隔OFDM信号存在码间串扰以及载波间干扰的问题。本发明专利技术方法可以应用于无线通信技术领域。法可以应用于无线通信技术领域。法可以应用于无线通信技术领域。
【技术实现步骤摘要】
一种基于带限信号外推的无保护间隔OFDM信号传输方法
[0001]本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种基于带限信号外推的无保护间隔OFDM信号传输方法。
技术介绍
[0002]OFDM通过各子载波的正交性实现了重叠频谱的可靠解调，进而提升了频谱的利用率。OFDM信号在传输的过程中经过多径信道，多径效应造成了OFDM信号到达接收端的时间不一致，使得当前的OFDM符号会影响下一个OFDM符号，即出现码间串扰(Inter
‑
Symbol Inference,ISI)。为了克服码间串扰，在OFDM符号间加入了保护间隔，只要保护间隔大于多径的最大时延就可以克服ISI。OFDM信号还会与多径信道的冲激响应进行线性卷积，破坏了一个FFT窗内各子载波的正交性，从而产生了载波间干扰(Inter
‑
Carrier Inference,ICI)。为了克服子载波间干扰，把循环前缀(Clyclic
‑
Prefix,CP)用作保护间隔，这样就把OFDM信号与信道的线性卷积转换成了循环卷积，保证了FFT窗内各子载波间的正交性，在补零(Zero
‑
Padding,ZP)的OFDM系统中，使用重叠相加算法(Overlap
‑
Add,OLA)把由于线性卷积而溢出到FFT窗口外的信号加到FFT窗口的头部，同样也可以把线性卷积转换成循环卷积。
[0003]无论是CP还是ZP，保护间隔的引入对于OFDM信号来说都是一种冗余，这种冗余是对系统时域资源的浪费，另外，CP还会额外增加发射机的功率，与当今绿色通信的概念背道而驰。
[0004]为了解决上述问题，有人提出了无CP均衡方法，通过反馈机制消除ISI，并通过CP恢复算法把与信道的线性卷积恢复成循环卷积。但是这种方法要求发送端发送的OFDM信号是共轭对称的，也就是IFFT之前的数据必须是实数，映射方式只能为PAM映射，这样的方法是以降低OFDM的谱效率和接收端的算法复杂度为代价的。
[0005]Slepin等人提出的带限信号外推理论，提出频带受限的连续信号可以由一段观测信号确定整个时域的信号。但是对于频带受限的信号，其时间上必定是无限的，这在实际工程中是不可实现的。另外，对于离散信号，离散带限信号的外推是不适定的，我们一般只考虑其能量最小的外推解。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是为解决传统无保护间隔OFDM信号存在码间串扰以及载波间干扰的问题，而提出的一种基于带限信号外推的无保护间隔OFDM信号传输方法。
[0007]本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案是：
[0008]一种基于带限信号外推的无保护间隔OFDM信号传输方法，所述方法在发送端的工作过程为：
[0009]步骤A1、将第i个OFDM数据符号经过星座映射后，得到第i个OFDM数据符号对应的串行原始数据s
i
：s
i
＝[s
i
(0),s
i
(1),
…
,s
i
(M
‑
1)]T
；
[0010]其中，s
i
(0)是串行原始数据中的第1个码元数据，s
i
(1)是串行原始数据中的第2个码元数据，s
i
(M
‑
1)是串行原始数据中的第M个码元数据，M是第i个OFDM数据符号发送的码元个数；
[0011]步骤A2、对s
i
进行M点的IFFT运算，得到IFFT运算结果
[0012]其中，为IFFT运算结果中的第1个码元数据，为IFFT运算结果中的第2个码元数据，为IFFT运算结果中的第M个码元数据；
[0013]步骤A3、对依次进行并串转换、D/A和上变频处理，再将处理结果经射频天线发送到无线信道。
[0014]进一步地，所述步骤A2的具体过程为：
[0015][0016]其中，为M
×
M的IFFT矩阵。
[0017]进一步地，所述IFFT矩阵的定义为：矩阵的第m行n列的元素为
[0018]其中，j是虚数单位，m＝1,2,
…
,M，n＝1,2,
…
,M。
[0019]进一步地，所述步骤A3中，D/A后得到的基带信号为其中，t∈[0,T
b
]，T
b
是第i个OFDM数据符号的持续时间；
[0020]经过上变频处理后的信号为s
i
(t)：
[0021][0022]其中，A为信号的幅度，为信号的实部，为信号的虚部，f
c
为载波的频率。
[0023]进一步地，所述方法在接收端的工作过程为：
[0024]步骤B1、信号经过无线信道到达接收机后，再经过下变频处理得到基带信号，并将基带信号通过低通滤波器，得到滤波结果；
[0025]步骤B2、设定过采样倍数为U，通过A/D对步骤B1的滤波结果进行过采样，获得包含UM个采样点的信号UM个采样点的信号
[0026]其中，是第1个过采样点，是第2个过采样点，是第UM个过采样点；
[0027]为信道的基带冲激响应，其中，L<M，则表示为：
[0028][0029]其中，是首列为的UM
×
UM下三角托普利兹矩阵，是首行为的UM
×
UM上三角托普利兹矩阵，为过采样点在信号中所对应的点，为过采样点在信号中所对应的点，为经过低通滤波器后被采样的噪声信号；
[0030]步骤B3、将信号分为两部分，即对进行带限信号外推，即向前外推出UL个数据，获得具有循环卷积特性的信号进行带限信号外推，即向前外推出UL个数据，获得具有循环卷积特性的信号
[0031]其中，为向前外推出的数据；
[0032]步骤B4、对信号进行串并转换，获得串并转换后的信号；再设定抽取间隔U，对串并转换后的信号进行等间隔抽取，再对抽取后的信号进行FFT运算获得数据
[0033]步骤B5、对进行均衡和判决，获得解调数据
[0034]进一步地，所述低通滤波器的带宽B为：
[0035]B＝M/T
b
[0036]进一步地，所述信号为：
[0037][0038]其中，是首行为的大小为UM
×
UM的循环矩阵，[
·
]∪
表示外推结果。
[0039]进一步地，所述数据为：
[0040][0041]其中，M
×
M的FFT矩阵F
M
中第m行n列的元素为h＝[h(0),h(1),
…
,h(L
‑
1),0,0,
…
]T
是抽取后的信道冲激响应，Cir(h)是首行为h的大小为UM
×
UM的循环矩阵，N本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于带限信号外推的无保护间隔OFDM信号传输方法，其特征在于，所述方法在发送端的工作过程为：步骤A1、将第i个OFDM数据符号经过星座映射后，得到第i个OFDM数据符号对应的串行原始数据s
i
：s
i
＝[s
i
(0),s
i
(1),
…
,s
i
(M
‑
1)]
T
；其中，s
i
(0)是串行原始数据中的第1个码元数据，s
i
(1)是串行原始数据中的第2个码元数据，s
i
(M
‑
1)是串行原始数据中的第M个码元数据，M是第i个OFDM数据符号发送的码元个数；步骤A2、对s
i
进行M点的IFFT运算，得到IFFT运算结果其中，为IFFT运算结果中的第1个码元数据，为IFFT运算结果中的第2个码元数据，为IFFT运算结果中的第M个码元数据；步骤A3、对依次进行并串转换、D/A和上变频处理，再将处理结果经射频天线发送到无线信道。2.根据权利要求1所述的一种基于带限信号外推的无保护间隔OFDM信号传输方法，其特征在于，所述步骤A2的具体过程为：其中，为M
×
M的IFFT矩阵。3.根据权利要求2所述的一种基于带限信号外推的无保护间隔OFDM信号传输方法，其特征在于，所述IFFT矩阵的定义为：矩阵的第m行n列的元素为其中，j是虚数单位，m＝1,2,
…
,M，n＝1,2,
…
,M。4.根据权利要求3所述的一种基于带限信号外推的无保护间隔OFDM信号传输方法，其特征在于，所述步骤A3中，D/A后得到的基带信号为其中，t∈[0,T
b
]，T
b
是第i个OFDM数据符号的持续时间；经过上变频处理后的信号为s
i
(t)：其中，A为信号的幅度，为信号的实部，为信号的虚部，f
c
为载波的频率。5.根据权利要求4所述的一种基于带限信号外推的无保护间隔OFDM信号传输方法，其特征在于，所述方法在接收端的工作过程为：步骤B1、信号经过无线信道到达接收机后，再经过下变频处理得到基带信号，并将基带信号通过低通滤波器，得到滤波结果；步骤B2、设定过采样倍数为U，通过A/D对步骤B1的滤波结果进行过采样，获得包含UM个采样点的信号采样点的信号其中，是第1个过采样点，是第2个过采样点，是第UM个过采样...
【专利技术属性】
技术研发人员：房宵杰，石珂，沙学军，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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