CN110048974B - 一种混合载波***半码块反转分集方法 - Google Patents

一种混合载波***半码块反转分集方法 Download PDF

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Abstract

一种混合载波***半码块反转分集方法，它属于无线通信技术领域。本发明解决了在混合载波***中，由于时域信号与时域反转信号的相关性导致接收端分集增益受到限制的问题。本发明将待处理信号经过四项加权分数傅里叶变换，变换后将由时域信号与时域反转信号组成的码块分割为前、后两个半码块，再对后半个码块进行反转组合为新信号，并通过天线发射；接收端根据发射端的反转方法进行逆变换，再进行解调获得接收信号；本发明可以降低码块内部两个时域信号的相关性，减小时域信号与时域反转信号同一位置发生深衰的概率，使加权分数傅里叶变换后的两个时域分量近似于独立衰落，达到提高接收端分集增益的目的。本发明可以应用于无线通信技术领域。

Description

一种混合载波***半码块反转分集方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种混合载波***半码块反转分集方法。
背景技术
加权分数傅里叶变换将传统通信***中的单载波***与多载波***统一表达为一个混合载波***，为不同的载波体制融合提供了理论依据，而且加权分数傅里叶变换在时频平面上的特殊性质，也使其在通信信号抗截获与抗干扰方面得到了广泛的应用。经典的四项加权变换(4-WFRFT)中，将信号分解为时域信号、时域反转信号、频域信号与频域反转信号的加权和，其中时域信号与时域反转信号的相关性呈现从两端到中间逐渐变强的趋势。在混合载波体制下，时域信号与时域反转信号复合传输，若时域信号与时域反转信号相关性过高，则在同一位置出现深衰的概率将会增加，这一现象将使混合载波***的接收端分集增益受到限制。
发明内容
本发明的目的是为解决在混合载波***中，由于时域信号与时域反转信号的相关性导致接收端分集增益受到限制的问题。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种混合载波***半码块反转分集方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、根据分数傅里叶变换的生成序列选取分数傅里叶变换的四个特征值；
对于四项加权分数傅里叶变换，四项加权分数傅里叶变换的四个特征值分别为λ0，λ1，λ2和λ3；
步骤二、根据步骤一选取的四个特征值λ0，λ1，λ2和λ3计算四项加权分数傅里叶变换的正变换加权系数w0,w1,w2和w3；
步骤三、对待发送数据进行调制获得调制后数据；并将调制后数据等效为一个长度为2N的数据块，将所述长度为2N的数据块记为g(x)，N为正整数；
步骤四、根据步骤二获得的正变换加权系数w0,w1,w2和w3对步骤三的数据块g(x)进行加权分数傅里叶正变换，获得加权分数傅里叶正变换后的数据块；
步骤五、将步骤四得到的数据块分为两个长度相等的半码块，即两个半码块的长度均为N，将两个半码块分别记为X0和X1；
将半码块X1进行反转变换，获得反转变换后的半码块X1′；将X0与X1′组合为新码块，新码块通过天线进行发送；
步骤六、接收机接收新码块，对新码块中的半码块X1′进行反转逆变换，反转逆变换后数据块恢复正常顺序，对恢复正常顺序的数据块进行解调获得接收信号r(x)；
步骤七、根据步骤一选取的分数傅立叶变换的四个特征值λ0，λ1，λ2和λ3计算四项加权分数傅里叶变换的逆变换加权系数
Figure BDA0002039145580000021
和
Figure BDA0002039145580000022
步骤八、根据步骤七得出的四项加权分数傅里叶变换的逆变换加权系数
Figure BDA0002039145580000023
和
Figure BDA0002039145580000024
对步骤六的接收信号r(x)进行加权分数傅里叶逆变换，获得经过加权分数傅里叶逆变换后的信号；
步骤九、对步骤八得到的信号进行判决，最终获得传输信息。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种混合载波***半码块反转分集方法，本发明将待处理信号经过经典四项加权分数傅里叶变换，将经过经典四项加权分数傅里叶变换得到的由时域信号与时域反转信号组成的码块分割为前、后两个半码块，再根据反转规则将后半个码块进行反转组合为新信号，并通过天线发射；接收端收到信号后根据发射端的反转方法进行逆变换，再进行解调获得接收信号；采用本发明的方法可以降低码块内部两个时域信号的相关性，以减小时域信号与时域反转信号同一位置发生深衰的概率，进而使加权分数傅里叶变换后的两个时域分量近似于独立衰落，最终达到提高接收端分集增益的目的。
而且，采用本发明的方法可以将***误码率降低2％左右。
附图说明
图1是本发明的一种混合载波***半码块反转分集方法的流程图；
图2是本发明的半码块反转过程的示意图；
其中：x0是数据块g(x)中的第一个编码符号，以此类推；
图3是本发明方法对广义混合载波传输方法的误码率性能增益效果仿真图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2和图3说明本实施方式。本实施方式所述的一种混合载波***半码块反转分集方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、根据分数傅里叶变换的生成序列选取分数傅里叶变换的四个特征值；
对于四项加权分数傅里叶变换，四项加权分数傅里叶变换的四个特征值分别为λ0，λ1，λ2和λ3；
步骤二、根据步骤一选取的四个特征值λ0，λ1，λ2和λ3计算四项加权分数傅里叶变换的正变换加权系数w0,w1,w2和w3；
步骤三、对待发送数据进行调制获得调制后数据；并将调制后数据等效为一个长度为2N的数据块，将所述长度为2N的数据块记为g(x)，N为正整数；
步骤四、根据步骤二获得的正变换加权系数w0,w1,w2和w3对步骤三的数据块g(x)进行加权分数傅里叶正变换，获得加权分数傅里叶正变换后的数据块；
步骤五、将步骤四得到的数据块分为两个长度相等的半码块，即两个半码块的长度均为N，将两个半码块分别记为X0和X1；
将半码块X1进行反转变换，获得反转变换后的半码块X1′；将X0与X1′组合为新码块，新码块通过天线进行发送；
由于频域信号与时域信号对称，故只反转时域信号与反转全部正变换后的信号效果相同，反转过程如图2所示。
步骤六、接收机接收新码块，对新码块中的半码块X1′进行反转逆变换，反转逆变换后数据块恢复正常顺序，对恢复正常顺序的数据块进行解调获得接收信号r(x)；
步骤七、根据步骤一选取的分数傅立叶变换的四个特征值λ0，λ1，λ2和λ3计算四项加权分数傅里叶变换的逆变换加权系数
Figure BDA0002039145580000031
和
Figure BDA0002039145580000032
步骤八、根据步骤七得出的四项加权分数傅里叶变换的逆变换加权系数
Figure BDA0002039145580000033
和
Figure BDA0002039145580000034
对步骤六的接收信号r(x)进行加权分数傅里叶逆变换，获得经过加权分数傅里叶逆变换后的信号；
步骤九、对步骤八得到的信号进行判决，最终获得传输信息。
本实施方式的四项加权分数傅里叶变换属于分数傅里叶变换中的一种。
本实施方式通过将时域复合信号进行半码块反转，再重构为新的码块传输，降低了码块内部的相关性，减小了时域信号与时域反转信号同一位置发生深衰的概率，使传输信号近似为两个独立衰落信号，该方法能够达到降低***误码率，获取额外的接收端分集增益的目的。
图3表明：采用本发明的半码块反转方法还对现有***具有误码率方面的增益，而且对分数傅立叶变换范围内得所有***均适用。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述步骤一的具体过程为：
根据分数傅里叶变换的生成序列选取分数傅里叶变换的四个特征值；对于经典的四项加权分数傅里叶变换，四项加权分数傅里叶变换的四个特征值λ0，λ1，λ2和λ3分别为：
Figure BDA0002039145580000041
其中：α表示调制阶数。
特征值λ0，λ1，λ2和λ3呈非对称分布，以4为周期，即满足λ4r＝λ0，r为非负整数。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是：所述步骤二的具体过程为：
Figure BDA0002039145580000042
Figure BDA0002039145580000043
Figure BDA0002039145580000044
Figure BDA0002039145580000045
其中，w0,w1,w2和w3均为四项加权分数傅里叶变换的正变换加权系数，i为虚数单位，e为自然常数。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是：所述步骤四的具体过程为：
根据步骤二获得的正变换加权系数w0,w1,w2和w3对步骤三的数据块g(x)进行加权分数傅里叶正变换：
Fα[g(x)]＝w0g(x)+w1G(x)+w2g(-x)+w3G(-x)
式中：g(-x)为时域反转信号，G(x)为g(x)对应的频域信号，G(-x)为g(-x)对应的频域反转信号，Fα[g(x)]代表经过加权分数傅里叶正变换后的数据块。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：所述步骤七的具体过程为：
Figure BDA0002039145580000051
Figure BDA0002039145580000052
Figure BDA0002039145580000053
Figure BDA0002039145580000054
其中，
Figure BDA0002039145580000055
和
Figure BDA0002039145580000056
均为四项加权分数傅里叶变换的逆变换加权系数。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是：所述步骤八的具体过程为：
Figure BDA0002039145580000057
式中，r(x)为接收信号，R(x)为r(x)对应的频域信号，r(-x)为时域反转信号，R(-x)为r(-x)对应的频域反转信号，F-α[r(x)]代表经过加权分数傅里叶逆变换后的信号。
本发明的上述算例仅为详细地说明本发明的计算模型和计算流程，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种混合载波***半码块反转分集方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、根据分数傅里叶变换的生成序列选取分数傅里叶变换的四个特征值；
对于四项加权分数傅里叶变换，四项加权分数傅里叶变换的四个特征值分别为λ0，λ1，λ2和λ3；
步骤二、根据步骤一选取的四个特征值λ0，λ1，λ2和λ3计算四项加权分数傅里叶变换的正变换加权系数w0,w1,w2和w3；
步骤三、对待发送数据进行调制获得调制后数据；并将调制后数据等效为一个长度为2N的数据块，将所述长度为2N的数据块记为g(x)，N为正整数；
步骤四、根据步骤二获得的正变换加权系数w0,w1,w2和w3对步骤三的数据块g(x)进行加权分数傅里叶正变换，获得加权分数傅里叶正变换后的数据块；
步骤五、将步骤四得到的数据块分为两个长度相等的半码块，即两个半码块的长度均为N，将两个半码块分别记为X0和X1；
将半码块X1进行反转变换，获得反转变换后的半码块X′1；将X0与X′1组合为新码块，新码块通过天线进行发送；
所述将半码块X1进行反转变换，即将半码块X1中的元素进行倒序排列；
步骤六、接收机接收新码块，对新码块中的半码块X′1进行反转逆变换，反转逆变换后数据块恢复正常顺序，对恢复正常顺序的数据块进行解调获得接收信号r(x)；
步骤七、根据步骤一选取的分数傅立叶变换的四个特征值λ0，λ1，λ2和λ3计算四项加权分数傅里叶变换的逆变换加权系数
Figure FDA0003055284750000011
和
Figure FDA0003055284750000012
步骤八、根据步骤七得出的四项加权分数傅里叶变换的逆变换加权系数
Figure FDA0003055284750000013
和
Figure FDA0003055284750000014
对步骤六的接收信号r(x)进行加权分数傅里叶逆变换，获得经过加权分数傅里叶逆变换后的信号；
步骤九、对步骤八得到的信号进行判决，最终获得传输信息。
2.根据权利要求1所述的一种混合载波***半码块反转分集方法，其特征在于，所述步骤一的具体过程为：
根据分数傅里叶变换的生成序列选取分数傅里叶变换的四个特征值；对于四项加权分数傅里叶变换，四项加权分数傅里叶变换的四个特征值λ0，λ1，λ2和λ3分别为：
Figure FDA0003055284750000021
其中：α表示调制阶数。
3.根据权利要求2所述的一种混合载波***半码块反转分集方法，其特征在于，所述步骤二的具体过程为：
Figure FDA0003055284750000022
Figure FDA0003055284750000023
Figure FDA0003055284750000024
Figure FDA0003055284750000025
其中，w0,w1,w2和w3均为四项加权分数傅里叶变换的正变换加权系数，i为虚数单位，e为自然常数。
4.根据权利要求3所述的一种混合载波***半码块反转分集方法，其特征在于，所述步骤四的具体过程为：
根据步骤二获得的正变换加权系数w0,w1,w2和w3对步骤三的数据块g(x)进行加权分数傅里叶正变换：
Fα[g(x)]＝w0g(x)+w1G(x)+w2g(-x)+w3G(-x)
式中：g(-x)为时域反转信号，G(x)为g(x)对应的频域信号，G(-x)为g(-x)对应的频域反转信号，Fα[g(x)]代表经过加权分数傅里叶正变换后的数据块。
5.根据权利要求4所述的一种混合载波***半码块反转分集方法，其特征在于，所述步骤七的具体过程为：
Figure FDA0003055284750000031
Figure FDA0003055284750000032
Figure FDA0003055284750000033
Figure FDA0003055284750000034
其中，
Figure FDA0003055284750000035
和
Figure FDA0003055284750000036
均为四项加权分数傅里叶变换的逆变换加权系数。
6.根据权利要求5所述的一种混合载波***半码块反转分集方法，其特征在于，所述步骤八的具体过程为：
Figure FDA0003055284750000037
式中，r(x)为接收信号，R(x)为r(x)对应的频域信号，r(-x)为时域反转信号，R(-x)为r(-x)对应的频域反转信号，F-α[r(x)]代表经过加权分数傅里叶逆变换后的信号。
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