專利名稱：快衰信道下的寬帶無線通信、發(fā)射和接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及寬帶無線通信領(lǐng)域，具體涉及一種快衰信道下的寬帶無線通信、發(fā)射和接收方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)每年有數(shù)十億旅客在高速列車或地鐵上累計(jì)度過了數(shù)百億小時(shí)，如何為他們提供高速穩(wěn)定的數(shù)據(jù)接入不僅是提升旅客服務(wù)質(zhì)量的需要，同時(shí)也是一個(gè)潛力巨大的市場(chǎng)。為在途旅客提供數(shù)據(jù)接入需要實(shí)現(xiàn)高速移動(dòng)中的車輛與地面間寬帶無線通信，而且無線通信環(huán)境復(fù)雜惡劣，信道的快速時(shí)變、多徑傳播和頻率選擇性明顯。車地寬帶無線通信本質(zhì)上是要解決“雙高”問題，即高移動(dòng)性和高數(shù)據(jù)速率，而有效的、有針對(duì)性的物理層傳輸技術(shù)則是解決這一問題的關(guān)鍵。目前，國(guó)內(nèi)外各公司針對(duì)車地間寬帶無線通信的技術(shù)方案主要有WiMAX、WLAN、LTE、DVB-T及TRainCom等，其中前四個(gè)方案物理層都是基于相干檢測(cè)的OFDM調(diào)制，而TrainCom的物理層是基于0FDM-MFSK技術(shù)?；谙喔蓹z測(cè)的OFDM調(diào)制，其主要缺陷在于
(I)在高數(shù)據(jù)速率和對(duì)高速移動(dòng)性的支持間二者不可兼得；(2)對(duì)高速移動(dòng)性的支持仍不夠；(3)對(duì)信道的快速時(shí)變?nèi)狈Ψ€(wěn)健的對(duì)抗策略。這些缺陷的根本原因在于OFDM相干檢測(cè)需要精準(zhǔn)的信道信息，而信道信息的獲取一般是通過訓(xùn)練序列進(jìn)行估計(jì)，加入訓(xùn)練序列會(huì)使有效數(shù)據(jù)速率降低。當(dāng)列車高速移動(dòng)時(shí)，車地?zé)o線信道呈快速時(shí)變衰落特性，這就需要更加頻繁的進(jìn)行信道估計(jì)，而且估計(jì)的結(jié)果也很不可靠，這將進(jìn)一步增加數(shù)據(jù)開銷，使得有效數(shù)據(jù)速率和誤碼率性能都極大降低。與相干檢測(cè)相比， 基于非相干檢測(cè)的寬帶無線傳輸技術(shù)無需進(jìn)行信道估計(jì)，接收端結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，更加適用于快衰信道下無線通信。0FDM-MFSK技術(shù)使用非相干能量檢測(cè)，無需信道估計(jì)，對(duì)信道的快速時(shí)變魯棒，并具有較高的功率效率，但其頻譜效率較低，最高僅為O. 5 bit/subcarrier,無法實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)傳輸。而傳統(tǒng)的OFDM multitone FSK方案,記作0FDM-N/MFSK,它使頻譜效率得到一定提高，但功率效率有大幅降低，不利于降低能耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種快衰信道下的寬帶無線通信、發(fā)射和接收方法，該傳輸方法是一種基于非相干檢測(cè)的魯棒傳輸方案，是一種新的OFDM multitoneFSK傳輸方案，記作OFDM- (n+m) /MFSK (也簡(jiǎn)記作(n+m) /MFSK,不致混淆)，它既克服了相干檢測(cè)OFDM技術(shù)在高速移動(dòng)環(huán)境下性能急劇變差的問題，同時(shí)又解決了 0FDM-MFSK方案低頻譜效率，而傳統(tǒng)OFDM multitone FSK (0FDM-N/MFSK)方案低功率效率的問題。為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明一種快衰信道下的寬帶無線通信方法，包括如下步驟(I)發(fā)射端將用戶待傳輸?shù)臄?shù)字基帶信號(hào)，按每M-1bit分為一組，每組數(shù)據(jù)均是一個(gè)M-1位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列，其中第i組數(shù)據(jù)記為afliau, ay,…，a^J ；
(2)按雙格雷映射，將每組基帶數(shù)據(jù)映射到頻率域，每組頻域基帶數(shù)據(jù)是一個(gè)M位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列，第i組數(shù)據(jù)afliau, a12, *··, Bi^1]映射為頻域數(shù)據(jù)!^=[1^」，bi；2,…，bi；M];其中bi，k=l (i=l, 2，…，N, k=l, 2，…，Μ]時(shí)表示第i組的第k個(gè)子載波在傳輸中被實(shí)際使用，該頻率對(duì)應(yīng)的幅度為I ;\,=0(1=1，2，…，N，k=l, 2,…，Μ]時(shí)表示第i組的第k個(gè)子載波在傳輸中未被實(shí)際使用，該頻率對(duì)應(yīng)的幅度為O ;(3)令OFDM的頻域發(fā)送符號(hào)為Sf=Iibpb2, ···，％],每個(gè)頻域發(fā)送符號(hào)中的子載波個(gè)數(shù)為Nf=MXN, N是頻域 分組數(shù),M為每個(gè)頻域分組中的子載波個(gè)數(shù)；(4)將OFDM的頻域發(fā)送符號(hào)Sf經(jīng)快速傅立葉逆變換轉(zhuǎn)換為時(shí)域發(fā)送符號(hào)St ；(5)對(duì)時(shí)域發(fā)送符號(hào)St插入循環(huán)前綴，并經(jīng)并串轉(zhuǎn)換后，送射頻模塊發(fā)送出去；(6)接收端將接收到的信號(hào)經(jīng)射頻模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字基帶信號(hào)；(7)接收端將數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換并去循環(huán)前綴后，經(jīng)快速傅立葉變換轉(zhuǎn)換到頻域，得到頻域接收符號(hào)s, f ;(8)接收端對(duì)頻域接收符號(hào)s' f= [E1, E2，…，En]中的各分組Ei= [Ei, Ei,2，…，Ei,m]進(jìn)行判決，得到第i組的判決結(jié)果十咚Λ2，..Aa/]，&是一個(gè)則立的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列；(9)接收端分別將各組的判決結(jié)果&，按照雙格雷映射，逆映射得到用戶數(shù)據(jù)4。上述步驟(2)和(9)中所述雙格雷映射是指基帶數(shù)據(jù)分組與頻域數(shù)據(jù)分組按各自準(zhǔn)格雷碼建立起的對(duì)應(yīng)。上述步驟(8)中所述判決過程具體為(8.1 W^Ewk=I, 2，3，…Μ，按降序排列，得到，j=l，2，3，…M，其中 Ei;k 表示第i分組中第k個(gè)子載波的幅度；(8. 2)令
權(quán)利要求
1.快衰信道下的寬帶無線通信方法，其特征是包括如下步驟(1)發(fā)射端將用戶待傳輸?shù)臄?shù)字基帶信號(hào)，按每M-1bit分為一組，每組數(shù)據(jù)均是一個(gè) M-1位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列,其中第i組數(shù)據(jù)記為afliau, a12, ···, Bi^1]；(2)按雙格雷映射，將每組基帶數(shù)據(jù)映射到頻率域，每組頻域基帶數(shù)據(jù)是一個(gè)M位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列，第i組數(shù)據(jù)Si=Iiai,P a12,…，a^J映射為頻域數(shù)據(jù)belX」，bi；2,…，\Μ]； 其中\(zhòng)k=l (i=l, 2，…，N，k=l, 2，…，Μ)時(shí)表示第i組的第k個(gè)子載波在傳輸中被實(shí)際使用， 該頻率對(duì)應(yīng)的幅度為I ;\,=0 (i=l, 2，…，N, k=l, 2，…，Μ)時(shí)表示第i組的第k個(gè)子載波在傳輸中未被實(shí)際使用，該頻率對(duì)應(yīng)的幅度為O ;(3)令OFDM的頻域發(fā)送符號(hào)為Sf=Lb1,b2,…，bN]，每個(gè)頻域發(fā)送符號(hào)中的子載波個(gè)數(shù)為Nf=MXN, N是頻域分組數(shù),M為每個(gè)頻域分組中的子載波個(gè)數(shù)；(4)將OFDM的頻域發(fā)送符號(hào)Sf經(jīng)快速傅立葉逆變換轉(zhuǎn)換為時(shí)域發(fā)送符號(hào)St；(5)對(duì)時(shí)域發(fā)送符號(hào)St插入循環(huán)前綴，并經(jīng)并串轉(zhuǎn)換后，送射頻模塊發(fā)送出去；(6)接收端將接收到的信號(hào)經(jīng)射頻模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字基帶信號(hào)；(7)接收端將數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換并去循環(huán)前綴后，經(jīng)快速傅立葉變換轉(zhuǎn)換到頻域，得到頻域接收符號(hào)s, f ;(8)接收端對(duì)頻域接收符號(hào)s'f= [E1, E2，…，En]中的各分組Ei=LEi,，…，Ei,m]進(jìn)行判決，得到第i組的判決結(jié)果…^a/], &·是一個(gè)M位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列；O)接收端分別將各組的判決結(jié)果&，按照雙格雷映射，逆映射得到用戶數(shù)據(jù)七。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述快衰信道下的寬帶無線通信方法，其特征是步驟(2)和(9)中所述雙格雷映射是指基帶數(shù)據(jù)分組與頻域數(shù)據(jù)分組按各自準(zhǔn)格雷碼建立起的一一對(duì)應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述快衰信道下的寬帶無線通信方法，其特征是步驟(8)中所述判決過程具體為(8. 1Μ^Ε^Λ=1，2，3，…Μ，按降序排列，得到，j=l，2，3，…M，其中Ei,k表示第i分組中第k個(gè)子載波的幅度；(8. 2)令、丨” ={o，其中；,表示第i分組中第k個(gè)子載波的判決結(jié)果；(8. 3)若Ehkm < Kkm_x或者&等于禁用碼字，則令4 ，其中K是一個(gè)小于I的正常數(shù)。
4.快衰信道下的寬帶無線發(fā)射方法，其特征是包括如下步驟(1)發(fā)射端將用戶待傳輸?shù)臄?shù)字基帶信號(hào)，按每M-1bit分為一組，每組數(shù)據(jù)均是一個(gè) M-1位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列,其中第i組數(shù)據(jù)記為afliau, a12, ···, Bi^1]；(2)按雙格雷映射，將每組基帶數(shù)據(jù)映射到頻率域，每組頻域基帶數(shù)據(jù)是一個(gè)M位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列，第i組數(shù)據(jù)Si=Iiai,P a12,…，a^J映射為頻域數(shù)據(jù)belX」，bi；2,…，\Μ]； 其中\(zhòng)k=l (i=l, 2，…，N，k=l, 2，…，Μ)時(shí)表示第i組的第k個(gè)子載波在傳輸中被實(shí)際使用， 該頻率對(duì)應(yīng)的幅度為I ;\,=0 (i=l, 2，…，N, k=l, 2，…，Μ)時(shí)表示第i組的第k個(gè)子載波在傳輸中未被實(shí)際使用，該頻率對(duì)應(yīng)的幅度為O ;(3)令OFDM的頻域發(fā)送符號(hào)為Sf=Lb1,b2,…，bN]，每個(gè)頻域發(fā)送符號(hào)中的子載波個(gè)數(shù)為Nf=MXN, N是頻域分組數(shù),M為每個(gè)頻域分組中的子載波個(gè)數(shù)；(4)將OFDM的頻域發(fā)送符號(hào)Sf經(jīng)快速傅立葉逆變換轉(zhuǎn)換為時(shí)域發(fā)送符號(hào)St；(5)對(duì)時(shí)域發(fā)送符號(hào)St插入循環(huán)前綴，并經(jīng)并串轉(zhuǎn)換后，送射頻模塊發(fā)送出去。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述快衰信道下的寬帶無線發(fā)射方法，其特征是步驟(2)中所述雙格雷映射是指基帶數(shù)據(jù)分組與頻域數(shù)據(jù)分組按各自準(zhǔn)格雷碼建立起的一一對(duì)應(yīng)。
6.快衰信道下的寬帶無線接收方法，其特征是包括如下步驟(1)接收端將接收到的信號(hào)經(jīng)射頻模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字基帶信號(hào)；(2)接收端將數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換并去循環(huán)前綴后，經(jīng)快速傅立葉變換轉(zhuǎn)換到頻域，得到頻域接收符號(hào)s, f ;(3)接收端對(duì)頻域接收符號(hào)s'[E1, E2，…，En]中的各分組Ei=[Ei，1，Ei，2，···，Ei，M]進(jìn)行判決，得到第i組的判決結(jié)果
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述快衰信道下的寬帶無線接收方法，其特征是步驟(4)中所述雙格雷映射是指基帶數(shù)據(jù)分組與頻域數(shù)據(jù)分組按各自準(zhǔn)格雷碼建立起的一一對(duì)應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述快衰信道下的寬帶無線接收方法，其特征是步驟(3)中所述判決過程具體為(3.12，3，…M，按降序排列，得到&為·，j=l，2，3，…M，其中Ei,,表示第i分組中第k個(gè)子載波的能量；(3. 2)令
全文摘要
本發(fā)明公開一種快衰信道下的寬帶無線通信、發(fā)射和接收方法，該傳輸方法是一種基于非相干檢測(cè)的魯棒傳輸方案，是一種新的OFDM multitone FSK傳輸方案，記作OFDM-(n+m)/MFSK(也簡(jiǎn)記作(n+m)/MFSK，不致混淆)，它既克服了相干檢測(cè)OFDM技術(shù)在高速移動(dòng)環(huán)境下性能急劇變差的問題，同時(shí)又解決了OFDM-MFSK方案低頻譜效率，而傳統(tǒng)OFDM multitone FSK(OFDM-N/MFSK)方案低功率效率的問題。
文檔編號(hào)H04L27/26GK103036841SQ201210523968
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者謝躍雷, 歐陽繕, 韓科委, 丁勇, 晉良念, 陳紫強(qiáng), 劉慶華, 肖海林, 蔣俊正 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)