《电子技术应用》
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基于非正交波形的超奈奎斯特采样
2021年电子技术应用第10期
马 冰1,白 勇2
1.海南政法职业学院,海南 海口571100;2.海南大学 信息与通信工程学院,海南 海口570228
摘要: 针对超奈奎斯特(Faster-than-Nyquist,FTN)系统,提出了基于非正交波形编码的超奈奎斯特采样,并与传统的正交波形FTN和传统的正交Nyquist系统进行了对比分析。在99.99%的功率带宽和5次迭代检测译码的条件下,仿真结果表明:相比于升余弦的正交波形FTN系统,基于高斯和扩展高斯(Extended Gaussian Functions,EGF)脉冲成形的非正交波形FTN系统可以获得4.4 dB的成形增益,同时由于良好的时频聚焦特性,其均衡复杂度只是升余弦的1/16。
中图分类号: TN911.3
文献标识码: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.201174
中文引用格式: 马冰,白勇. 基于非正交波形的超奈奎斯特采样[J].电子技术应用,2021,47(10):73-76,81.
英文引用格式: Ma Bing,Bai Yong. A novel faster-than-Nyquist signaling based on non-orthogonal waveform[J]. Application of Electronic Technique,2021,47(10):73-76,81.
A novel faster-than-Nyquist signaling based on non-orthogonal waveform
Ma Bing1,Bai Yong2
1.Hainan Vocational College of Political Science and Law,Haikou 571100,China; 2.School of Information and Communication Engineering,Hainan University,Haikou 570228,China
Abstract: For the faster-than-Nyquist(FTN) system, a joint convolutional coded modulation scheme with non-orthogonal shaping pulses, Gaussian pulse and extended Gaussian functions(EGF), is proposed and compared with the traditional FTN with the orthogonal waveform and the traditional orthogonal Nyquist systems. On the condition of approximate equivalent 99.99% power bandwidth and 5 iterations, the simulation results show that compared with the FTN system based on the raised cosine pulse, the FTN systems with EGF and Gaussian pulse can get 4.4 dB shaping gain and have only one sixteenth equalization complexity due to good time-frequency gathering feature.
Key words : faster-than-Nyquist;Nyquist;pulse shaping;waveform;non-orthogonal

0 引言

    频谱资源紧张是目前的无线和有线通信技术面临的主要挑战之一。特别是在未来6G传输系统,用户需求和移动终端的不断增长,人们对频谱效率的要求越来越高。在未来万物互联的时代,亟需新的物理层技术来提高频谱效率。奈奎斯特" target="_blank">超奈奎斯特(Faster-Than-Nyquist,FTN)传输通过压缩相邻脉冲之间的发送间隔来提高频谱效率。FTN传输技术是Mazo则在1975年首次提出的[1-2]。Liveris等第二次发现FTN[3]并提出了较为实用的FTN方案,利用升余弦脉冲替代sinc脉冲[2]。Rusek等将Mazo限从时域的FTN推广到时频二维的FTN,提出了多载波的FTN[4-5]。FTN在过去的几十年内得到了快速的发展,已成为提高频谱效率的重要技术,广泛应用于5G蜂窝微波无线回程[6]、beyond 5G无线通信[7]、可见光通信[8]、光纤通信和卫星通信。但是,升余弦等传统的正交波形的时频聚集特性较差,拖尾衰减慢,导致接收端的最大后验概率(Maximum A Posteriori,MAP)均衡复杂度一般也较高,这导致正交波形不能很好适应FTN传输。因此,本文研究了基于非正交波形的FTN新技术。

    在FTN系统中,波形条件可以放宽,选择适合FTN传输的新波形。现在关于FTN的研究大都是基于复数域正交的成形脉冲,例如sinc脉冲、升余弦脉冲。复数域非正交脉冲波形的能量聚集特性好,拖尾衰减快,接收端的均衡复杂度一般较低,比较适合FTN传输。常见的复数域非正交的脉冲有:扩展高斯脉冲(Extended Gaussian Functions,EGF)脉冲[9-10]、全向正交变换算法(Isotropic Orthogonal Transform Algorithm,IOTA)脉冲、高斯脉冲等。IOTA脉冲是EG脉冲的特例。在FTN均衡方面,本文采用Ungerboeck模型[11-12]替换了传统的Forney模型[13]




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作者信息:

马  冰1,白  勇2

(1.海南政法职业学院,海南 海口571100;2.海南大学 信息与通信工程学院,海南 海口570228)




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