申请/专利权人：厦门大学

申请日：2024-04-11

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN118041728B

主分类号：H04L25/02

分类号：H04L25/02;H04L27/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2024.05.31#实质审查的生效;2024.05.14#公开

摘要：一种基于匹配追踪类重构算法的OCDM信道估计方法，涉及无线通信物理层多载波传输。信号传输过程中所经历信道为时频双扩展信道，推导出OCDM系统在此条件下的输入输出关系，即信道频率响应（CFR）。依据信道频率响应表达式构造出完备字典，将接收信号表示为完备字典与稀疏向量的乘积。利用OMP算法还原稀疏向量，从而重构信道频率响应。仿真结果显示基于OMP信道估计的OCDM系统（OCDM‑OMP）不仅在误比特率等性能方面优于同等条件下的OFDM系统，并且在信道估计准确性方面也优于同等信道条件下当前最新的OCDM信道估计方式pca‑OCDM。

主权项：1.一种基于匹配追踪类重构算法的OCDM信道估计方法，其特征在于包括以下步骤：1推导OCDM系统的输入输出关系：通过匹配积分的方法推导OCDM系统在时频双扩展信道下的输入输出关系，即信道频率响应；OCDM在信道的输入输出关系表达式为：Z=Hs+w其中，s表示调制数据，z表示解调数据，H表示信道频率响应，w表示离散加性白噪声；关系表达式中需综合考虑多普勒频移对信号在频域中造成的移位现象，以及傅里叶变换域中不存在然而菲涅尔变换域中存在的时延造成频域移位的现象，两种移位在离散变换中表现为循环移位的形式；所述OCDM系统在时频双扩展信道下的输入输出关系具体为： 其中，zm表示解调数据z第m个元素，sn表示调制数据s第n个元素，n＝0,1,…,K-1；wm表示离散加性白噪声w第m个元素，m＝0,1,…,K-1；K为所用到的子载波数，T为符号周期，π为圆周率，j为虚数单位，e为自然对数的底，δ·为单位冲击序列，·N表示取余N；N为总子载波数，Nl为信道稀疏度，l为路径编号，l＝1,2…,Nl；对于第l条径来说，Al为第l条径的信道增益，τl为第l条径的时延，fl为第l条径的多普勒频移，fl＝blfc，其中bl为第l条径的多普勒因子，fc为信号中心频率；其中，wt为加性白噪声，dt表示积分变量；2建立OCDM-OMP系统：基于OCDM系统建立采用OMP进行信道估计的OCDM-OMP系统，系统除包含OCDM系统的DFnTIDFnT模块、串并转换模块、并串转换模块、CP植入移除模块、MMSE均衡模块，在接收端增设完备字典生成模块和OMP信道估计模块；该系统与步骤1中的OCDM系统拥有相同的输入输出关系；3设计导频方案：设计步骤2中OCDM-OMP系统发送端的导频向量方案，初始化导频向量；4构造完备字典：依据步骤1中的信道频率响应表达式计算出所有可能的时延与多普勒因子组合下的信道频率响应分量；将这些信道频率响应分量与步骤3初始化后的导频向量相乘得到相应的结构化信号，这些结构化信号构成完备字典；所述构造完备字典的具体步骤为：依据步骤1中的输入输出关系，解调数据z拆分为结构化信号的线性组合，如下所示： 式中，z表示解调数据，H表示信道频率响应，s表示调制数据，w表示离散加性白噪声，Nl表示信道稀疏度，l为路径编号，l＝1,2…,Nl；Al表示第l条径的信道增益，Γτ1,b1s表示第1个结构化的信号，表示第Nl个结构化的信号；A1表示第1条信道增益，表示第Nl条信道增益；式中，矩阵Γτl,bl表示由τl与bl所决定的信道频率响应分量，矩阵Γτl,bl第m行第n列的元素为其表达式如下所示： 式中，e为自然对数的底，j为虚数单位，m＝0,1,…,K-1；n＝0,1,…,K-1；N为总子载波数，K为所用到的子载波数，τl为第l条径的时延，fl为第l条径的多普勒频移，T为符号周期，δ·表示单位冲击序列；由于步骤3中初始化后的导频向量已知，即此时发送端的调制数据s已知，每一个结构化的信号Γτl,bls都由未知参数组合τl,bl,l∈{1,…,Nl}定义，且每一个结构化信号对应的权重为{Al}；设有Nτ种候选的时延{τu,u＝1,…,Nτ}，且都对应着Nb种候选的多普勒因子{bv,v＝1,…,Nb}，则共有Nch＝NτNb种可能的解，将信道参数的所有可能情况考虑进来，解调数据z表示为完备字典Ψ和一个稀疏向量ξ的乘积： Γτu,bvs表示未知参数组合τu,bv,u∈{1,…,Nτ},v∈{1,…,Nb}所定义的结构化信号，ξu,v表示对应权重系数，只有实际信道包含的时延与多普勒因子组合τu,bv定义的结构化信号Γτu,bvs所对应的权重系数ξu,v非零；5信道状态信息估计：步骤3中初始化后的导频向量经过发送端处理后经历信道，到达系统的接收端经过处理得到解调数据，将解调数据以及步骤4构建的完备字典送入OMP信道估计模块，用OMP算法还原稀疏向量得到信道状态信息；6重构信道频率响应：基于步骤5得到的信道状态信息重构信道频率响应矩阵，利用重构的信道频率响应矩阵进行数据检测，完成信道估计。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 厦门大学 一种基于匹配追踪类重构算法的OCDM信道估计方法

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