CN109981516B - 多载波系统的数据接收方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents

多载波系统的数据接收方法、装置、设备及可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多载波系统的数据接收方法、装置、设备及计算机可读存储介质；在本方案中，预先对接收模式进行分类，计算不同接收模式的特定参数，该参数的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差为基于信道传输场景和非理想同步状态下的同步误差参数确定；从不同的接收模式中选择出与当前接收机工作状态最匹配的当前工作模式，利用与当前工作模式对应的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差进行线性最小均方误差估计，将得到的时域信道估计变换到频域，利用等效频域干扰方差进行软解调。通过这种工作模式匹配的方式，可以使接收机具备智能辨识工作信道场景和同步状态的能力，大幅度减小非理想同步误差带来的系统性能损失，提升系统性能。

Description

多载波系统的数据接收方法、装置、设备及可读存储介质
技术领域
本发明涉及通信系统技术领域，更具体地说，涉及一种多载波系统的数据接收方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
多载波通信技术是当前无线通信领域应用最为广泛的技术，包括第四代移动通信的物理层基础技术OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用技术)、以及5G/6G待选波形F-OFDM(Filtered OFDM)、UFMC(Universal Filtered Multi-Carrier)等传输技术。在这些多载波通信系统中，信道估计和解调是影响系统可靠性的重要模块。不准确的信道估计可能会严重恶化均衡和解调的结果；而多载波系统的软解调通常会受到非理想同步误差的影响，非理想同步使得系统正交性受到损失，如果不能有效补偿将严重降低系统性能。
多载波通信系统的正确解调需要对接收机工作的噪声/干扰强度进行准确的判断，才能计算出合理的比特对数似然比作为解调输出。然而，当系统的时频同步模块处于非理想工作状态时，残留的定时偏差和载波频偏会破坏多载波系统的正交性，引起符号间干扰(ISI，Inter-Symbol Interference)和载波间干扰(ICI，Inter-CarrierInterference)，这些干扰转化到频域后可能严重抬升系统的噪声基底。传统的解调器忽略了ISI和ICI引发的等效噪声基底抬升现象，仅仅考虑了物理信道高斯白噪声影响，会严重降低系统性能。
并且，目前最优的信道估计需要利用信道先验分布以得到最大后概率估计。然而，通信系统所在的传输场景具有复杂性，接收机通常无法预知当前传输信道的先验信息，例如接收机无法准确判断当前所在信道环境中的时延多径长度和功率延迟分布特性。此外，接收机所在的传输场景可能实时发生变化。例如，当手持端用户从存在大量建筑物的密集城区移动到空旷的郊区时，信道便不再具有丰富的散射路径。最后，系统可能存在的同步误差也会影响到接收机等效信道先验信息。已有研究表明：如果定时同步不理想，提前的定时偏差会使得等效信道发生右向循环移位，滞后的定时偏差则会使得等效信道发生左向循环移位。
因此，如何提升多载波系统在未知信道场景和非理想同步条件下的系统性能，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多载波系统的数据接收方法、装置、设备及计算机可读存储介质，以实现使多载波系统接收机智能地判断当前信道状态和非理想同步误差状态，并将接收信道估计和解调模块调整到合适的工作参数下。
为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：
一种多载波系统的数据接收方法，包括：
对多载波系统进行接收模式的分类，计算并存储各类接收模式的特定参数；
接收通信发射机发送的导频信号；
对系统进行初始同步，获得粗同步校正后的导频接收信号；
利用预先存储的不同接收模式所对应的特定参数，以及所述导频信号和所述导频接收信号，根据贝叶斯模式选择方式确定与每个接收模式所对应的后验概率，并将后验概率最大的接收模式作为当前工作模式；
确定与所述当前工作模式对应的特定参数；所述特定参数为通过每个接收模式的信道参数和同步误差参数确定的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差；
根据所述等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差对信道响应进行线性最小均方误差估计，获得时域信道估计；
将所述时域信道估计变换到频域，得到频域信道估计；
利用所述频域信道估计和所述等效频域干扰方差进行软解调。
其中，对多载波系统进行接收模式的分类，计算并存储各类接收模式的特定参数，包括：
利用系统实际工作的物理传输场景中对应的信道参数、系统时频同步误差对信道的影响、时频同步误差造成的等效频域干扰的强度对接收模式进行分类；
确定与每个接收模式对应的信道参数和同步误差参数；
根据每个接收模式对应的信道参数和同步误差参数计算每个接收模式所对应的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差；
将每个接收模式所述对应的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差，作为对应接收模式的特定参数，并存储。
其中，所述信道参数包括：信道多径功率延迟谱分布参数、最大时延扩展参数、通信标准中定义的信道模型参数这三种参数中的任意一者。
其中，所述利用预先存储的不同接收模式所对应的特定参数，以及所述导频信号和所述导频接收信号，根据贝叶斯模式选择方式确定与每个接收模式所对应的后验概率，并将后验概率最大的接收模式作为当前工作模式，包括：
利用预先存储的不同接收模式所对应的特定参数，以及所述导频信号和所述导频接收信号，根据贝叶斯模式选择方式确定与每个接收模式所对应的对数似然函数；
对比每种接收模式的对数似然函数的数值，选取与数值最大的对数似然函数的接收模式作为当前工作模式。
其中，所述利用所述频域信道估计和所述等效频域干扰方差进行软解调，包括：
利用所述频域信道估计、所述等效频域干扰方差以及高斯白噪声方差进行信号的软解调，将得到的对数似然比信息作为软解调的输出结果。
一种多载波系统的数据接收装置，包括：
接收模式确定模块，用于对多载波系统进行接收模式的分类，计算并存储各类接收模式的特定参数；
导频信号接收模块，用于接收通信发射机发送的导频信号；
粗同步模块，用于对系统进行初始同步，获得粗同步校正后的导频接收信号；
当前工作模式确定模块，用于利用预先存储的不同接收模式所对应的特定参数，以及所述导频信号和所述导频接收信号，根据贝叶斯模式选择方式确定与每个接收模式所对应的后验概率，并将后验概率最大的接收模式作为当前工作模式；
参数确定模块，用于确定与所述当前工作模式对应的特定参数；所述特定参数为通过每个接收模式的信道参数和同步误差参数确定的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差；
时域信道估计确定模块，用于根据所述等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差对信道响应进行线性最小均方误差估计，获得时域信道估计；
变换模块，用于将所述时域信道估计变换到频域，得到频域信道估计；
软解调模块，用于利用所述频域信道估计和所述等效频域干扰方差进行软解调。
其中，所述接收模式确定模块包括：
接收模式分类单元，用于利用系统实际工作的物理传输场景中对应的信道参数、系统时频同步误差对信道的影响、时频同步误差造成的等效频域干扰的强度对接收模式进行分类；
参数确定单元，用于确定与每个接收模式对应的信道参数和同步误差参数；
计算单元，用于根据每个接收模式对应的信道参数和同步误差参数计算每个接收模式所对应的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差；
存储单元，用于将每个接收模式所述对应的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差作为对应接收模式的特定参数，并存储。
其中，所述信道参数包括：信道多径功率延迟谱分布参数、最大时延扩展参数、通信标准中定义的信道模型参数这三种参数中的任意一者。
一种多载波系统接收设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述多载波系统的数据接收方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述多载波系统的数据接收方法的步骤。
通过以上方案可知，本发明实施例提供的一种多载波系统的数据接收方法、装置、设备及计算机可读存储介质。在本方案中，预先对接收模式进行分类，计算不同接收模式所对应的特定参数，该特定参数中的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差为基于信道传输场景的信道参数和非理想同步状态下的同步误差参数确定的；因此接收到导频信号后，经过粗同步校正后，便可根据贝叶斯模式选择方式从不同的接收模式中选择出与当前接收机工作状态最匹配的当前工作模式，并利用与该当前工作模式对应的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差对时域信道响应进行线性最小均方误差估计，然后将得到的时域信道估计变换到频域，再根据得到的频域信道估计和等效频域干扰方差用于软解调。
通过这种工作模式匹配的方式，可以使多载波通信系统接收机具备智能辨识工作信道场景和同步状态的能力，大幅度减小非理想同步误差带来的系统性能损失，相比其他相关算法可以有效提升系统性能。而且，模式的分类和模式参数计算可以离线预先完成，具体实现过程简单，具有较强的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种多载波系统的数据接收方法总体流程示意图；
图2为本发明实施例公开的多载波通信系统整体架构示意图；
图3为本发明实施例公开的多载波系统的数据接收方法流程示意图；
图4为本发明实施例公开的一种多载波系统的数据接收装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种多载波系统的数据接收方法、装置、设备及计算机可读存储介质，以实现使多载波系统接收机智能地判断当前信道状态和非理想同步误差状态，并将接收信道估计和解调模块调整到合适的工作参数下。
需要说明的是，本方案所述的多载波系统的数据接收方法，可以用于对处于上行信道或下行信道的接收机工作模式进行分类。具体由接收导频信号的接收端进行执行。例如，在蜂窝通信系统上行传输中，导频信号的发送端为用户终端，基站为接收端，由基站根据接收导频信号进行模式分类和模式选择；若在下行传输中，基站为发射端，用户终端为接收方，由基站发射导频信号，用户终端依据导频接收信号进行模式分类和模式选择。
参见图1，本发明实施例提供的一种多载波系统的数据接收方法，包括：
S101、对多载波系统进行接收模式的分类，计算并存储各类接收模式的特定参数；
参见图2，为本实施例提供的多载波通信系统整体架构示意图，通过图2可以看出，多载波系统分为两端，一端为发射机端，另一端为接收机端，本实施例中的多载波系统的数据接收方法为基于接收机端的角度进行描述的。
需要说明的是，信道估计和定时同步的相互耦合特性使得接收机需要同时感知信道环境和定时同步状态才能设置准确的先验信息。因此在本方案中，需要预先依据多载波通信系统可能面临的信道场景和系统非理想同步状态进行模式分类，得到预先设定的不同的接收模式，每个接收模式下需要根据信道传输场景的信道参数和非理想同步状态下的同步误差参数计算每个接收模式的特定参数，该特定参数包含等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差，然后存储每个接收模式的特定参数。
S102、接收通信发射机发送的导频信号；
S103、对系统进行初始同步，获得粗同步校正后的导频接收信号；
在本实施例中，接收机接收导频信号后，需要对该导频信号进行初始同步操作，依据该初始同步操作对接收的导频信号进行校正，获得初始同步校正之后的导频接收信号。
S104、利用预先存储的不同接收模式所对应的特定参数，以及所述导频信号和所述导频接收信号，根据贝叶斯模式选择方式确定与每个接收模式所对应的后验概率，并将后验概率最大的接收模式作为当前工作模式；
S105、确定与所述当前工作模式对应的特定参数；所述特定参数为通过每个接收模式的信道参数和同步误差参数确定的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差；
具体的，将校正后的导频信号输入到预先存储的分类模型中，通过贝叶斯模式选择方法识别出当前工作模式；具体来说，该分类模型是预先根据信道模型的信道参数和同步误差参数划分的不同接收模式，是按照实际系统的复杂度决定模型划分的粒度。贝叶斯模式选择算法计算每种接收模式的对数似然函数，选择具有最大对数似然函数的接收模式为匹配模式，读取匹配模式的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差。
S106、根据所述等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差对信道响应进行线性最小均方误差估计，获得时域信道估计；
在本实施例中，确定当前工作模式后会读取与该当前工作模式对应的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差，然后接收机利用接收的导频以及获取的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差进行信道估计，应用线性最小均方误差估计算法，输出信道的时域响应估计；该等效频域干扰方差源于同步误差引起的子载波间干扰的干扰方差。
S107、将所述时域信道估计变换到频域，得到频域信道估计；
S108、利用所述频域信道估计和所述等效频域干扰方差进行软解调。
在本实施例中，将信道的时域响应估计变换到频域，得到信道频域响应估计；并利用该信道频域响应估计以及匹配接收模式中的等效频域干扰方差对信号进行软解调，获得用于译码的软信息。
可见，本发明实施例根据接收的导频信号来匹配当前的工作模式，从而可以得到近似的信道参数和同步误差信息，读取该工作模式对应的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差，并且通过等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差可以使得线性最小均方误差信道估计器适应不同的信道场景和残余同步误差，从而大大提升接收机在非理想同步和未知信道环境下的系统性能，可以适用于接收机信道剧烈变化、高速移动、接收机进入新的通信场景的情况。进而，接收模式分类是预先根据信道模型的特定参数和同步误差的状态进行划分的，并按照实际系统的复杂度决定模式划分的粒度，从而提升多载波系统在未知信道场景和非理想同步条件下的系统性能。
基于上述实施例，在本实施例中，对多载波系统进行接收模式的分类，计算并存储各类接收模式的特定参数，包括：
利用系统实际工作的物理传输场景中对应的信道参数、系统时频同步误差对信道的影响、时频同步误差造成的等效频域干扰的强度对接收模式进行分类；
确定与每个接收模式对应的信道参数和同步误差参数；
根据每个接收模式对应的信道参数和同步误差参数计算每个接收模式所对应的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差；
将每个接收模式所述对应的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差，作为对应接收模式的特定参数，并存储。其中，所述信道参数包括：信道多径功率延迟谱分布参数、最大时延扩展参数、通信标准中定义的信道模型参数这三种参数中的任意一者。
在本实施例中，以OFDM通信系统为例，提供了一种更为具体的实现方式。表1给出了一种根据信道模型的特定参数和同步误差状态划分工作模式的方法。在本实施例中，以信道参数最大时延扩展参数为例进行说明。表1综合考虑了信道多径时延扩展Lh，也即最大时延扩展参数，定时同步误差θ也即同步误差参数，根据Lh和θ对接收模式进行划分。其中θm表示粗同步后残留定时误差的最大值。Mκ，κ∈{I,II,...,XV}，表示第κ种接收模式。LCP表示OFDM系统循环前缀的长度。
表1
Figure GDA0003148349860000091
假设OFDM系统的子载波数为N，。在实际物理传输场景下信道多径时延扩展为Lh，认为系统设计可以保证Lh≤LCP+1。令第i个OFDM符号间隔内物理信道时域冲激响应为hi＝[hi(0)hi(1)…hi(Lh-1),0…0,0]T，其中hi(l),0≤l≤Lh-1表示第i个OFDM符号间隔内第l条路径的信道系数。为了反应信道的频率选择性特性，多径时延扩展被划分为：Lh＝LCP/4，Lh＝LCP/2，Lh＝LCP三种类型，分别代表短、中、长多径时延信道。同样的，定时同步误差可以直观地分成θ＞0，θ＝0，θ＜0三类。当θ≠0时，定时误差将导致等效信道冲激响应发生循环移位：
Figure GDA0003148349860000092
上式中
Figure GDA0003148349860000093
表示存在定时偏差θ时等效信道冲激响应的第l个系数，[·]N表示取模N的操作。定时同步误差还可能引入相邻OFDM符号之间的符号间干扰，为了考虑不同程度的符号间干扰产生的影响，本方案将定时同步误差进一步被划分为5种状态：θ＝-θm/2、θ＝-θm、θ＝0、θ＝θm/2、θ＝θm、，其中θm为粗同步后残留定时误差的最大值。将多径信道时延扩展类型与定时同步误差状态相组合，构成了一个包含15种接收模式的集合，将第κ种模式记作Mκ，其中κ∈{I,II,...,XV}，模式分类如表1所示。
对于第κ个接收模式Mκ，可以直接由表1读取第κ个接收模式Mκ对应的信道多径时延参数
Figure GDA0003148349860000097
和定时偏差θκ，根据
Figure GDA0003148349860000094
和θκ可以计算等效信道先验相关矢量rκ和等效频域干扰方差矢量
Figure GDA0003148349860000096
对于第κ个接收模式，等效信道先验相关矢量rκ记做：
Figure GDA0003148349860000095
其中
Figure GDA0003148349860000101
表示第κ个接收模式下原始物理信道的先验相关矢量，本实施例假设物理信道多径时延功率谱为指数衰减的，即
Figure GDA0003148349860000102
对于模式VII～IX，定时偏差θκ＝0，此时子载波间的正交性得以保存，等效频域干扰方差为零，即
Figure GDA00031483498600001011
κ∈{VII,VIII,IX}，其中
Figure GDA00031483498600001012
表示第κ个接收模式的频域子载波干扰矢量，0N表示N×1的零矢量。
对于模式κ∈{I,II,III,IV,V,VI}，θκ＜0，此时定时偏差会在当前OFDM符号引入下一个符号的干扰。第k个子载波上的频域干扰方差
Figure GDA00031483498600001013
可以计算为
Figure GDA0003148349860000103
其中，
Figure GDA0003148349860000104
表示频域发送数据符号的平均功率。
对于模式κ∈{X,XI,XII,XIII,XIV,XV}，定时偏差θκ＞0，此时存在两种情况。如果
Figure GDA0003148349860000105
定时偏差会在当前OFDM符号引入前一个符号的符号间干扰，此时第k个子载波的频域干扰方差
Figure GDA00031483498600001014
可以计算为
Figure GDA0003148349860000106
如果
Figure GDA0003148349860000107
定时偏差的影响可以完全转化为信道循环移位，OFDM符号的正交性得以保证，此时等效频域干扰方差为零，即
Figure GDA0003148349860000108
任取表1中的接收模式Mκ，预先存储的接收模式的特定参数
Figure GDA0003148349860000109
其中rκ为所述等效信道先验相关矢量，
Figure GDA00031483498600001010
为等效频域干扰方差矢量。
需要说明的是，本方案中不同接收模式的划分还可以扩展到通信信道的其他信道参数，例如，信道的均方根时延、频率同步误差等；划分的粒度取决于系统的精度要求和设备的复杂度开销，本发明对此不做具体限定。
基于上述实施例，参见图3，在本实施例中，提供另一种多载波系统的数据接收方法，包括：
S201、对多载波系统进行接收模式的分类，计算并存储各类接收模式的特定参数；
S202、接收通信发射机发送的导频信号；
S203、对系统进行初始同步，获得粗同步校正后的导频接收信号；
S204、利用预先存储的不同接收模式所对应的特定参数，以及所述导频信号和所述导频接收信号，根据贝叶斯模式选择方式确定与每个接收模式所对应的对数似然函数；
S205、对比每种接收模式的对数似然函数的数值，选取与数值最大的对数似然函数的接收模式作为当前工作模式。
具体的，本方案中的接收机端可采用贝叶斯模式选择方法，利用导频接收信号计算每种模式下的对数似然函数，选择对数似然函数最大的工作模式作为匹配的当前工作模式，并读取当前工作模式对应的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差矢量。
S206、确定与所述当前工作模式对应的特定参数；所述特定参数为通过每个接收模式的信道参数和同步误差参数确定的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差；
S207、根据所述等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差对信道响应进行线性最小均方误差估计，获得时域信道估计；
S208、将所述时域信道估计变换到频域，得到频域信道估计；
S209、利用所述频域信道估计、所述等效频域干扰方差以及高斯白噪声方差进行信号的软解调，将得到的对数似然比信息作为软解调的输出结果。
在本实施例中，通过具体公式描述确定接收模式来辅助接收处理过程，主要关注本方案中修正的信道估计算法和软解调算法。
本实施例中，OFDM系统采用梳状导频发射模式，在N个子载波中有NP个子载波用于信道估计和接收模式识别，ND个子载波用于传输数据符号。令导频子载波集合为
Figure GDA0003148349860000111
数据子载波集合为
Figure GDA0003148349860000112
第i个OFDM符号发送的导频信号用NP×NP的对角矩阵
Figure GDA0003148349860000113
表示，diag{·}表示对角矩阵符号，Xi(j),j∈JP表示第i个OFDM符号第j个子载波上发射的导频符号。考虑利用Ns个OFDM符号上的导频进行模式选择，由于系统存在θ的残余定时偏差，导频符号对应的导频接收信号
Figure GDA0003148349860000114
可以写成：
Figure GDA0003148349860000115
其中，
Figure GDA0003148349860000116
表示频域等效噪声，其中包含了信道引入的加性高斯白噪声和由于残余定时偏差引起的等效频域干扰。
Figure GDA0003148349860000121
表示第i个OFDM符号对应的N×1维定时偏差θ影响下的等效信道时域响应矢量。FP表示NP×N的FFT矩阵，它由N维FFT矩阵F的JP行构成。接收端利用Ns个OFDM符号的导频和导频接收信号进行接收模式选择，依据贝叶斯模式选择算法在表1所示的{I,II,…,XV}种接收模式中选择具有最大对数似然函数的模式
Figure GDA0003148349860000122
作为匹配模式，如下式所示：
Figure GDA0003148349860000123
上式中argmaxκ＝I,…,XV{}表示取使得大括号中表达式取最大值的κ。
Figure GDA0003148349860000124
其中Ξκ＝diag(rκ)表示从表1中读出的第κ个接收模式的等效信道先验相关矩阵，
Figure GDA0003148349860000125
表示第κ个接收模式下导频子载波处的等效频域噪声方差矩阵，该等效频域噪声方差中包含了等效频域干扰方差和加性高斯白噪声方差
Figure GDA0003148349860000126
两部分。
获得匹配模式
Figure GDA0003148349860000127
后，读取匹配接收模式中的特定参数
Figure GDA0003148349860000128
首先利用特定参数和线性最小均方误差准则估计获得时域信道估计
Figure GDA0003148349860000129
Figure GDA00031483498600001210
其中，
Figure GDA00031483498600001211
表示匹配模式
Figure GDA00031483498600001212
的等效信道先验自相关矩阵，
Figure GDA00031483498600001213
表示导频子载波上的等效频域噪声方差矩阵。获得等效信道时域信道估计之后，将其转化到频域。第k个子载波上的频域信道估计Hi(k)记做：
Figure GDA00031483498600001214
假设实施例中的OFDM系统采用PSK或QAM调制，星座图中每个符号对应mc个编码比特。第i个OFDM符号第k个数据子载波上的发送符号为Xi(k)，其对应的编码比特为[b(i,k)(1)，…，b(i,k)(mc)]，则第j个比特的对数似然比L(b(i,k)(j))可以表示为：
Figure GDA00031483498600001215
其中，
Figure GDA00031483498600001216
表示第k个数据子载波上的等效频域噪声方差，加性高斯白噪声方差为
Figure GDA00031483498600001217
同步误差引起的等效频域干扰方差为
Figure GDA00031483498600001218
Yi(k)表示第i个OFDM符号第k个数据子载波上的频域接收信号，
Figure GDA00031483498600001219
和
Figure GDA00031483498600001220
表示星座符号集合中对应第j个比特取+1和-1的符号子集。计算所得编码比特的对数似然比经过解交织后，用于接收机的信道译码，完成接收处理过程。
可见，本方案可以将接收模式的等效信道相关矢量和等效频域干扰方差存储在接收机中，以供接收机进行接收模式的选择，并利用其进行后续的信道估计和软解调。这种基于模式分类与模式智能选择的接收方法，能够使多载波无线通信系统接收机对无线信道环境具有智能识别的能力，适用于接收机高速移动、信道场景变化、接收机进入新的场景进行初始接入的情况。这些接收机可以是出于信道场景变化下的用户设备，也可以是需要接入系统中的用户设备。当然，接收机也可以是基站，当基站接收信号时也可以采用本发明提供的工作模式分类方法，本发明实施例对此不做限定。
下面对本发明实施例提供的接收装置进行介绍，下文描述的接收装置与上文描述的接收方法可以相互参照。
参见图4，本发明实施例提供的一种多载波系统的数据接收装置，包括：
接收模式确定模块110，用于对多载波系统进行接收模式的分类，计算并存储各类接收模式的特定参数；
导频信号接收模块120，用于接收通信发射机发送的导频信号；
粗同步模块130，用于对系统进行初始同步，获得粗同步校正后的导频接收信号；
当前工作模式确定模块140，用于利用预先存储的不同接收模式所对应的特定参数，以及所述导频信号和所述导频接收信号，根据贝叶斯模式选择方式确定与每个接收模式所对应的后验概率，并将后验概率最大的接收模式作为当前工作模式；
参数确定模块150，用于确定与所述当前工作模式对应的特定参数；所述特定参数为通过每个接收模式的信道参数和同步误差参数确定的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差；
时域信道估计确定模块160，用于根据所述等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差对信道响应进行线性最小均方误差估计，获得时域信道估计；
变换模块170，用于将所述时域信道估计变换到频域，得到频域信道估计；
软解调模块180，用于利用所述频域信道估计和所述等效频域干扰方差进行软解调。
其中，所述接收模式确定模块包括：
接收模式分类单元，用于利用系统实际工作的物理传输场景中对应的信道参数、系统时频同步误差对信道的影响、时频同步误差造成的等效频域干扰的强度对接收模式进行分类；
参数确定单元，用于确定与每个接收模式对应的信道参数和同步误差参数；
计算单元，用于根据每个接收模式对应的信道参数和同步误差参数计算每个接收模式所对应的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差；
存储单元，用于将每个接收模式所述对应的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差作为对应接收模式的特定参数，并存储。
其中，所述信道参数包括：信道多径功率延迟谱分布参数、最大时延扩展参数、通信标准中定义的信道模型参数这三种参数中的任意一者。
其中，所述当前工作模式确定模块包括：
对数似然函数确定单元，用于利用预先存储的不同接收模式所对应的特定参数，以及所述导频信号和所述导频接收信号，根据贝叶斯模式选择方式确定与每个接收模式所对应的对数似然函数；
工作模式确定单元，用于对比每种接收模式的对数似然函数的数值，选取与数值最大的对数似然函数的接收模式作为当前工作模式。
其中，所述软解调模块具体用于：利用所述频域信道估计、所述等效频域干扰方差以及高斯白噪声方差进行信号的软解调，将得到的对数似然比信息作为软解调的输出结果。
本发明实施例还公开一种多载波系统接收设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述实施例所述的多载波系统的数据接收方法的步骤。
可以理解的是，本方案中所述的多载波系统接收设备可以为接收机，该接收机可以包括：存储器、处理器、通信接口和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信。
本发明实施例还公开一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述实施例所述的多载波系统的数据接收方法的步骤。
其中，该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多载波系统的数据接收方法，其特征在于，包括：
对多载波系统进行接收模式的分类，计算并存储各类接收模式的特定参数；
接收通信发射机发送的导频信号；
对系统进行初始同步，获得粗同步校正后的导频接收信号；
利用预先存储的不同接收模式所对应的特定参数，以及所述导频信号和所述导频接收信号，根据贝叶斯模式选择方式确定与每个接收模式所对应的后验概率，并将后验概率最大的接收模式作为当前工作模式；
确定与所述当前工作模式对应的特定参数；所述特定参数为通过每个接收模式的信道参数和同步误差参数确定的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差；
根据所述等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差对信道响应进行线性最小均方误差估计，获得时域信道估计；
将所述时域信道估计变换到频域，得到频域信道估计；
利用所述频域信道估计和所述等效频域干扰方差进行软解调。
2.根据权利要求1所述的多载波系统的数据接收方法，其特征在于，对多载波系统进行接收模式的分类，计算并存储各类接收模式的特定参数，包括：
利用系统实际工作的物理传输场景中对应的信道参数、系统时频同步误差对信道的影响、时频同步误差造成的等效频域干扰的强度对接收模式进行分类；
确定与每个接收模式对应的信道参数和同步误差参数；
根据每个接收模式对应的信道参数和同步误差参数计算每个接收模式所对应的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差；
将每个接收模式所述对应的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差，作为对应接收模式的特定参数，并存储。
3.根据权利要求2所述的多载波系统的数据接收方法，其特征在于，所述信道参数包括：信道多径功率延迟谱分布参数、最大时延扩展参数、通信标准中定义的信道模型参数这三种参数中的任意一者。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的多载波系统的数据接收方法，其特征在于，所述利用预先存储的不同接收模式所对应的特定参数，以及所述导频信号和所述导频接收信号，根据贝叶斯模式选择方式确定与每个接收模式所对应的后验概率，并将后验概率最大的接收模式作为当前工作模式，包括：
利用预先存储的不同接收模式所对应的特定参数，以及所述导频信号和所述导频接收信号，根据贝叶斯模式选择方式确定与每个接收模式所对应的对数似然函数；
对比每种接收模式的对数似然函数的数值，选取与数值最大的对数似然函数的接收模式作为当前工作模式。
5.根据权利要求4所述的多载波系统的数据接收方法，其特征在于，所述利用所述频域信道估计和所述等效频域干扰方差进行软解调，包括：
利用所述频域信道估计、所述等效频域干扰方差以及高斯白噪声方差进行信号的软解调，将得到的对数似然比信息作为软解调的输出结果。
6.一种多载波系统的数据接收装置，其特征在于，包括：
接收模式确定模块，用于对多载波系统进行接收模式的分类，计算并存储各类接收模式的特定参数；
导频信号接收模块，用于接收通信发射机发送的导频信号；
粗同步模块，用于对系统进行初始同步，获得粗同步校正后的导频接收信号；
当前工作模式确定模块，用于利用预先存储的不同接收模式所对应的特定参数，以及所述导频信号和所述导频接收信号，根据贝叶斯模式选择方式确定与每个接收模式所对应的后验概率，并将后验概率最大的接收模式作为当前工作模式；
参数确定模块，用于确定与所述当前工作模式对应的特定参数；所述特定参数为通过每个接收模式的信道参数和同步误差参数确定的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差；
时域信道估计确定模块，用于根据所述等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差对信道响应进行线性最小均方误差估计，获得时域信道估计；
变换模块，用于将所述时域信道估计变换到频域，得到频域信道估计；
软解调模块，用于利用所述频域信道估计和所述等效频域干扰方差进行软解调。
7.根据权利要求6所述的多载波系统的数据接收装置，其特征在于，所述接收模式确定模块包括：
接收模式分类单元，用于利用系统实际工作的物理传输场景中对应的信道参数、系统时频同步误差对信道的影响、时频同步误差造成的等效频域干扰的强度对接收模式进行分类；
参数确定单元，用于确定与每个接收模式对应的信道参数和同步误差参数；
计算单元，用于根据每个接收模式对应的信道参数和同步误差参数计算每个接收模式所对应的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差；
存储单元，用于将每个接收模式所述对应的等效信道先验相关矢量和等效频域干扰方差作为对应接收模式的特定参数，并存储。
8.根据权利要求7所述的多载波系统的数据接收装置，其特征在于，所述信道参数包括：信道多径功率延迟谱分布参数、最大时延扩展参数、通信标准中定义的信道模型参数这三种参数中的任意一者。
9.一种多载波系统接收设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述多载波系统的数据接收方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述多载波系统的数据接收方法的步骤。
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