CN116743530A - 基于数据辅助的otsm系统信道估计方法、介质及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信技术领域,具体提供一种基于数据辅助的OTSM系统信道估计方法、介质及装置,所述OTSM系统信道估计方法包括:在OTSM系统的发射端通过时延‑序列、时延‑时间映射以及导频的插入构造序列s并发射信号;在OTSM系统的接收端通过信道估计、符号检测、数据辅助信道估计的迭代检测,得到最终的比特信息。本发明通过使用检测的数据信道信息,反馈更新系统的信道信息用于迭代检测,经过数值仿真计算证明可以有效地提高信道估计精度,从而进一步降低系统误码率。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,具体而言,涉及一种基于数据辅助的OTSM(OrthogonalTime Sequency Multiplexing Modulation)系统信道估计方法。
背景技术
OFDM(Orthogonal frequency division multiplexing)是一种部署在4G和5G移动通信系统中的物理层调制方案。在终端高速移动的场景下,由于多普勒效应的影响,OFDM系统性能严重下降。在快速时变信道下,一种新型的正交时频控调制OTFS(Orthogonaltime frequency space modulation)系统表现良好,是一种鲁棒性很强的新调制技术。OTFS在延迟多普勒域放置信息符号传输,这种传输方式有利于系统对抗时变信道特性,但其调制复杂度较高,不利于实际使用。
OTSM系统是一种新型的基于时域酉基函数的一种多路复用预编码单载波调制技术。类似于OTFS系统,OTSM在时间序列域放置信息传输,采用沃尔什-哈达玛变换WHT(Walsh-Hadmard Transfrom)传输。在相近性能下,OTSM较OTFS有更低的调制复杂度,不需要复杂的乘法运算,是一种节能的调制方案。
对于OTSM系统信道估计方法的研究,Thaj等人提供了一种嵌入式导频的辅助信道估计方法,该方法将导频嵌入在时间-序列域传输,使用时域内插提供了一定精度的初始信道估计信息,然而对于快速时变信道,信道信息的精确程度将严重影响系统的误码性能。
发明内容
本发明旨在提供一种基于数据辅助的OTSM系统信道估计方法、介质及装置,以提高OTSM系统的信道估计精度和降低系统的误码率。
本发明提供的一种基于数据辅助的OTSM系统信道估计方法,包括:
发射端执行步骤1~步骤5:
步骤1,构造信息矩阵和全零填充矩阵/>,并合并为m行n列的时延-序列矩阵;
步骤2:将时延-序列矩阵进行n点沃尔什-哈达玛变换,得到m行n列的时延-时间矩阵/>,其中,/>为沃尔什-哈达玛矩阵,/>表示矩阵相乘;
步骤3:产生导频序列,p i表示导频序列的第i个元素;将导频序列/>插入在时延-时间矩阵/>的第m-l max行得到待转换矩阵/>;其中,l max为OTSM系统中信道的时延拓展长度;
步骤4:将步骤3中插入导频后的待转换矩阵并串转换为m×n行1列的序列s;
步骤5:添加循环前缀,将序列s的最后l max+1个比特复制并添加在序列s前面,最后经过发射端天线发射信号;
接收端执行步骤6~步骤10:
步骤6:根据已知的导频序列计算出初始信道估计值/>,其中,/>为导频对应位置的接收信号;利用初始信道估计值/>使用线性内插的方法计算出完整的初始信道信息/>;
步骤7:首先,将步骤6中估计出的完整的初始信道信息输入检测器,由检测器解调出数据比特后将数据比特映射为M阶QAM星座点;其次,按照步骤1和步骤2恢复出时延-时间矩阵,最后将恢复的时延-时间矩阵转换为串行序列/>;
步骤8:首先使用接收信号r和步骤7恢复出的串行序列,计算出非导频位置的数据信道信息/>,其中,/>为步骤6中估计出的完整的初始信道信息,/>为信号的模,gap为设置的门限值;
步骤9:将步骤6产生的初始信道估计值在非导频位置的值用数据信道信息/>替换,得到待处理信道信息/>,然后使用DFT降噪滤去待处理信道信息/>的噪声,得到降噪后的信道估计信息/>;
步骤10:将降噪后的信道估计信息再次输入步骤7的检测器中进行检测,得到更新的解调信息/>,迭代重复步骤7~10若干次,得到最终的比特信息。
进一步的,步骤1包括如下子步骤:
对于OTSM系统,信道的时延拓展长度记为l max,首先,产生2l max+1行n列的全零填充矩阵;
其次,将信息符号经过M阶QAM调制后串并转换为m-2l max-1行n列的信息矩阵,其中,/>表示矩阵的转置,第i行信息表示为,/>表示第i行信息的第j个元素;
最后将信息矩阵和全零填充矩阵/>合并为m行n列的时延-序列矩阵/>。
进一步的,步骤5中经过发射端天线发射信号时,OTSM系统中发射信号的传输模型表示为r=hs+w,其中,h表示时域的信道信息,r表示接收信号,w表示均值为0且方差为的高斯噪声。
进一步的,步骤9中,使用DFT降噪滤去待处理信道信息的噪声的方法为:计算待处理信道信息/>的傅里叶变换,表示为/>,将/>的低频点置零后计算傅里叶逆变换,得到降噪后的信道估计信息/>。
本发明还提供一种计算机终端存储介质,存储有计算机终端可执行指令,所述计算机终端可执行指令用于执行上述的基于数据辅助的OTSM系统信道估计方法。
本发明还提供一种计算装置,包括:
至少一个处理器;以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行上述的基于数据辅助的OTSM系统信道估计方法。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
本发明通过使用检测的数据信道信息,反馈更新系统的信道信息用于迭代检测,经过数值仿真计算证明可以有效地提高信道估计精度,从而进一步降低系统误码率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为本发明实施例中OTSM系统发射端的时延-序列、时延-时间映射方式以及导频的插入方式示意图。
图2为本发明实施例中OTSM系统接收端处理过程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
实施例
本实例采用单径瑞利信道,则最大时延拓展长度l max=0,为简化表示,取m=n=4,采用调制阶数M为4的QAM调制。本实施例提出一种基于数据辅助的OTSM系统信道估计方法,包括如下步骤:
如图1所示,发射端执行步骤1~步骤5:
步骤1:首先产生2l max+1=1行4列的全零填充矩阵,其次产生经过4阶QAM调制的m-2l max-1=3行4列的信息矩阵/>,最后将全零填充矩阵/>和信息矩阵/>合并为4行4列的时延-序列矩阵/>。
步骤2:将时延-序列矩阵进行4点沃尔什-哈达玛变换,得到4行4列的时延-时间矩阵/>,其中:
,/>
d ij为时延-时间矩阵中第i行第j列的元素;
步骤3:产生导频序列,将导频序列/>插入时延-时间矩阵/>的第4行,则待转换矩阵表示为/>。
步骤4:将待转换矩阵并串转换为序列/>;
步骤5:添加循环前缀,将序列s的最后个比特复制添加在序列s前面,表示为,然后经过发射端天线发射信号。
如图2所示,发射端执行步骤6~步骤10:
步骤6:根据已知的导频序列计算出初始信道估计值/>,其中,/>为导频对应位置的接收信号。利用初始信道估计值/>使用线性内插的方法计算出完整的初始信道信息/>;
步骤7:首先,将步骤6中估计出的完整的初始信道信息输入检测器,由检测器解调出数据比特后将数据比特映射为4阶QAM星座点;其次,按照步骤1和步骤2恢复出时延-时间矩阵,最后将恢复的时延-时间矩阵转换为串行序列/>;
步骤8:首先使用接收信号r和步骤7恢复出的串行序列,计算出非导频位置的数据信道信息/>,其中,/>为步骤6中估计出的完整的的初始信道信息,/>为信号的模,gap为设置的门限值;
步骤9:将步骤6产生的初始信道估计值在非导频位置的值用数据信道信息/>替换,得到待处理信道信息/>,然后使用DFT降噪滤去待处理信道信息/>的噪声;具体方法为计算待处理信道信息/>的傅里叶变换,表示为/>,将/>的低频点置零后计算傅里叶逆变换,得到降噪后的信道估计信息/>;
步骤10:将降噪后的信道估计信息再次输入步骤7的检测器中进行检测,得到更新的解调信息/>,迭代重复步骤7~10若干次,得到最终的比特信息。
此外,在一些实施例中,提出一种计算机终端存储介质,存储有计算机终端可执行指令,所述计算机终端可执行指令用于执行如前文实施例所述的基于数据辅助的OTSM系统信道估计方法。计算机存储介质的示例包括磁性存储介质(例如,软盘、硬盘等)、光学记录介质(例如,CD-ROM、DVD等)或存储器,如存储卡、ROM或RAM等。计算机存储介质也可以分布在网络连接的计算机系统上,例如是应用程序的商店。
此外,在一些实施例中,提出一种计算装置,包括:至少一个处理器;以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行如前文实施例所述的基于数据辅助的OTSM系统信道估计方法。计算装置的示例包括PC机、平板电脑、智能手机或PDA等。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于数据辅助的OTSM系统信道估计方法,其特征在于,包括:
发射端执行步骤1~步骤5:
步骤1,构造信息矩阵和全零填充矩阵/>,并合并为m行n列的时延-序列矩阵;
步骤2:将时延-序列矩阵进行n点沃尔什-哈达玛变换,得到m行n列的时延-时间矩阵,其中,/>为沃尔什-哈达玛矩阵,/>表示矩阵相乘;
步骤3:产生导频序列,/>表示导频序列的第i个元素;将导频序列插入在时延-时间矩阵/>的第m-l max行得到待转换矩阵/>;其中,l max为OTSM系统中信道的时延拓展长度;
步骤4:将步骤3中插入导频后的待转换矩阵并串转换为m×n行1列的序列s;
步骤5:添加循环前缀,将序列s的最后l max+1个比特复制并添加在序列s前面,最后经过发射端天线发射信号;
接收端执行步骤6~步骤10:
步骤6:根据已知的导频序列计算出初始信道估计值/>,其中,/>为导频/>对应位置的接收信号;利用初始信道估计值/>使用线性内插的方法计算出完整的初始信道信息/>;
步骤7:首先,将步骤6中估计出的完整的初始信道信息输入检测器,由检测器解调出数据比特后将数据比特映射为M阶QAM星座点;其次,按照步骤1和步骤2恢复出时延-时间矩阵,最后将恢复的时延-时间矩阵转换为串行序列/>;
步骤8:首先使用接收信号r和步骤7恢复出的串行序列,计算出非导频位置的数据信道信息/>,其中,/>为步骤6中估计出的完整的初始信道信息,/>为信号的模,gap为设置的门限值;
步骤9:将步骤6产生的初始信道估计值在非导频位置的值用数据信道信息/>替换,得到待处理信道信息/>,然后使用DFT降噪滤去待处理信道信息/>的噪声,得到降噪后的信道估计信息/>;
步骤10:将降噪后的信道估计信息再次输入步骤7的检测器中进行检测,得到更新的解调信息/>,迭代重复步骤7~10若干次,得到最终的比特信息。
2.根据权利要求1所述的基于数据辅助的OTSM系统信道估计方法,其特征在于,步骤1包括如下子步骤:
对于OTSM系统,信道的时延拓展长度记为l max,首先,产生2l max+1行n列的全零填充矩阵;
其次,将信息符号经过M阶QAM调制后串并转换为m-2l max-1行n列的信息矩阵,其中,/>表示矩阵的转置,第i行信息表示为,/>表示第i行信息的第j个元素;
最后将信息矩阵和全零填充矩阵/>合并为m行n列的时延-序列矩阵/>。
3.根据权利要求2所述的基于数据辅助的OTSM系统信道估计方法,其特征在于,步骤5中经过发射端天线发射信号时,OTSM系统中发射信号的传输模型表示为r=hs+w,其中,h表示时域的信道信息,r表示接收信号,w表示均值为0且方差为的高斯噪声。
4.根据权利要求1所述的基于数据辅助的OTSM系统信道估计方法,其特征在于,步骤9中,使用DFT降噪滤去待处理信道信息的噪声的方法为:计算待处理信道信息/>的傅里叶变换,表示为/>,将/>的低频点置零后计算傅里叶逆变换,得到降噪后的信道估计信息。
5.一种计算机终端存储介质,存储有计算机终端可执行指令,其特征在于,所述计算机终端可执行指令用于执行如权利要求1-4中任一权利要求所述的基于数据辅助的OTSM系统信道估计方法。
6.一种计算装置,其特征在于,包括:
至少一个处理器;以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1-4中任一权利要求所述的基于数据辅助的OTSM系统信道估计方法。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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