【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種聯(lián)合時(shí)頻雙選信道(DoublySelectiveChannels,DSCs)估計(jì)與超奈奎斯特信號(hào)(Faster-than-NyquistSignaling，F(xiàn)TNS)檢測(cè)方法，屬于通信系統(tǒng)中的迭代接收機(jī)設(shè)計(jì)
技術(shù)介紹
超奈奎斯特(FTN)技術(shù)是第五代(5G)蜂窩系統(tǒng)為提高頻譜效率擬采用的關(guān)鍵性技術(shù)。FTN技術(shù)通過(guò)選取合適的時(shí)域波形，在保持功率譜密度不變的條件下，用超過(guò)奈奎斯特(Nyquist)速率的傳輸速率傳輸碼元，以引入符號(hào)間干擾為代價(jià)獲取頻譜效率的提升。針對(duì)FTNS通過(guò)加性高斯白噪聲(AWGN)信道的信號(hào)檢測(cè)問(wèn)題，已有大量研究分別從時(shí)域和頻域信號(hào)處理的角度出發(fā)，提出了具有不同復(fù)雜度和誤碼率(BitErrorRate，BER)性能的FTNS檢測(cè)算法。隨著人們對(duì)“移動(dòng)性”需求的不斷增長(zhǎng)，由多徑和多普勒效應(yīng)引起的時(shí)間和頻率雙選擇性衰落對(duì)無(wú)線傳輸?shù)挠绊懺絹?lái)越顯著，因此，F(xiàn)TN系統(tǒng)中的最佳接收機(jī)必須進(jìn)行聯(lián)合時(shí)頻雙選信道估計(jì)和FTNS檢測(cè)。考慮到FTNS和DSCs引入的符號(hào)間干擾(Inter-symbolInterference，ISI)深度長(zhǎng)達(dá)數(shù)十、數(shù)百個(gè)符號(hào)間隔，時(shí)域均衡算法的復(fù)雜度高，不利于實(shí)際應(yīng)用；而頻域均衡算法需要插入大量的循環(huán)前綴以消除由時(shí)變衰落信道對(duì)FTNS檢測(cè)帶來(lái)的影響。此外，F(xiàn)TNS引入了不可避免的色噪聲問(wèn)題，接收機(jī)需要通過(guò)對(duì)色噪聲過(guò)程進(jìn)行合理建模分析，以減小色噪聲對(duì)FTNS檢測(cè)的干擾。與本專利技術(shù)相關(guān)的文章有以下兩篇，下文將分別對(duì)其進(jìn)行分析：文章(1)：《WirelessCommunicationsLetters》...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種聯(lián)合時(shí)頻雙選信道估計(jì)與超奈奎斯特信號(hào)檢測(cè)方法，簡(jiǎn)稱本方法；依托于如下系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱本系統(tǒng)，是一個(gè)FTNS通過(guò)雙選信道傳輸?shù)木幋a系統(tǒng)，包括SISO均衡器和SISO譯碼器；在發(fā)送端，經(jīng)過(guò)編碼調(diào)制后的數(shù)據(jù)符號(hào)s＝[s0,...,sK?1]T通過(guò)發(fā)送濾波器ht(t)后，以τT為發(fā)送符號(hào)周期進(jìn)行傳輸，其中T為滿足無(wú)符號(hào)間干擾的符號(hào)周期，τ為壓縮因子；調(diào)制后的波形通過(guò)雙選信道h(t)進(jìn)行傳輸，其特征在于：核心思想為：將傳輸數(shù)據(jù)塊分為若干個(gè)子數(shù)據(jù)塊，并假設(shè)在一個(gè)子數(shù)據(jù)塊內(nèi)信道系數(shù)不變，采用一階自回歸(Autoregressive，AR)模型對(duì)不同子數(shù)據(jù)塊間信道的變化進(jìn)行建模，充分利用時(shí)變信道的統(tǒng)計(jì)特性，借助前向?后向(Forward?Backward，F(xiàn)B)算法提高信道估計(jì)性能；構(gòu)建合理的頻域子系統(tǒng)模型以同時(shí)考慮由無(wú)CP引入的子數(shù)據(jù)塊之間的干擾和由FTNS引入的色噪聲干擾；進(jìn)一步基于此頻域子系統(tǒng)模型，利用VB方法得到信道系數(shù)和數(shù)據(jù)符號(hào)的近似后驗(yàn)概率密度函數(shù)(Probability?Density?Function，PDF)，并迭代更新這些PDF的參數(shù)。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種聯(lián)合時(shí)頻雙選信道估計(jì)與超奈奎斯特信號(hào)檢測(cè)方法，簡(jiǎn)稱本方法；依托于如下系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱本系統(tǒng)，是一個(gè)FTNS通過(guò)雙選信道傳輸?shù)木幋a系統(tǒng)，包括SISO均衡器和SISO譯碼器；在發(fā)送端，經(jīng)過(guò)編碼調(diào)制后的數(shù)據(jù)符號(hào)s＝[s0,...,sK-1]T通過(guò)發(fā)送濾波器ht(t)后，以τT為發(fā)送符號(hào)周期進(jìn)行傳輸，其中T為滿足無(wú)符號(hào)間干擾的符號(hào)周期，τ為壓縮因子；調(diào)制后的波形通過(guò)雙選信道h(t)進(jìn)行傳輸，其特征在于：核心思想為：將傳輸數(shù)據(jù)塊分為若干個(gè)子數(shù)據(jù)塊，并假設(shè)在一個(gè)子數(shù)據(jù)塊內(nèi)信道系數(shù)不變，采用一階自回歸(Autoregressive，AR)模型對(duì)不同子數(shù)據(jù)塊間信道的變化進(jìn)行建模，充分利用時(shí)變信道的統(tǒng)計(jì)特性，借助前向-后向(Forward-Backward，F(xiàn)B)算法提高信道估計(jì)性能；構(gòu)建合理的頻域子系統(tǒng)模型以同時(shí)考慮由無(wú)CP引入的子數(shù)據(jù)塊之間的干擾和由FTNS引入的色噪聲干擾；進(jìn)一步基于此頻域子系統(tǒng)模型，利用VB方法得到信道系數(shù)和數(shù)據(jù)符號(hào)的近似后驗(yàn)概率密度函數(shù)(ProbabilityDensityFunction，PDF)，并迭代更新這些PDF的參數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)合時(shí)頻雙選信道估計(jì)與超奈奎斯特信號(hào)檢測(cè)方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟1，發(fā)射端發(fā)送信號(hào)，在接收端經(jīng)匹配濾波后，經(jīng)符號(hào)速率采樣，得到采樣序列；步驟2，構(gòu)建頻域子系統(tǒng)模型，并近似求得色噪聲和子數(shù)據(jù)塊間干擾的統(tǒng)計(jì)特性；步驟3，利用VB方法，得到一個(gè)子數(shù)據(jù)塊內(nèi)的信道系數(shù)的近似后驗(yàn)概率密度函數(shù)：步驟4，構(gòu)建一階自回歸模型，并通過(guò)前向-后向算法更新信道系數(shù)估計(jì)：步驟5，計(jì)算后驗(yàn)概率密度函數(shù)的更新式：步驟6，更新與色噪聲干擾和子數(shù)據(jù)塊間干擾有關(guān)的信息；至此，從步驟1到步驟6，完成了一種聯(lián)合時(shí)頻雙選信道估計(jì)與超奈奎斯特信號(hào)檢測(cè)方法。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種聯(lián)合時(shí)頻雙選信道估計(jì)與超奈奎斯特信號(hào)檢測(cè)方法，其特征在于：步驟1中，采樣序列，記為r[k]，k＝0,...,K-1；將數(shù)據(jù)符號(hào)s分為P個(gè)長(zhǎng)度為M的子數(shù)據(jù)塊，即K＝PM，P為正整數(shù)，滿足M≥L-1，其中L＝Lh+Lg-1，Lg＝2ν+1，Lh為信道記憶深度，Lg為FTNS引入的ISI長(zhǎng)度，ν的取值由τ決定，τ是超奈奎斯特的壓縮因子；記第p個(gè)子數(shù)據(jù)塊為sp＝[spM,...,s(p+1)M-1]T，sp經(jīng)歷的DSCs系數(shù)為FTNS引入的ISI系數(shù)為g＝[g[-ν],...,g[ν]]T，其中g(shù)[n]＝g(nτT)，g(t)＝(hrht)(t)，sp對(duì)應(yīng)的第p個(gè)接收子數(shù)據(jù)塊為rp:＝[rpM,...,rpM+N-1]T，N＝M+L-1；則第p個(gè)子系統(tǒng)模型的時(shí)域表達(dá)如公式(1)所示：其中，和分別為第p-1個(gè)子數(shù)據(jù)塊和第p+1個(gè)個(gè)子數(shù)據(jù)塊對(duì)當(dāng)前子第p個(gè)數(shù)據(jù)塊的干擾；v′p為第p個(gè)數(shù)據(jù)塊的色噪聲矢量，其自相關(guān)矩陣為4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種聯(lián)合時(shí)頻雙選信道估計(jì)與超奈奎斯特信號(hào)檢測(cè)方法，其特征在于：步驟2中為了利用頻域均衡的低復(fù)雜度特性，將hp、g和sp分別進(jìn)行后補(bǔ)零得到N維矢量，由此式(1)中的線性卷積計(jì)算可轉(zhuǎn)換為圓周卷積計(jì)算，進(jìn)而得到如下頻域子系統(tǒng)模型：其中，yp為接收子數(shù)據(jù)塊rp的頻域表示，其計(jì)算式為yp＝FNrp，cp為DSCs系數(shù)hp后補(bǔ)零的頻域表示，其計(jì)算式為⊙代表圓周卷積；g為FTN引入的ISI系數(shù)g后補(bǔ)零的頻域表示，其計(jì)算式為tp為sp后補(bǔ)零的頻域表示，其表達(dá)式為tp＝FNT3sp＝FNsp；和wp′分別為干擾項(xiàng)和v′p的頻域表示，其計(jì)算式分別為wp′＝FNv′p；T1，T2和T3分別為對(duì)hp，g，和sp進(jìn)行后補(bǔ)零計(jì)算的矩陣，表達(dá)式分別為T3＝[IM0M×(N-M)]T，IM為M維單位矩陣，0M×N為M×N維零矩陣，F(xiàn)N為離散傅里葉變換(DiscreteFourierTransform，DFT)矩陣，其第(m,n)個(gè)元素為N-1/2e-j2π(m-1)(n-1)，記則wp的均值矢量和協(xié)方差矩陣...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：武楠，施巧霖，王華，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11
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