【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于衛星通信，尤其涉及一種導頻高效的超奈奎斯特系統信道估計方法。
技術介紹
1、隨著5g到6g的演進，發展空天地一體化信息網絡已成為未來通信網絡建設的必然方向，非地面網絡作為星地融合通信的主流技術，在空天地通信系統一體化進程中發揮著舉足輕重的作用。所考慮的非地面網絡技術聚焦于高效的衛星通信，旨在實現全球范圍內的無縫連接，推動6g愿景的實現。根據第三代合作伙伴計劃，現有的衛星通信系統難以應對饋電鏈路上海量數據傳輸的壓力，亟需提升容量和頻譜效率，以實現高速數據傳輸。
2、因此，無需額外帶寬和天線就可提升容量和頻譜效率的超奈奎斯特技術獲得了通信領域的關注。但由于違反了奈奎斯特準則，使得超奈奎斯特系統引入了碼間干擾。此外，空天地一體化信息網絡依靠低軌衛星通信實現，而低軌衛星通信面臨頻率選擇性衰落信道，不可避免的引入了多徑干擾。因而，獲取精確的信道狀態信息對于消除多徑干擾至關重要。
3、為此，眾多消除碼間干擾和信道估計的方案被開發，包括均衡方案和線性預編碼方案。shinya?sugiura等人利用基于最小均方誤差準則的軟判決頻域均衡技術，并提出半盲迭代聯合頻域信道估計和數據檢測算法，利用頻域均衡算法進行信道估計。隨后，北京理工大學的吳楠等人提出了一種基于廣義近似消息傳遞的頻域聯合信道估計與譯碼算法，該算法在沒有循環前綴和導頻的情況下可以將有色噪聲的自相關矩陣近似為循環矩陣，降低了計算復雜度。通過將碼間干擾和多徑干擾分開處理，成都電子科技大學文山在其發表論文“joint?precoding?and?pre-
4、上述所提到的算法均利用均衡技術估計信道狀態信息，這會導致接收端噪聲增強。而線性預編碼技術在發射機對干擾矩陣做部分抵消處理，有效緩解了噪聲放大現象。因此，西安電子科技大學李強在其發表論文“joint?channel?estimation?and?precodingfor?faster-than-nyquist?signaling”(ieee?transactions?on?vehicular?technology，2020，13139-13147)中提出利用預編碼技術進行信道估計，該算法利用循環前綴避免了塊間干擾，在碼間干擾較輕微的情況下獲得了令人滿意的信道估計均方誤差。但隨著碼間干擾嚴重，其信道估計均方誤差會急劇惡化。
5、上述所提到的信道估計算法主要存在兩大缺點：一是額外開銷較大(包括導頻開銷)；二是在嚴重碼間干擾情況下，信道估計的均方誤差性能較差。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本專利技術提出了一種導頻高效的超奈奎斯特系統信道估計方法，以較低的導頻開銷實現更低的信道估計均方誤差，以解決上述現有技術存在的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供了一種導頻高效的超奈奎斯特系統信道估計方法，包括：
3、獲取預編碼矩陣和解碼矩陣；獲取傳輸導頻塊，使用預編碼矩陣對傳輸導頻塊進行預編碼；
4、獲取發送符號塊，根據所述預編碼后的傳輸導頻塊和發送符號塊，得到傳輸幀；
5、對傳輸幀進行基帶成形，并對基帶成形后的傳輸幀在信道上進行傳輸，將傳輸接收的傳輸幀進行匹配濾波和下采樣，得到下采樣后的傳輸導頻塊；
6、通過解碼矩陣對下采樣后的傳輸導頻塊進行解碼，得到信道狀態信息。
7、可選的，獲取預編碼矩陣和解碼矩陣的過程包括：
8、獲取碼間干擾矩陣，根據所述碼間干擾矩陣的對角矩陣和傅里葉變換矩陣，生成預編碼矩陣，并根據所述碼間干擾矩陣的對角矩陣、傅里葉變換矩陣和傳輸導頻塊，生成解碼矩陣。
9、可選的，對所述預編碼后的傳輸導頻塊和發送符號塊合并進行成幀操作，得到傳輸幀。
10、可選的，利用循環卷積對傳輸幀進行基帶成形，其中，對傳輸幀進行基帶成形之后包括：對基帶成形后的傳輸幀加入循環前綴，其中所述循環前綴添加在基帶成形后的傳輸幀中的傳輸導頻塊之前；對加入循環前綴的傳輸幀在信道上進行傳輸，對傳輸接收的傳輸幀去除循環前綴后進行匹配濾波和下采樣。
11、可選的，獲取用于表征信道傳輸的循環信道矩陣，其中，下采樣后的傳輸導頻塊與傅里葉變換矩陣、循環信道矩陣、碼間干擾矩陣的對角矩陣、傳輸導頻塊及有色噪聲相關聯。
12、可選的，所述循環信道矩陣中包含有不同的信道抽頭系數。
13、可選的，對下采樣后的傳輸導頻塊進行解碼的過程包括：
14、
15、其中，是估計出的信道狀態信息，h是理想信道狀態信息，n為高斯白噪聲，qv表示傅里葉變換矩陣，b表示解碼矩陣，yk表示下采樣后的傳輸導頻塊，v表示傳輸導頻塊的長度，diag表示對角矩陣構造函數，pk代表第k個傳輸導頻塊，(·)*代表共軛運算。
16、可選的，所述碼間干擾矩陣包括超奈奎斯特系統的碼間干擾因子。
17、與現有技術相比，本專利技術具有如下優點和技術效果：
18、本專利技術中，使用循環卷積替代超奈奎斯特傳輸系統的線性卷積，構建循環超奈奎斯特傳輸系統，本專利技術提出一種導頻高效的超奈奎斯特系統信道估計方法。通過獲取傳輸導頻塊的循環碼間干擾矩陣，構造出預編碼矩陣和解碼矩陣，并對傳輸導頻塊進行預編碼操作。然后將預編碼后的傳輸導頻塊和發送符合塊合并構建傳輸幀，且在經過頻率選擇性衰落信道之前加入循環前綴作為保護間隔。當傳輸幀經過信道、匹配濾波和下采后，便可取出傳輸導頻塊，利用解碼矩陣對下采樣后的傳輸導頻塊進行解碼操作，從而估計出信道狀態信息，提高了估計精度，保證了信號檢測的可靠實現。
19、同時由于現有的信道估計技術為了避免符號塊間干擾，一個傳輸幀會需要較多的導頻塊數量以及較多的循環前綴才能進行傳輸。而本專利技術由于引入循環卷積進行基帶成形，循環卷積自身就可以避免符號塊間干擾，從而減少了導頻塊和循環前綴的數量。本專利技術的一個傳輸幀在基帶成形時只需要一個導頻塊；而本專利技術中所需要循環前綴也只需要一個。因此額外開銷(包括導頻開銷)低。
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1.一種導頻高效的超奈奎斯特系統信道估計方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，
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6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，
8.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，
【技術特征摘要】
1.一種導頻高效的超奈奎斯特系統信道估計方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李強，王妍，黃禹睿，汪康杰，孫天祥，
申請(專利權)人：安徽大學，
類型：發明
國別省市：
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