一种时域超奈奎斯特非正交传输导频设计方法技术

本发明专利技术涉及一种时域超奈奎斯特(FTN)非正交传输导频设计方法，包括以下步骤：步骤一：在发送数据前，在符号块前后选取两段周期为的数据块，将位于符号块前的数据块插入在该符号块的后面，将位于符号块后面的数据块插入到该符号块的前面；步骤二：在接收数据时，移除符号块前后两端周期为的数据块；步骤三：对符号块进行截断近似；步骤四：进行均方误差的分析，获得最优的导频。相比于现有技术，本发明专利技术通过采取将符号块前后各加长度为L的循环前缀(CP)，通过合理设置CP的周期，可以较好的抑制FTN引起的符号块间串扰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种导频设计方法，特别是一种时域超奈奎斯特非正交传输导频设计 方法。
技术介绍
近年来，基于超奈奎斯特（Faster-than-Nyquist, FTN)率的非正交传输方案研究 得到国内外学者的普遍关注。在同等带宽同等功率以及误码率的条件下，该方案可以提供 高于传统奈奎斯特正交传输的速率。与传统的采用正交脉冲或奈奎斯特线性调制相比， FTN方案的调制脉冲速率更快，这意味着单位时间内在时域将传输更多的数据。因此，FTN 传输方案在提供更高的传输效率同时不可避免的造成了更长的符号间干扰（Inter-symbol interference，ISI)，这使得接收器不得不采用复杂度更高的解调算法以便消除ISI污染。 然而，得益于半导体技术的快速发展，FTN传输技术成为一种新的可实施的方案。 目前，有关降低FTN传输的ISI方案主要集中在接收机的时域解调和均衡。然而， 这些方法仅对于加性高斯白噪声（AWGN)的信道情况下有效。相比之下，现有技术提出一种 采用了循环前缀（CP)和快速傅里叶变换（FFT)来跟踪ISI频域污染。相比而言，后者由于 在长散射信道（频率选择性衰落信道）情况下，具有更低的计算复杂度，使得其更吸引人。 然而，前者在接收端设计解调器或均衡器需要已知信道完全信息。 通常情况下，接收器获取信道信息最简单、最实用、最可靠的方法是采用导频信息 对信道进行估计。虽然在奈奎斯特（正交）传输中最优的导频设计最优化准则已获得国 内外学术界及工业界的广泛认可，但是，FTN非正交传输的信道估计及相应的最优导频设计 与传统正交传输不同，最主要的区别在于：非正交传输导致数据间产生码间串扰ISI，显著 的影响接收机解调及检测性能，导致现有奈奎斯特（正交）准则情况下的最优导频设计方 案不再适用。另一方面，根据前期研究表明，估计信道的质量与导频实验样本数成正比例关 系，即导频数量越多，信道估计效果越好。FTN环境下，如将ISI干扰与信道未知参数耦合， 将增加待估计未知参数的数量，导致系统传输需要更多的导频用于信道估计，无疑将显著 降低系统传输效率。 因此，FTN非正交传输环境下的导频设计有别与传统的正交环境，需要研究新的导 频设计方案。 对于时域FTN系统，数据信号经由时域加速因子a (〇〈 a〈1)加速，以小于原有周 期的速率进行传输，因此提升了系统的传输效率。传统正交传输系统，数据符号在满足耐奎 斯特率的前提下经调制滤波，调制后信号仍保持正交特性，即符号间不存在串扰。然而，FTN 非正交传输中，调制后的数据经时域加速后，不再满足耐奎斯特率（以超耐奎斯特率的速 率传输），其结果为，时域数据信息加速后传输效率提升的同时，原有调制波形（已调数据） 间的正交特性被破坏，引起符号间串扰ISI。从接收机接收到的数据来看，其表示形式为当 前周期的数据信息受到来自相邻多个符号的码间串扰。因此，传统的奈奎斯特正交传输环 境下的导频设计方案（包括导频图案设置，如梳状、块状导频，及相应的导频参数设置，如 导频调、功率、相位等）将无法直接扩展到时域FTN非正交传输，需要新的导频设计方案。
技术实现思路
本专利技术在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种时域超奈奎斯特非正交传输导 频设计方法。 本专利技术是通过以下的技术方案实现的：一种时域超奈奎斯特非正交传输导频设计 方法，包括以下步骤： 步骤一：在发送数据前，在符号块前后选取两段周期为LT的数据块，将位于符号 块前的数据块插入在该符号块的后面，将位于符号块后面的数据块插入到该符号块的前 面； 步骤二：在接收数据时，移除符号块前后两端周期为LT的数据块； 步骤三：对符号块进行截断近似； 步骤四：进行均方误差的分析，获得最优的导频。 作为本专利技术的进一步改进，所述周期LT中，所述常数LT大于符号块在多径衰落信 道传输中的最大路径数L。 作为本专利技术的进一步改进，所述步骤四中，通过最小二乘法估计得到信道估计的 均方误差，通过求解均方误差的最小值，从而获取相应的导频。 相比于现有技术，本专利技术通过提出了基于循环前缀的方法克服FTN引起的符号块 间串扰：相较传统的块传输，本专利技术采取将符号块前后各加长度为L的CP，通过合理设置CP 的周期，可以较好的抑制ISI引起的符号块间串扰。通过CP的设置，可以将ISI近似构造 成一个截断的循环移位矩阵，从而有利于接收机利用快速傅里叶变换进行解调。同时，通过 对符号块进行截断近似，可以有效抑制符号内的串扰。 为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本专利技术。 【附图说明】 图1是本专利技术的导频设计方法步骤流程图。 图2是基于CP的符号块传输不意图。 图3是加速因子和截断冗余参数V对模型误差的影响的对比图。 图4是不同的V值下信道的MSE随信噪比变化曲线图。 图5是不同的￥和P值下，信道的MSE随信噪比变化曲线图。 图6是利用不同导频进行信道估计的性能曲线图。 图7是在长时延信道估计中所需的导频比例示意图。 【具体实施方式】 请参阅图1，其为本专利技术的导频涉及方法的步骤流程图。本专利技术的时域超奈奎斯特 非正交传输导频设计方法，包括以下步骤： 步骤Sl :在发送数据前，在符号块前后选取两段周期为Z>的数据块，将位于符号 块前的数据块插入在该符号块的后面，将位于符号块后面的数据块插入到该符号块的前 面。其中，所述周期Zr中，所述常数r大于符号块在多径衰落信道传输中的最大路径数L。 步骤S2 :在接收数据时，移除符号块前后两端周期为rr的数据块； 步骤S3 :对符号块进行截断近似； 步骤S4 :进行均方误差的分析，获得最优的导频。具体的，在本实施例中，通过最 小二乘法估计得到信道估计的均方误差，通过求解均方误差的最小值，从而获取相应的导 频。 以下通过一个实例对本专利技术的时域超奈奎斯特非正交传输导频设计方法进行详 细说明。 第一、建立一个超奈奎斯特非正交信号。具体为： 不失一般的，以M点相移键控（MPSK)调制的无线通信系统发射机为例，获得周期 为Ttl的传输信号sn，Sn经过单位脉冲MO ( )调制，得到已调时域FTN信号x(t):本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时域超奈奎斯特非正交传输导频设计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：在发送数据前，在符号块前后选取两段周期为的数据块，将位于符号块前的数据块插入在该符号块的后面，将位于符号块后面的数据块插入到该符号块的前面；步骤二：在接收数据时，移除符号块前后两端周期为的数据块；步骤三：对符号块进行截断近似；步骤四：进行均方误差的分析，获得最优的导频。

【技术特征摘要】
1. 一种时域超奈奎斯特非正交传输导频设计方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤一：在发送数据前，在符号块前后选取两段周期为Zr的数据块，将位于符号块前 的数据块插入在该符号块的后面，将位于符号块后面的数据块插入到该符号块的前面； 步骤二：在接收数据时，移除符号块前后两端周期为Zr的数据块； 步骤三：对符号块进行截断近似； 步骤四：进行均方误差的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涵，高山，伍先达，王雪飞，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东;44