一种信道估计方法、系统、设备及可读存储介质技术方案

本申请提出了一种信道估计方法、系统、设备及可读存储介质。该方法包括：生成延时

【技术实现步骤摘要】
一种信道估计方法、系统、设备及可读存储介质


[0001]本申请涉及无线通信
，具体涉及一种信道估计方法、系统、设备及可读存储介质。

技术介绍

[0002]正交时频空(Orthogonal Time Frequency&Space，OTFS)技术是近年来出现的一种新型多载波调制技术，其原理主要是通过在延时
‑
多普勒(Delay
‑
Doppler，DD)域产生所需传输的数据符号，经过快速辛傅里叶逆变换将信号转换到时频域中，从而实现信号的时频域二维扩展，而接收端只需进行相反操作即可，以解决正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术在双选信道下受到频率选择性衰落干扰严重的问题，该技术能够在现有的OFDM系统基础上，通过添加预调制和对应的解调模块实现，因此具有较好的兼容性。
[0003]目前，高速移动环境下的无线通信系统仍是无线通信
中的一大研究热点，由于高速移动下无可避免会产生多径效应和多普勒效应，信道环境复杂且呈现动态变化，导致传统的信道估计算法表现较差，严重影响了信道估计性能。同时由于高速移动信道具有快时变特性，使得子载波间正交性遭到严重破坏，引入子载波间干扰(Inter Carrier Interference，ICI)也会导致信道估计性能大幅下降。
[0004]在构思及实现本申请过程中，专利技术人发现至少存在如下问题：常用的基于导频辅助的信道估计方法包括最小二乘(Least Squares，LS)、最小均方误差(Minimum Mean Square Error，MMSE)、线性最小均方误差(LinearMinimum Mean Square Error，LMMSE)等算法，其中LS算法忽略了噪声影响，存在较大干扰，而MMSE与LMMSE算法由于依赖大量的信道统计信息，计算量较大，且复杂度较高，恢复出来的时域信道不理想等因素，在实际应用中存在缺陷。
[0005]前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

技术实现思路

[0006]针对上述技术问题，本申请提供一种信道估计方法、系统、设备及可读存储介质，能够应用于OTFS系统且兼容OFDM系统，并有效提高信道估计方法的性能。
[0007]为解决上述技术问题，本申请提供一种信道估计方法，包括如下步骤：
[0008]随机生成延时
‑
多普勒域中的随机序列矩阵并进行星座图映射处理，得到目标数据符号矩阵；
[0009]通过快速辛傅里叶逆变换将所述延时
‑
多普勒域中的目标数据符号矩阵转换为时频域数据符号矩阵；
[0010]将导频矩阵插入至发射的所述时频域符号矩阵中，得到时频域发射端符号矩阵；
[0011]对所述时频域发射端符号矩阵进行快速傅里叶逆变换，得到时域发射信号矩阵后进行并串变换处理，形成串行的发射端符号序列；
[0012]经过瑞利衰落信道将所述串行的发射端符号序列发送至接收端后进行串并变换处理，得到接收端的时域接收矩阵并进行快速傅里叶变换，生成频域的接收信号矩阵；
[0013]采用基扩展模型对快速时变信道进行建模，根据还原得到的时域信道矩阵计算出信道估计后的接收信号，进行误符号率性能分析。
[0014]可选地，所述随机生成延时
‑
多普勒域中的随机序列矩阵并进行星座图映射处理，得到目标数据符号矩阵，具体包括：
[0015]随机生成一个N
a
×
N
b
维度的延时
‑
多普勒域中的随机序列矩阵
[0016]将所述随机序列矩阵映射至星座图，得到映射之后的目标数据符号矩阵。
[0017]可选地，所述通过快速辛傅里叶逆变换将所述延时
‑
多普勒域中的目标数据符号矩阵转换为时频域数据符号矩阵，具体包括：
[0018]通过第一公式将所述延时
‑
多普勒域中的目标数据符号矩阵转换为时频域数据符号矩阵；所述第一公式为
[0019][0020]其中，(
·
)
T
表示转置操作，(
·
)
H
表示共轭转置操作，表示离散傅里叶变换矩阵，fft(
·
)表示快速傅里叶变换操作，eye(N
b
)表示生成N
b
×
N
b
维的单位矩阵，sqrt表示对数据开平方根，表示离散傅里叶逆变换矩阵，x(c，d)|
C
×
N
为时频域数据符号矩阵。
[0021]可选地，所述将导频矩阵插入至发射的所述时频域符号矩阵中，得到时频域发射端符号矩阵，具体包括：
[0022]设置导频数目，生成初始导频矩阵；
[0023]对所述初始导频矩阵进行映射处理，得到导频矩阵；
[0024]将所述导频矩阵按行方式插入至发射的所述时频域符号矩阵中，得到时频域发射端符号矩阵。
[0025]可选地，所述对所述时频域发射端符号矩阵进行快速傅里叶逆变换，得到时域发射信号矩阵后进行并串变换处理，形成串行的发射端符号序列，具体包括：
[0026]对所述时频域发射端符号矩阵进行快速傅里叶变换，得到对应的时域发射信号矩阵；
[0027]设置循环前缀长度后，对所述时域发射信号矩阵增加循环前缀；
[0028]对增加循环前缀后的时域发射信号矩阵进行并串变换处理，形成串行的发射端符号序列，并将所述发射端符号序列加载至发射天线上。
[0029]可选地，所述经过瑞利衰落信道将所述串行的发射端符号序列发送至接收端后进行串并变换处理，得到接收端的时域接收矩阵并进行快速傅里叶变换，生成频域的接收信号矩阵，具体包括：
[0030]经过瑞利衰落信道将所述串行的发射端符号序列发送至接收端；
[0031]通过所述接收端对接收到的串行的发射端符号序列先后进行串并变换处理和去循环前缀处理，得到接收端的时域接收矩阵；
[0032]对所述时域接收矩阵进行快速傅里叶变换，生成频域的接收信号矩阵。
[0033]可选地，所述采用基扩展模型对快速时变信道进行建模，根据还原得到的时域信道矩阵计算出信道估计后的接收信号，进行误符号率性能分析，具体包括：
[0034]采用基扩展模型对快速时变信道进行建模，得到信道模型；
[0035]计算出基系数值后对所述基系数值进行LMMSE估计，得到估计值；
[0036]将所述估计值代入所述信道模型中，还原得到时域信道矩阵；
[0037]根据所述时域信道矩阵计算出频域信道矩阵；
[0038]消除所述频域信道矩阵的ICI，并通过单抽头均衡方式得到信道估计后的接收信号；
[0039]将所述接收信号还原为延时
‑
多普勒域接收信号后进行解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种信道估计方法，其特征在于，包括如下步骤：随机生成延时
‑
多普勒域中的随机序列矩阵并进行星座图映射处理，得到目标数据符号矩阵；通过快速辛傅里叶逆变换将所述延时
‑
多普勒域中的目标数据符号矩阵转换为时频域数据符号矩阵；将导频矩阵插入至发射的所述时频域符号矩阵中，得到时频域发射端符号矩阵；对所述时频域发射端符号矩阵进行快速傅里叶逆变换，得到时域发射信号矩阵后进行并串变换处理，形成串行的发射端符号序列；经过瑞利衰落信道将所述串行的发射端符号序列发送至接收端后进行串并变换处理，得到接收端的时域接收矩阵并进行快速傅里叶变换，生成频域的接收信号矩阵；采用基扩展模型对快速时变信道进行建模，根据还原得到的时域信道矩阵计算出信道估计后的接收信号，进行误符号率性能分析。2.根据权利要求1所述的信道估计方法，其特征在于，所述随机生成延时
‑
多普勒域中的随机序列矩阵并进行星座图映射处理，得到目标数据符号矩阵，具体包括：随机生成一个H
a
×
N
b
维度的延时
‑
多普勒域中的随机序列矩阵将所述随机序列矩阵映射至星座图，得到映射之后的目标数据符号矩阵。3.根据权利要求1所述的信道估计方法，其特征在于，所述通过快速辛傅里叶逆变换将所述延时
‑
多普勒域中的目标数据符号矩阵转换为时频域数据符号矩阵，具体包括：通过第一公式将所述延时
‑
多普勒域中的目标数据符号矩阵转换为时频域数据符号矩阵；所述第一公式为其中，(
·
)
T
表示转置操作，(
·
)
H
表示共轭转置操作，表示离散傅里叶变换矩阵，fft(
·
)表示快速傅里叶变换操作，eye(N
b
)表示生成N
b
×
N
b
维的单位矩阵，sqrt表示对数据开平方根，表示离散傅里叶逆变换矩阵，x(c，d)|
C
×
N
为时频域数据符号矩阵。4.根据权利要求1所述的信道估计方法，其特征在于，所述将导频矩阵插入至发射的所述时频域符号矩阵中，得到时频域发射端符号矩阵，具体包括：设置导频数目，生成初始导频矩阵；对所述初始导频矩阵进行映射处理，得到导频矩阵；将所述导频矩阵按行方式插入至发射的所述时频域符号矩阵中，得到时频域发射端符号矩阵。5.根据权利要求1所述的信道估计方法，其特征在于，所述对所述时频域发射端符号矩阵进行快速傅里叶逆变换，得到时域发射信号矩阵后进行并串变换处理，形成串行的发射端符号序列，具体包括：对所述时频域发射端符号矩阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪元法，秦帆，韦照川，孙希延，白杨，付文涛，梁维彬，贾茜子，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：