【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信和信道估计的，具体地，涉及一种基于压缩感知的叠加导频正交时频空信道估计方法及系统。
技术介绍
1、正交频分复用，英文原称orthogonal frequency division multiplexing，缩写为ofdm，以其频谱效率高，抗多径鲁棒性强等优势广泛应用于第四代和第五代移动通信系统，实际上是mcm multi-carrier modulation多载波调制的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰ici。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。
2、ofdm技术已经被广泛应用于广播式的音频和视频领域以及民用通信系统中，主要的应用包括：非对称的数字用户环路(adsl)、etsi标准的数字音频广播(dab)、数字视频广播(dvb)、高清晰度电视(hdtv)、无线局域网(wlan)等。
3、然而，从自动驾驶汽车到无人机、近地卫星、高铁，第六代移动通信系统在高速移动场景下的可靠通信面临着巨大的挑战——高速移动产生的多普勒扩展会严重影响ofdm的子载波正交性，从而导致通信性能下降。近年来，为了对抗高速移动场景下的高多普勒干扰，一种新的调制方案——正交时频空调制(otfs)引起广泛关注，但现有otf
4、在公开号为cn113612709a的中国专利文献中，公开了一种基于联合式放置正交时频空otfs导频的信道估计方法，包括：1、放置正交时频空otfs数据块导频以及保护间隔；2、对数据块进行逆辛傅利叶变换，再对该信号块进行海森堡变换，发送得到的时域信号；3、接收端接收到的正交时频空otfs数据块信号，进行阈值检测；4、提取超过阈值的接受端的数据块信号，计算天线信道系数。但该专利文献对发送端硬件设备要求过高，不利于实际系统的实用性，无法解决上述问题。
5、在公开号为cn115396263a的中国专利文献中，公开了一种otfs通信感知一体化信号目标参数估计方法。包括：步骤1，生成由发射天线发送的otfs通信感知一体化信号：步骤2，在一体化信号感知到目标后，由目标反射回波信号至通信感知一体化接收机：步骤3，进行下变频处理与otfs解调，获得dd域接收调制符号矩阵：步骤4，完成雷达信道与目标参数估计：步骤5，对otfs通信感知一体化信号目标参数估计的结果进行校准。但该专利文献在峰值旁瓣比和雷达图像信噪比的感知性能方面不够准确，因此同样无法解决上述问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于压缩感知的叠加导频正交时频空信道估计方法及系统。
2、根据本专利技术提供的一种基于压缩感知的叠加导频正交时频空信道估计方法，包括：
3、步骤s1：在时延-多普勒域上生成随机数据符号和导频符号，将两者叠加得到叠加信号；
4、步骤s2：将叠加信号在发送端转换为发射信号，经过时延-多普勒域信道后转换为时延-多普勒域接收信号；
5、步骤s3：根据时延-多普勒域信道的特性和感知矩阵的特性建立压缩感知模型；
6、步骤s4：在接收端消除导频信号对数据符号的干扰后，进行数据符号的检测。
7、优选的，所述步骤s1包括以下子步骤：
8、步骤s1.1：在时延-多普勒域上生成随机时延-多普勒4-qam数据符号和复高斯导频符号；
9、步骤s1.2：设信道最大时延扩展为lmax，将导频符号与前lmax列和最后(lmax-1)列数据符号叠加。
10、优选的，所述步骤s2包括以下子步骤：
11、步骤s2.1：将叠加信号在发送端通过快速辛傅里叶逆变换转换为时频域发送信号；
12、步骤s2.2：对时频域发送信号通过海森堡变换转换为时域发送信号；
13、步骤s2.3：对时域发送信号经过时延-多普勒域信道后转换为时域接收信号；
14、步骤s2.4：对时域接收信号通过魏格纳变换转换为时频域接收信号；
15、步骤s2.5：对时频域接收信号通过快速傅里叶辛变换转为时延-多普勒域接收信号。
16、优选的，所述步骤s4包括以下子步骤：
17、步骤s4.1：在接收端利用迭代正交匹配追踪算法消除导频信号对数据符号的干扰；
18、步骤s4.2：通过消息传递算法进行数据符号的检测。
19、优选的，所述步骤s1.1包括：生成4-qam时延-多普勒域数据符号xd(k，l)；其中，k＝0，1...n-1，l＝0，1...m-1；m和n分别是子载波数和符号数；所述步骤s1.2包括：设信道最大时延扩展为lmax，在一帧的前lmax列和后(lmax-1)列插入复高斯导频信号xp(k，l)，最终发送信号表示为：
20、
21、优选的，所述步骤s2.1包括：将叠加的延时一多普勒域符号进行反辛有限傅里叶变换并映射到时频域：
22、
23、其中，xtf表示时频域发送信号，j2＝-1，n＝0，1...n-1，m＝0，1...m-1；
24、所述步骤s2.2包括：将二维时频域符号进行海森堡变换，得到基带时域传输信号：
25、
26、在每个数据帧的时域信号中插入循环前缀；
27、其中，gtx(t)使用矩形发射并接收脉冲，为发射端脉冲波形；子载波带宽δf＝15khz，符号持续时间t＝1/δf，且tδf＝1；
28、所述步骤s2.3包括：在延迟多普勒域中用抽头模型表示多径时变信道：
29、
30、其中，p为多径数，hi表示与第i条路径相关的复信道增益；τi表示与第i条路径相关的延迟；vi表示与第i条路径相关的多普勒频移；
31、整数延迟和整数多普勒表示为：
32、
33、式中，li表示相应的时延抽头；ki表示相应的多普勒抽头；
34、时域发送信号通过信道后，接收端去除循环前缀；接收机接收到的时域信号表示为：
35、r(t)＝∫∫h(τ，v)ej2πv(t-τ)s(t-τ)dτdv+w(t)；
36、式中，w(t)为高斯白噪声；
37、所述步骤s2.5包括：将时频域接收信号进行傅里叶辛变换映射回延迟多普勒域，经进一步的信道估计和符号检测处理后，得到otfs发射信号与接收信号在时延-多普勒域中的等价表达式：
38、
39、式中，w[k，l]为高斯白噪声；[]m为模m运算；[]n为模n运算；
40、矩形脉冲的双正交性引起的附加相移αi[k，l]本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于压缩感知的叠加导频正交时频空信道估计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于压缩感知的叠加导频正交时频空信道估计方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下子步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于压缩感知的叠加导频正交时频空信道估计方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下子步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于压缩感知的叠加导频正交时频空信道估计方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下子步骤：
5.根据权利要求2所述的一种基于压缩感知的叠加导频正交时频空信道估计方法，其特征在于，所述步骤S1.1包括：生成4-QAM时延-多普勒域数据符号xd(k,l)；其中，k＝0,1…N-1,l＝0,1…M-1；M和N分别是子载波数和符号数；所述步骤S1.2包括：设信道最大时延扩展为lmax，在一帧的前lmax列和后(lmax-1)列插入复高斯导频信号xp(k,l)，最终发送信号表示为：
6.根据权利要求3所述的一种基于压缩感知的叠加导频正交时频空信道估计方法，其特征在于，所述步骤S2.1包括：将叠加的延时-多普
7.根据权利要求1所述的一种基于压缩感知的叠加导频正交时频空信道估计方法，其特征在于，所述步骤S3包括：接收符号为发送符号与信道响应2D圆周卷积的结果，表达式为：
8.根据权利要求4所述的一种基于压缩感知的叠加导频正交时频空信道估计方法，其特征在于，所述步骤S4.1包括：OTFS信号在时延-多普勒域的信号表达式为：
9.一种基于压缩感知的叠加导频正交时频空信道估计系统，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的一种基于压缩感知的叠加导频正交时频空信道估计系统，其特征在于，所述模块M1包括以下子模块：
...【技术特征摘要】
1.一种基于压缩感知的叠加导频正交时频空信道估计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于压缩感知的叠加导频正交时频空信道估计方法，其特征在于，所述步骤s1包括以下子步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于压缩感知的叠加导频正交时频空信道估计方法，其特征在于，所述步骤s2包括以下子步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于压缩感知的叠加导频正交时频空信道估计方法，其特征在于，所述步骤s4包括以下子步骤：
5.根据权利要求2所述的一种基于压缩感知的叠加导频正交时频空信道估计方法，其特征在于，所述步骤s1.1包括：生成4-qam时延-多普勒域数据符号xd(k,l)；其中，k＝0,1…n-1,l＝0,1…m-1；m和n分别是子载波数和符号数；所述步骤s1.2包括：设信道最大时延扩展为lmax，在一帧的前lmax列和后(lmax-1)列...
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