【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通信，更进一步涉及无线通信中的一种基于零插值正交化分块的零填充正交时频空zp-otfs(zero padding-orthogonal time frequencyspace)系统符号并行检测方法。本专利技术可用于低复杂度情况下从zp-otfs系统接收信号中并行地检测出发送数据帧中的数据符号。
技术介绍
1、正交频分复用ofdm(orthogonal frequency division multiplexing)技术已广泛的应用于4g、5g以及各种wi fi无线网络中，但是在高移动性场景下，ofdm系统的子载波会产生严重的频率偏移，从而造成严重的载波间干扰，影响了ofdm通信系统的性能。otfs技术被提出用于避免高移动性场景中多普勒效应造成的载波间干扰。otfs技术将信息符号放在时不变的时延-多普勒dd(delay-doppler)域传输，使得所有信息符号都经历几乎相同的、变化缓慢的稀疏信道，可以有效解决高移动性场景带来的挑战。因此，otfs技术被视为未来6g中的新范式之一。zp-otfs系统通过在otfs系统的发送符号矩阵中填充连续的零符号，简化了otfs系统的输入输出关系，以此可以设计低复杂度的信号检测算法。零填充区域可以放置导频符号进行信道估计，而不会产生额外的开销。
2、p.raviteja,emanuele viterbo等人在其发表的论文“interferencecancellation and iterative detection for orthogonal time frequen
3、西安电子科技大学在其申请的专利文献“基于接收符号分块的otfs系统符号检测方法”(专利申请号cn 202110907051.2，申请公布号cn 113660061 a)中公开了一种基于接收符号分块的otfs系统符号检测方法。该方法根据接收符号的组成发送符号中是否有同一个符号的原则，将接收符号矩阵分成多个接收符号块，减少了单次检测所使用的接收符号数量，从而降低了检测的复杂度。该方法存在的不足之处是，分块过程需要根据接收符号与发送符号的连接关系进行遍历，符号连接关系由信道的时延、多普勒和路径数量决定，最差的情况下首次遍历会经过所有符号，与未分块检测用到的接收符号个数相同，无法降低检测的复杂度，尤其是在信道的路径数量较多的情况下。该专利所提出的方法应用场景存在局限性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种基于零插值正交化分块的zp-otfs系统符号并行检测方法，旨在解决现有技术otfs通信系统中符号检测方法复杂度过高，接收端符号检测用时长，以及低复杂度分块检测方法应用场景存在局限性的问题。
2、实现本专利技术目的的思路是，本专利技术通过图最小割算法对zp-otfs信道矩阵进行分块，使得每个子块中包含较少的接收符号和发送符号，可以同时对不同子块中发送符号进行检测。对子块中的接收符号检测仅需用到子块对应的接收符号和子矩阵，与对完整的otfs帧进行检测相比，同时分块检测单次用到的接收符号个数更少，信道子矩阵维度更低，从而使得本专利技术降低了复杂度。解决了现有的otfs系统符号检测算法的复杂度高的问题。本专利技术通过在zp-otfs发送符号矩阵中插入零符号，断开部分接收符号与发送符号之间的连接，使得所有无法通过遍历发送符号与接收符号后分块的信道，可以通过图最小割算法分割成为相互正交的子块，并且不会影响误码率性能。从图论的角度来看，现有的分块方法是通过将非连通图拆分成子图从而确保分块之间的正交性，而无法处理实际信道多为全连通图的情况。本专利技术通过在发送符号矩阵中插零，等效为删除全连通图中的部分边，将全连通图转化为非连通图，从而完成正交化分块。解决了现有的otfs分块检测方法的局限性。
3、实现本专利技术目的的具体方案包括如下步骤：
4、步骤1，zp-otfs系统发送端根据信道的时延和多普勒构造图模型，对图模型使用广度优先遍历算法，将信道矩阵预分割为两个子图；
5、步骤2，使用图的最小割算法，调整每个子图中的顶点，得到图模型的最小割；
6、步骤3，将每个子图多次分割，直到分割后的子图总数数为i＝2k，k为分割次数，并确保i小于图模型的直径，将完成分割的子图转化为分块矩阵；
7、步骤4，根据分块矩阵中的重叠列在发送符号矩阵中插入零符号，在其余位置放置信息符号后，得到预处理后的发送符号矩阵；
8、步骤5，发送端在发送数据矩阵中放置完信息符号后，将发送数据矩阵转换为时域信号，通过天线发送时域信号；
9、步骤6，zp-otfs系统接收端接收到来自发送端的时域信号，将时域信号转换为接收符号向量；
10、步骤7，接收端将时域信号转换为接收向量后，采用与步骤1、步骤2、步骤3相同的方法将信道矩阵转化为相互正交的分块矩阵；
11、步骤8，同时对每个正交子块进行消息传递检测，获得发送符号的估计值。
12、本专利技术与现有的技术相比具有以下优点：
13、第一，本专利技术通过图最小割算法对zp-otfs信道矩阵进行分块，使得每个子块中包含较少的接收符号和发送符号，可以同时对不同子块中发送符号进行检测，克服了现有的otfs系统符号检测算法的复杂度高的问题，使得本专利技术对单个块的检测具有更低的复杂度，极大地缩短了符号检测用时，更有利于otfs系统实现高移动性场景下的低时延、高稳定性通信。
14、第二，本专利技术通过在zp-otfs发送符号矩阵中插入零符号，断开部分接收符号与发送符号之间的连接，使得所有无法通过遍历发送符号与接收符号后分块的信道，可以通过图最小割算法分割成为相互正交的子块，并且不会影响误码率性能，克服了现有的otfs分块检测方法的局限性，使得本专利技术具有更广泛的使用场景，更有利于otfs系统在多种多样高移动性场景下的应用。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于零插值正交化分块的ZP-OTFS系统符号并行检测方法，其特征在于，使用图的最小割算法，调整每个子图中的顶点，得到图模型的最小割；通过在ZP-OTFS发送符号矩阵中插入零符号，断开部分接收符号与发送符号之间的连接，同时对不同子块中发送符号进行检测；该检测方法的步骤包括如下：
2.根据权利要求1所述的基于零插值正交化分块的ZP-OTFS系统符号并行检测方法，其特征在于，步骤1中所述的构造图模型是指：ZP-OTFS系统发送端以信道矩阵每一行对应的接收符号为一个顶点，将信道矩阵每一列中所有非零元素对应顶点的连接作为一条超边，将全部顶点和超边构成的超图。
3.根据权利要求2所述的基于零插值正交化分块的ZP-OTFS系统符号并行检测方法，其特征在于，步骤1中所述的广度优先遍历算法，将信道矩阵预分割为两个子图指的是：构造一个队列，将第一行对应顶点作为初始顶点添加到队列中，设置索引为1，将索引位置对应顶点的相邻顶点添加到队列后再将索引值加1，将更新后索引位置对应顶点的相邻顶点添加到队列中，并保证队列中的顶点不重复，直至所有顶点都被添加到队列中，将队列中的顶点平
4.根据权利要求1所述的基于零插值正交化分块的ZP-OTFS系统符号并行检测方法，其特征在于，步骤2中所述的图的最小割算法过程如下：计算两个子图中任意一个子图所有顶点移动到另一个子图时两个子图中割网的减少值，将减少值最大的顶点移动到另一个子图中，采用相同的方法遍历其余顶点得到每个顶点新的减少值，移动新的减少值最大的顶点，直至所有顶点被移动，将所有移动过程中累计减少值最大的两个子图作为图模型的最小割。
5.根据权利要求1所述的基于零插值正交化分块的ZP-OTFS系统符号并行检测方法，其特征在于，步骤3中所述的分块矩阵是指：由j个子矩阵组成的分块矩阵，每一个子矩阵对应一个子图，即j＝i，子矩阵之间存在重叠的列，表示两个子图中的割网。
6.根据权利要求1所述的基于零插值正交化分块的ZP-OTFS系统符号并行检测方法，其特征在于，步骤4中所述的根据分块矩阵中的重叠列在发送符号矩阵中插入零符号步骤为：
7.根据权利要求5所述的基于零插值正交化分块的ZP-OTFS系统符号并行检测方法，其特征在于，步骤8中所述的同时对每个正交子块进行消息传递检测是指，接收机将j个正交子块建立为j个独立的因子图，正交子块对应接收符号表示观测节点，正交子块对应发送符号表示变量节点，正交子块表示观测节点与变量节点之间的连接关系，接收机同时对j个子块中的发送符号进行检测，每个因子图中观测节点与变量节点之间传递的消息互不影响。
...【技术特征摘要】
1.一种基于零插值正交化分块的zp-otfs系统符号并行检测方法，其特征在于，使用图的最小割算法，调整每个子图中的顶点，得到图模型的最小割；通过在zp-otfs发送符号矩阵中插入零符号，断开部分接收符号与发送符号之间的连接，同时对不同子块中发送符号进行检测；该检测方法的步骤包括如下：
2.根据权利要求1所述的基于零插值正交化分块的zp-otfs系统符号并行检测方法，其特征在于，步骤1中所述的构造图模型是指：zp-otfs系统发送端以信道矩阵每一行对应的接收符号为一个顶点，将信道矩阵每一列中所有非零元素对应顶点的连接作为一条超边，将全部顶点和超边构成的超图。
3.根据权利要求2所述的基于零插值正交化分块的zp-otfs系统符号并行检测方法，其特征在于，步骤1中所述的广度优先遍历算法，将信道矩阵预分割为两个子图指的是：构造一个队列，将第一行对应顶点作为初始顶点添加到队列中，设置索引为1，将索引位置对应顶点的相邻顶点添加到队列后再将索引值加1，将更新后索引位置对应顶点的相邻顶点添加到队列中，并保证队列中的顶点不重复，直至所有顶点都被添加到队列中，将队列中的顶点平均地分割为两个队列，每一个队列中的顶点和连接顶点的超边构成一个子图。
4.根据权利要求1所述的基于零插值正交化分块的zp-otfs系统符号并行检测方法，其...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。