一种移动水声OTFS通信稀疏信道估计方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114785644A(43)申请公布日2022.07.22(21)申请号202210545161.3(22)申请日2022.05.19(71)申请人江苏科技大学地址212003江苏省镇江市京口区梦溪路2号(72)发明人张友文郭晓晨黄福朋郑威王彪(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204专利代理师柏尚春(51)Int.Cl.H04L25/02(2006.01)H04B13/02(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种移动水声OTFS通信稀疏信道估计方法(57)摘要本发明公开了一种移动水声OTFS通信稀疏信道估计方法，包括以下步骤：在水声OTFS系统的发射端，信息比特流a经过1/2码率的递归系统卷积码编码，得到编码比特向量b；编码比特向量b经过随机交织器交织得到交织编码后的向量c；c经过分组并得到符号向量x，x经过串并转换得到二维待调制K行L列的数据矩阵X,矩阵中的元素用x(k,l)表示；然后对数据矩阵进行逆辛傅里叶反变换得到X(n,m)，然后通过海森堡变换得到时域发射信号x(t)，最后经过调制搬到指定的发射频带，经过水声换能器发射出去。本发明使用MMP算法进行二维稀疏时延‑多普勒信道参数的估计，提高了通信系统的通信性能。CN114785644ACN114785644A权利要求书1/2页1.一种移动水声OTFS通信稀疏信道估计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在水声OTFS系统的发射端，信息比特流a经过1/2码率的递归系统卷积码编码，得到编码比特向量b；编码比特向量b经过随机交织器交织得到交织编码后的向量c；c经过分组并得到符号向量x，x经过串并转换得到二维待调制K行L列的数据矩阵X,矩阵中的元素用x(k,l)表示；然后对数据矩阵进行逆辛傅里叶反变换得到X(n,m)，然后通过海森堡变换得到时域发射信号x(t)，最后发射信号经过调制搬到指定的发射频带，经过水声换能器发射出去；(2)步骤(1)产生的发射信号经过时变双扩水声信道后到达接收水听器，在接收端，在经过帧同步，解调，降采样之后，接收通带信号转换成符号率基带信号y(t)，y(t)首先经过魏格纳变换得到Y(n,m)，随后经过辛傅里叶变换得到y(k,l)；(3)提取导频符号，通过多路径匹配追踪算法进行稀疏二维时延‑多普勒信道的估计；(4)利用估计到的信道对接收信号进行均衡，然后对均衡的信号进行解调、译码，最终得到发射信号的估计信息比特流2.根据权利要求1所述的一种移动水声OTFS通信稀疏信道估计方法，其特征在于，步骤(1)具体为，在发射端，将M×N个信息数据符号摆放至时延‑多普勒域信号网格中，其中时延域中有M行数据，多普勒域中有N行数据；通过逆辛傅里叶反变换将时延‑多普勒域信号变换到时频域X(n,m)，即时频域信号经过海森堡变换后成为时域信号x(t)。3.根据权利要求1所述的一种移动水声OTFS通信稀疏信道估计方法，其特征在于，步骤(2)具体为，发射信号经过时变双扩水声信道后，在接收端，时域接收信号y(t)由维格纳变换成为时频域信号Y(n,m)，经过辛傅里叶变换处理解调得到时延‑多普勒域的数据y(k,l)，即由水声OTFS通信系统调制与解调相关变换，可得经过水声信道的OTFS系统输入输出关系为其中，Q为水声多途信道的数目，M为子载波的个数，N为一帧符号的个数；n＝(k‑βq)N表示(k‑βq‑n)能被N整除时k的取值，m＝(l‑αq)M表示(l‑αp‑m)能被M整除时l的取值，g[k,l]表示时延多普勒域中的噪声，表示信道幅度增益；信道增益hq为其中τq＝αq/MΔf，vq＝βq/NT，τq表示时延量，vq表示多普勒频移量；基于水声OTFS通信系统的输入输出关系，得到导频输入输出关系，即yp＝Xphp+gP2CN114785644A权利要求书2/2页其中，yp为导频信号接收向量，大小为MpNp×1；hp为信道增益向量，大小为MpNp×1；gp是MpNp×1大小的噪声向量；Mp为最大时延离散量αmax+1，Np为最大多普勒频移离散量βmax+1，路径数Q≤MpNp；由于分辨率的不同，这里多普勒频移离散量和时延离散量所有组合的数量为MpNp的一部分；Xp为导频符号矩阵，大小为MpNp×MpNp。4.根据权利要求3所述的一种移动水声OTFS通信稀疏信道估计方法，其特征在于，Xp的第j列(j＝k+Npl，j＝0,1,…MpNp‑1)表示为当路径数量Q＝MpNp时，矩阵Xp是具有循环块的块循环矩阵，Xp具有Mp个循环块，每个循环块的大小为Np×Np，通过循环移位以形成块循环矩阵。5.根据权利要求1所述的一种移动水声OTFS通信稀疏信道估计方法，其特征在于，步骤(3)中，在稀疏