一种低维子空间OTFS信道估计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113852579A(43)申请公布日2021.12.28(21)申请号202111060675.1(22)申请日2021.09.10(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人刘光辉许思扬瞿辉洋徐福琛柏义阳朱树元刘博谦(74)专利代理机构电子科技大学专利中心51203代理人周刘英(51)Int.Cl.H04L27/26(2006.01)权利要求书1页说明书9页附图5页(54)发明名称一种低维子空间OTFS信道估计方法(57)摘要本发明公开了一种低维子空间信道估计方法，属于OTFS调制通信技术领域。本发明在时延‑多普勒域对信道进行建模，对连续多普勒扩展信道可以得到精确的等效信道响应。通过选取合适的时域基函数和ISFFT变换，得到一正交的DD域子空间，根据量化的建模误差大小，选取合适的子空间维度，在该子空间下由MMSE准则推导得到等效信道响应ECR在该空间下的投影系数，通过投影系数和DD域子空间基函数重构ECR。本发明与现有的方法对比，可以更精确地估计连续多普勒信道，并极大地减小计算复杂度。CN113852579ACN113852579A权利要求书1/1页1.一种低维子空间OTFS信道估计方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1：基于一组基函数构建时域正交子空间，在所述时域正交子空间下由基函数的线性组合和建模误差来表示信道脉冲响应CIR，将基函数由时延域通过傅里叶变换变到时延‑多普勒域，得到一组在时延—多普勒域的正交子空间，以将CIR转化为时延‑多普勒域上的等效信道响应ECR；基于给定OTFS传输模块大小、基函数形式，以及信号自相关矩阵，计算所有传播路径下的建模误差ζD，在建模误差ζD小于或等于指定阈值的前提下，确定子空间所需要的最小维数K及其对应的K个基函数bk；步骤2：将接收的导频数据yp表示为：yp＝Spc+χp+wp其中，Sp表示OTFS传输块上的导频信号和子空间基函数的kronecker积，χp和wp分别表示干扰和信号噪声，c表示投影系数；基于接收到的导频数据，根据yp＝Spc+χp+wp，对投影系数c进行求解处理，得到投影系数c的估计值根据重构时延‑多普勒域的ECR，其中，IL表示L维单位矩阵，L表示信道最大时延，矩阵B＝[a1,a2,...,aK]，ak表示基函数bk经傅里叶变换后的基函数，k＝1,2,…,K。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导频结构采用角落导频结构：导频被安插在传输块的四周，并在分别在时延域和多普勒域的导频和传输数据之间设置保护间隔。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在时延域，所述保护间隔的长度大于或等于L‑1；在多普勒域，所述保护间隔的长度大于其中，N表示OTFS传输块在多普勒域的大小，fd表示最大多普勒频移，Δf表示子载波间隔。4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，步骤2中，采用最小二乘系数对投影系数c进行求解。2CN113852579A说明书1/9页一种低维子空间OTFS信道估计方法技术领域[0001]本发明属于通信领域中的正交时频空间(Orthogonaltimefrequencyspace，OTFS)调制技术，具体涉及到一种低维子空间OTFS信道估计方法。背景技术[0002]相较于4G(第四代移动通信技术)，5G/B5G通信技术的服务对象从人与人通信，增加了人与物、物与物的通信，因此需要满足非常多样的应用场景的需求。作为最富有挑战性的通信场景之一，实现在高速移动环境下的可靠通信，如车联网、高速列车、无人机等，对丰富通信系统，实现范围更广的万物互联的物联网具有重大意义。目前的4G和5G通信系统使用的调制方式是正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)，由于OFDM子载波间间隔十分密集，因此，高速移动产生的多普勒频移会严重影响OFDM子载波间的正交性，对OFDM解调的准确性造成巨大挑战，严重影响OFDM系统的鲁棒性。为了提高高速移动环境下的无线传输性能，OTFS的调制方式被提出，OTFS调制不同于其他传统调制方案的一个关键特征是，OTFS在时延—多普勒域的维度(Delay‑Dopplerdomain，DDdomain)对信号进行建模，而在传统调制方案，例如OFDM中，信号在时频域中被建模。在DD域中发送信号的优点在于，在时频域变化十分剧烈的快速时变信道或存在高多普勒频移的信道，在DD域中观察信道响应表现几乎不变。对经过快速时变或高多普勒信道传输得到的信号进行解调，若发送端信号经由OTFS调制则可以极大地简化均衡器的设计，并降低快速时变信道中的信道估计开销。时变多径信道在D