一种基于先验时延信息的航空通信系统基扩展信道估计方法.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CN111786921A(43)申请公布日2020.10.16(21)申请号202010486290.0H04B7/185(2006.01)(22)申请日2020.06.01(71)申请人中国电子科技集团公司第七研究所地址510620广东省广州市海珠区新港中路381号29分箱申请人中山大学(72)发明人方树正赵磊张坤炎容琪龙江明刘为(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人张金福(51)Int.Cl.H04L27/26(2006.01)H04B17/336(2015.01)H04B17/391(2015.01)权利要求书4页说明书11页附图4页(54)发明名称一种基于先验时延信息的航空通信系统基扩展信道估计方法(57)摘要本发明公开了一种基于先验时延信息的航空通信系统基扩展信道估计方法，该方法如下：基于基扩展的时变信道估计模型将待估计的信道冲激响应表示为基函数与基系数的乘积，并进行向量化操作；之后经过傅里叶变换得到频域信道冲激响应矩阵H，并代入对时域接收信号进行傅里叶变换的公式中，得到新的接收信号；将其分解为导频部分和数据部分，并简化；根据简化得导频数据矩阵；综合所有观测区间，得到接收信号；对接收信号进行估计，得到信道估计；根据接收信号，利用先验时延信息估计信道时延，得到信道的可分辨多径数目，进而得到导频数据矩阵，再得到基函数系数矩阵；代入向量化操作后的估计模块，并解向量化得到信道冲激响应矩阵；最终得到信道冲激响应矩阵。本发明能克服超高速飞行带来的巨大多普勒频移，实现高速率CN111786921A数据传输。CN111786921A权利要求书1/4页1.一种基于先验时延信息的航空通信系统基扩展信道估计方法，其特征在于：所述估计方法包括以下步骤：S1：基于基扩展的时变信道估计模型BEM将待估计的每一径信道冲激响应都表示为基函数与基系数的乘积，并对该估计模型进行向量化操作；S2：将向量化操作的估计模型经过傅里叶变换得到频域信道冲激响应矩阵H，并代入对时域接收信号进行傅里叶变换的公式中，得到新的接收信号Y的表达式；S3：基于频域克罗内克冲激算法、观测区间，把新的接收信号Y的表达式分解为导频部分和数据部分，并进行简化；S4：根据简化后的接收信号表达式，直接得到关于可分辨多径数目L的导频数据矩阵；S5：综合所有观测区间，得到关于基函数系数矩阵g的接收信号；采用估计算法对基函数系数矩阵g进行估计，得到信道估计的表达式；S6：根据接收信号，利用先验时延信息估计信道时延，计算得到采样后估计的信道的可分辨多径数目代入步骤S4得到的导频数据矩阵，再根据步骤S5的信道估计表达式，得到基函数系数矩阵g；S7：将得到基函数系数矩阵g代入步骤S2中向量化操作后的估计模块，并解向量化得到只含LOS径和NLOS径的信道冲激响应矩阵S8：根据进行扩展获得完整的信道冲激响应矩阵完成信道估计。2.根据权利要求1所述的基于先验时延信息的航空通信系统基扩展信道估计方法，其特征在于：步骤S1，所述的BEM模型表示如下：假设在一个OFDM符号周期时间内，第l个信道抽头系数表示为N维的向量h(l)＝[h(0,l),h(1,l),...,h(N-1,l)]T，则BEM模型表示有h(l)＝Bg(l)+ε(l)(4)其中：B为N×(Q+1)的基系数矩阵，Q+1是基扩展的阶数；B＝[b0,b1,...,bQ]，其中bq＝T[bq(0),bq(1),....bq(N-1)]为N×1的正交基向量；g(l)是与之相对应的(Q+1)×1的基系数向量；ε(l)为基扩展模型误差矩阵。3.根据权利要求2所述的基于先验时延信息的航空通信系统基扩展信道估计方法，其特征在于：步骤S1，对所述估计模型进行向量化操作，具体如下：对L列时变信道抽头系数构成的信道响应矩阵h进行向量化，从而得到vec(h)＝[h(0,0),...,h(0,L-1),...,h(N-1,0),...,h(N-1,L-1)]T，相应地，对基系数矩阵g和误差矩阵ε进行向量化操作，可得到：其中，基系数向量为vec(g)＝[g(0,0),...,g(0,L-1),...,g(Q,0),...,g(Q,L-1)]T，误差向量vec(ε)＝[ε(0,0),...,ε(0,L-1),...,ε(Q,0),...,ε(Q,L-1)]T，表示克罗内克积。4.根据权利要求3所述的基于先验时延信息的航空通信系统基扩展信道估计方法，其特征在于：步骤S2，所述时域接收信号进行傅里叶变换的公式如下：Y＝HX+W(6)2CN111786921A权利要求书2/4页其中，H＝FHtFH是信道频域冲激响应矩阵，W＝Fwt，X表示发送的OFDM符号；式(5)中的每一个元素对