基于信道稀疏度检测的正交多载波多普勒估计计算方法.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CN110808928A(43)申请公布日2020.02.18(21)申请号201911051678.1(22)申请日2019.10.31(71)申请人苏州桑泰海洋仪器研发有限责任公司地址215000江苏省苏州市工业园区星湖街218号C4楼101室(72)发明人王巍钱斌毕坤(74)专利代理机构北京律谱知识产权代理事务所(普通合伙)11457代理人黄云铎(51)Int.Cl.H04L25/02(2006.01)H04L27/26(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图5页(54)发明名称基于信道稀疏度检测的正交多载波多普勒估计计算方法(57)摘要本发明提供了一种基于信道稀疏度检测的正交多载波多普勒估计计算方法包括以下步骤：S1，获取通过水声信道的OFDM信号；S2，对接收信号进行不同多普勒参数的重采样，获取多个多普勒搜索因子补偿后的解调导频向量样本；S3，对解调导频向量各个样本分别进行稀疏信道重建，计算各个样本匹配后的信道时域冲激响应；S4，选择稀疏度最大的样本信道对应的多普勒搜索因子作为最优压缩感知重采样因子，获取多普勒估计值。本发明采用算法的解调导频向量zi,γ是直接利用多普勒因子补偿后进行FFT产生的，不考虑插值影响，zi,γ不存在偏差；多普勒估计精度与多普勒搜索的步长与现有技术相比步长越小，本发明中多普勒估计的精度越高。CN110808928ACN110808928A权利要求书1/2页1.一种基于信道稀疏度检测的正交多载波多普勒估计计算方法，其特征在于，所述计算方法包括以下步骤：S1，在接收端获取通过水声信道的OFDM信号；S2，在接收端以多普勒因子λi对接收信号进行重采样，获取I个多普勒搜索因子补偿后的解调导频向量,其中I为多普勒最大搜索个数；S3，基于压缩感知的匹配追踪算法，对I个并行重采样后的解调导频向量进行稀疏信道重建，并计算每个经过匹配后的信道时域冲激响应；S4，计算各信道时域冲激响应稀疏度，选择稀疏度最大的信道所对应的多普勒搜索因子作为最优压缩感知重采样因子，获取多普勒估计值。2.根据权利要求1所述的多普勒估计计算方法，其特征在于，在步骤S2中，在接收端以多普勒因子λi对接收信号进行重采样，第m个子载波的FFT输出：3.根据权利要求2所述的多普勒估计计算方法，其特征在于，在步骤S2中，所述zi(m)在所述通过水声信道的OFDM信号模型下写作：zi(m)写作作经过并行重采样后的第i个多普勒搜索因子补偿下的解调子载波向量zi＝T[zi(0),zi(1),…,zi(N-1)]；利用导频位置向量γ和解调子载波向量zi，得到解调导频向量zi,γ＝[zi(γ1),zi(γ2),…,zi(γk)]。4.根据权利要求1所述的多普勒估计计算方法，其特征在于，在步骤S3中，建立将载波间干扰视为噪声的信道感知模型，并假设OFDM符号里面导频的位置为：γ＝[γ1,γ2,…,γk]，则第i个多普勒搜索因子补偿下的解调导频向量可写作：zi,γ＝Hi,γdγ+η其中，dγ为导频向量，Hi,γ是信道；定义为第i个多普勒搜索因子补偿，导频位置为γ条件下的信道估计值，通过基于压缩感知的匹配追踪算法对信道Hi,γ进行重建。5.根据权利要求4所述的多普勒估计计算方法，其特征在于，在步骤S3中，所述对信道Hi,γ进行重建包括以下步骤：S31，构建大小为k×L的过完备字典矩阵Ψ，由原子φ构成；S32，令令W为空集，χ为空集；其中R是残差信号，W是加权因子存储向量，χ是原子在过完备集中的位置向量；S33，在过完备集Ψ中寻找与残差信号R内积最大的原子，计算其加权因子wl：2CN110808928A权利要求书2/2页其中，φj是第j次从字典Ψ中选择的原子向量，wl为加权因子；S34，更新加权因子存储向量W＝[Wwl],以及原子在过完备集中的位置向量χ＝[χχl]；S35，更新残差S36，重复步骤S33-S35直到被充分分解。6.根据权利要求5所述的多普勒估计计算方法，其特征在于，在步骤S3中，所述经过匹配后的信道时域冲激响应是所述包含过完备集Ψ的所有权值，仅在位置向量χ上的值为加权因子向量W，其余位置值为0。7.根据权利要求6所述的多普勒估计计算方法，其特征在于，在步骤S4中，所述稀疏度最大的信道通过检测经过匹配后的信道时域冲激响应所得的信道的稀疏度获取。8.根据权利要求7所述的多普勒估计计算方法，其特征在于，在步骤S4中，所述最优多普勒重采样因子表示为：其中，(·)H表示共轭转置。9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的多普勒估计计算方法，其特征在于，所述多普勒估计计算方法用于冰水混合水域复杂多径时变信道环境下进行正交多载波多普勒估计计算。3CN110808928A说明书1/