基于地理位置信息的高速移动环境下载波间干扰消除方法技术

本发明专利技术提供了一种基于地理位置信息的高速移动环境下载波间干扰消除方法，包括：测量真实场景中的系统参数；根据真实场景中的系统参数设置正交频分复用OFDM通信系统，并预存导频位置信息；根据实时地理位置信息建立信道模型；根据实时地理位置信息对应的信道模型消除载波间干扰ICI；利用消除载波间干扰ICI后的导频信息进行信道估计，利用估计的信道信息进行数据处理。本发明专利技术针对真实高速移动场景进行设计，利用了接收端移动轨迹和实时速度已知的特点，发掘基站与接收端之间高速移动信道的特性，设计了基于全新的消除载波间干扰ICI的方法，本方法性能稳定、频谱效率高、复杂度低，且鲁棒性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及消除无线通信系统干扰的方法，具体地，涉及消除正交频分复用无线 通信系统中子载波间的干扰，更具体地涉及一种利用地理位置信息基于地理位置信息的高 速移动环境下载波间干扰消除的方法。
技术介绍
随着高速移动技术的不断发展和广泛应用，如何在高速移动场景中为人们提供高 可靠性、高数据传输速度的无线通信服务问题显得尤为重要。目前现有的主流方案主要基 于正交频分复用技术（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，0FDM)。然而，接 收端高速移动引起的剧烈的瞬时多普勒频移会破坏OFDM子载波间的正交性，从而产生严 重的载波间干扰（Inter-carrierInterference，ICI)，直接导致通信质量的降低。与不断 提升的移动速度相比，目前的载波间干扰消除方法已经明显落后于应用需求。 目前现有的主流的载波间干扰消除技术主要分为两类。一类是利用迭代方法消除 ICI。这类方案的主要思想是在接收端对估计出的信道信息和译码出的数据信息进行迭代 处理，每次迭代过程中消除一部分由于数据引入的ICI。然而，这种方案在高速移动场景中 需要非常高的运算复杂度。第二类方案是ICI自消除方案。这类方案的主要思想是在数据 中插入较多的保护导频，以此保证子载波间没有干扰。然而，这类算法在高速移动的情况下 需要大量的保护导频，会明显降低系统的频谱效率。 因此，现有的ICI消除方案并不适用于高速移动环境中的无线通信技术。为了解 决现有的ICI消除方案在高速移动环境中的缺陷和不足，本专利提出了一种全新的基于地 理位置信息的ICI消除方法。 在高速移动环境下，ICI消除方法的性能是保证高可靠性、高传输速率无线通信服 务的基础。本专利技术所提出的基于地理位置信息的ICI消除方法可以在显著提高性能的同时 保证更低的复杂度和更高的频谱效率，并能够方便的使用到真实系统中。目前没有发现同 本专利技术类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于地理位置信息的高速移动 环境下载波间干扰消除的方法。 根据本专利技术提供的，其 特征在于，包括如下步骤： 步骤1 :测量真实场景中的系统参数； 步骤2 :根据真实场景中的系统参数设置正交频分复用0FDM通信系统，并预存导 频位置信息； 步骤3 :根据实时地理位置信息建立信道模型； 步骤4 :根据实时地理位置信息对应的信道模型消除载波间干扰ICI; 步骤5 :利用消除载波间干扰ICI后的导频信息进行信道估计，利用估计的信道信 息进行数据处理。 优选地，所述步骤1包括：在接收端移动时速大于300km/h的移动场景中使用信道 估计仪测量真实场景中的多径个数、最大多普勒频偏、0FDM载波个数、载波频率、系统带宽、 基站功率覆盖范围以及基站到接收端运动轨迹垂直距离。 优选地，所述步骤2包括： 步骤2. 1 :建立0FDM通信系统； 利用0FDM载波个数、载波频率以及系统带宽参数，并根据长期演进LTE标准设置 0FDM通信系统； 步骤2. 2 :在0FDM通信系统中根据长期演进LTE标准设计导频位置信息，并将导 频位置信息预存储到基站和中继。 优选地，所述步骤3包括： 步骤3. 1 :获取实时地理位置信息； -步骤3. 1. 1 :当接收端移动时，通过接收端配备的全球定位系统测量接收端的实 时地理位置信息和速度信息； -步骤3. 1. 2 :计算出接收天线上的瞬时多普勒频偏f，计算公式如下： / = 1 /；. cos# 式中：f?表示瞬时多普勒频偏，v表示接收端移动速度，参数c表示光速（c= 3X108m/s)，参数f。表示载波频率，参数0表示基站与接收端之间的夹角。 步骤3. 2 :计算接收端的瞬时决定性系数q%计算公式如下： 式中：T表示0FDM符号周期，即一个0FDM符号持续的时间，f_表示系统最大多普 勒频偏，Q表示与最大多普勒频偏相关的信道模型系数； 令F=TU，则q*与a的关系为： 式中：F表示与最大多普勒频偏相关的中间变量，D表示基站有效工作覆盖范围半 径，D。表示基站到接收端运动轨迹的垂直距离，a表示接收端与基站的相对位置； 步骤3. 3 :根据接收端的瞬时决定性系数cf建立基站与中继之间的频域等效信 道，计算公式如下： 式中：H表示频域信道矩阵，IK表示KXK维度的单位矩阵；表示当f<〇 时将IK矩阵中的列向量向右循环平移(/-导位，当皇>0:时将IK矩阵中的列向量向左 2 2 '" 循环平移ff位；表示频域信道系数，diag{ ? }表示将一个向量转变为对角矩阵， 表示K维离散傅里叶变换矩阵的前L列，y表示信道信息矩阵。 优选地，所述步骤4包括：根据接收端实时地理位置对应的决定性系数q%中继中 预存储的发送导频位置向量#消除载波间干扰ICI，计算公式如下： ve =\wp +(f* - 0 / 2) |A,wpew,vpgv； 式中：？表示消除载波间干扰ICI后的接收导频位置向量，wp表示发送导频位置向 量#中的第p个导频位置，^表示接收导频位置向量f中的第p个导频位置，其中卜|KS 模K运算。 优选地，所述步骤5包括：中继利用消除载波间干扰ICI后的频域信号v进行信道 估计及数据处理运算。 与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果： 1、本专利技术针对真实高速移动场景进行设计，利用了接收端移动轨迹和实时速度已 知的特点，发掘基站与接收端之间的高速移动信道的特性，设计了基于全新的ICI消除方 法，实时性佳。 2、本专利技术方法性能稳定、频谱效率高、复杂度低，且鲁棒性强。【附图说明】 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、 目的和优点将会变得更明显： 图1为本专利技术提供的 的框图； 图2为本专利技术提供的方法与其他四种方法的信道估计准确度对比图； 图3为本专利技术提供的方法与其他两种方案的信道估计准确度对比图； 图4为本专利技术提供的方法信噪比为15dB和30dB时对于不同接收端位置的信道估 计准确度示意图； 图5为本专利技术提供的方法与其他两种方法的信道估计误差性能对比图。【具体实施方式】 下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术 的保护范围。 根据本专利技术提供的，其 特征在于，包括如下步骤： 步骤1 :测量真实场景中的系统参数； 步骤2 :根据真实场景中的系统参数设置正交频分复用0FDM通信系统，并预存导 频位置信息； 步骤3 :根据实时地理位置信息建立信道模型； 步骤4 :根据实时地理位置信息对应的信道模型消除载波间干扰ICI; 步骤5 :利用消除载波间干扰ICI后的导频信息进行信道估计，利用估计的信道信 息进行数据处理。 优选地，所述步骤1包括：在接收端移动时速大于300km/h的移动场景中使用信道 估计仪测量真实场景中的多径个数、最大多普勒频偏、0FDM载波个数、载波频率、系统带宽、 基站功率覆盖范围以及基站到接收端运动轨迹垂直距离。 具体地，所述信道估计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于地理位置信息的高速移动环境下载波间干扰消除方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：测量真实场景中的系统参数；步骤2：根据真实场景中的系统参数设置正交频分复用OFDM通信系统，并预存导频位置信息；步骤3：根据实时地理位置信息建立信道模型；步骤4：根据实时地理位置信息对应的信道模型消除载波间干扰ICI；步骤5：利用消除载波间干扰ICI后的导频信息进行信道估计，利用估计的信道信息进行数据处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任翔，陈文，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31