【技术实现步骤摘要】
针对高速移动场景加窗OFDM通信系统的符号检测方法
[0001]本专利技术涉及无线通信
，更具体地，涉及一种针对高速移动场景加窗OFDM通信系统的符号检测方法。
技术介绍
[0002]正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Mutiplexing,OFDM)是第四代和第五代移动通信的核心调制技术，具有频谱效率高、资源分配灵活、抗频率选择性干扰能力强等诸多优点。然而，传统的基于循环前缀(Cyclic Prefix,CP)的OFDM并不能满足高速移动场景的无线通信要求。在高速移动场景中的OFDM存在的一个主要问题是严重的子载波间干扰(Inter
‑
Carrier Interference,ICI)，造成OFDM系统性能下降。
[0003]为减小ICI，通信学术界提出了不少基于OFDM的改进方案，主要分为ICI自消除和载波间均衡两大类。前者主要包括：成对数据调制，频域滤波以及时域加窗。后者主要包括：维特比检测和迭代均衡。然而，现有方法在OFDM子载波数量较大时复杂度极高，难以实际应用；且其ICI干扰消除能力有限，在高多普勒场景下存在残留的ICI，导致系统性能变差。
技术实现思路
[0004]本专利技术为克服上述现有技术所述的加窗OFDM系统中引入加窗和多普勒频移导致存在ICI，造成OFDM系统性能下降的问题，提供一种针对高速移动场景加窗OFDM通信系统的符号检测方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：>[0006]针对高速移动场景加窗OFDM通信系统的符号检测方法，包括以下步骤：
[0007]S1、获取加窗OFDM通信系统接收端接收的频域接收向量
[0008]S2、对状态向量s进行初始化；其中，第k个状态向量s[k]中，S2、对状态向量s进行初始化；其中，第k个状态向量s[k]中，表示检测符号的第k个子载波，q为加窗OFDM通信系统的频域等效信道矩阵的带宽，A
q
表示由q个调制的符号集合A组合成的向量集合，p为加窗OFDM通信系统中窗函数的截断范围，且q＝2p+1，k＝0,1,...,N
‑
1，N为子载波总数量；
[0009]S3、对频域接收向量执行I轮频变维特比检测，求解满足检测结果初始状态和最终状态相同的状态序列，且当检测符号子载波与相等时，则退出迭代，完成频变维特比检测，并根据当前所有状态向量s[0],...,s[N
‑
1]中第p+1个检测符号子载波，得到符号检测结果
[0010]本技术方案应用于高速移动场景加窗OFDM通信系统中，采用多次维特比算法迭代，将每一轮维特比算法迭代中的N个步骤与OFDM符号的N个子载波相对应，并将相邻几个子载波之间的串扰视作一种咬尾卷积关系，持续不断地探索初始状态与最终状态一致的“咬尾”序列，从而以较低的复杂度逼近最大似然(Maximum Likelihood,ML)序列检测器的最优性能。
[0011]进一步地，本专利技术还提出了一种加窗OFDM通信系统，包括发送端和接收端，所述发送端和接收端之间通过天线通信连接。其中，所述发送端包括依次连接的串并转换模块、IFFT模块、加窗模块、并串转换模块和循环前缀添加模块；所述接收端包括依次连接的前缀移除模块、串并转换模块、FFT模块、频变维特比检测模块和并串转换模块。
[0012]所述频变维特比检测模块运行时首先对状态向量s进行初始化，然后对输入的频域接收向量执行I轮频变维特比检测，求解满足检测结果初始状态和最终状态相同的状态序列，且当检测符号子载波与相等时，则退出迭代，完成频变维特比检测，并根据当前状态向量s[0],...,s[N
‑
1]中相应的检测符号子载波，输出符号检测结果
[0013]本技术方案中，除了结合了本专利技术的符号检测方法，还将OFDM系统中的加窗模块设置在循环前缀添加模块之前，用于使系统的输入
‑
输出关系构成了完美的循环(咬尾)卷积关系，进一步执行频变维特比检测，实现降低系统的复杂度，同时确保较高的系统检测性能。
[0014]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术应用于高速移动场景加窗OFDM通信系统中，采用多次维特比算法迭代，将每一轮维特比算法迭代中的N个步骤与OFDM符号的N个子载波相对应，将相邻子载波之间的串扰视作一种咬尾卷积关系，迭代探索初始状态和最终状态相同的序列，并基于该序列得到符号检测结果，实现以较低的复杂度逼近最大似然检测的最优性能，克服因OFDM系统引入加窗处理存在ICI导致性能下降的问题。
附图说明
[0015]图1为实施例1中符号检测方法的流程图。
[0016]图2为实施例1中频域等效信道矩阵的示意图。
[0017]图3为实施例1中频变维特比检测的伪代码图。
[0018]图4为实施例2中加窗OFDM通信系统的架构图。
[0019]图5为实施例3中频变维特比检测与最大似然检测的FER性能对照。
具体实施方式
[0020]附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
[0021]对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。
[0023]实施例1
[0024]本实施例提出一种针对高速移动场景加窗OFDM通信系统的符号检测方法，如图1所示，为本实施例的符号检测方法的流程图。
[0025]本实施例提出的针对高速移动场景加窗OFDM通信系统的符号检测方法中，包括以下步骤：
[0026]S1、获取加窗OFDM通信系统接收端接收的频域接收向量
[0027]S2、对状态向量s进行初始化。
[0028]其中，设调制符号集合为A
q
，定义第k个状态向量s[k]表示为：
[0029][0030]式中，表示检测符号的第k个子载波，q为加窗OFDM通信系统的频域等效信道矩阵的带宽，A
q
表示由q个调制的符号集合A组合成的向量集合，p为加窗OFDM通信系统中窗函数的截断范围，且带宽q＝2p+1；k＝0,1,...,N
‑
1，N为子载波总数量。
[0031]S3、对频域接收向量执行I轮频变维特比检测：
[0032]求解满足检测结果初始状态和最终状态相同的状态序列，且当检测符号子载波与相等时，则退出迭代，完成频变维特比检测，并从当前所有状态向量s[0],...,s[N
‑
1]中，分别提取其中的第p+1个检测符号子载波，得到符号检测结果
[0033]本实施例中，采用多次维特比算法迭代，将每一轮维特比算法迭代中的N个步骤与OFDM符号的N个子载波相对应，并将相邻几个子载波之间的串扰视作一种咬尾卷积关系，持续不断地探索初始状态与最终状态一致的“咬尾”序列，从而以较低复杂度的复杂度逼近符本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.针对高速移动场景加窗OFDM通信系统的符号检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取加窗OFDM通信系统接收端接收的频域接收向量S2、对状态向量s进行初始化；其中，第k个状态向量s[k]中，S2、对状态向量s进行初始化；其中，第k个状态向量s[k]中，表示检测符号的第k个子载波，q为加窗OFDM通信系统的频域等效信道矩阵的带宽，A
q
表示由q个调制的符号集合A组合成的向量集合，p为加窗OFDM通信系统中窗函数的截断范围，且q＝2p+1，k＝0,1,...,N
‑
1，N为子载波总数量；S3、对频域接收向量执行I轮频变维特比检测，求解满足检测结果初始状态和最终状态相同的状态序列，且当检测符号子载波与相等时，则退出迭代，完成频变维特比检测，并根据当前所有状态向量s[0],...,s[N
‑
1]中第p+1个检测符号子载波，得到符号检测结果2.根据权利要求1所述的符号检测方法，其特征在于，所述S3步骤中，在第i轮频变维特比检测中，包括以下步骤：(1)对所有状态向量s进行判断：当存在状态向量s'中后2p个元素与状态向量s中前2p个元素一一对应且相等，则设定状态转移指示函数T
k
(s
′
,s)＝1，并计算相应的分支度量γ
k
(s
′
,s)；否则设定状态转移指示函数T
k
(s
′
,s)＝0；其中，分支度量γ
k
(s
′
,s)的表示式如下：式中，表示卷积系数，且随着子载波频率而改变；(2)对所有满足状态转移指示函数T
k
(s
′
,s)＝1的状态向量s计算相应的度量函数并记录使其分支度量最小的状态向量s'；其中，度量函数的表达式如下：(3)取当前度量函数值最小的状态向量s作为最后一个状态向量s[N
‑
1]，并对所述状态向量s[N
‑
1]进行回溯求出其他状态向量s[N
‑
2],...,s[0],s[
‑
1]，以及求出和其中，(4)对子载波和进行判断：当子载波与相等时，则退出迭代，完成频变维特比检测，并根据当前状态向量s[0],...,s[N
‑
1]得到发送向量x～作为符号检测结果；否则对所有状态向量s更新其相应的度量函数，其表达式如下：将作为第i+1轮频变维特比检测度量函数的初始值。3.根据权利要求1所述的符号检测方法，其特征在于，所述S1步骤中，还包括以下步骤：获取接收端接收的频域接收向量并对所述频域接收向量进行移除循环前缀处理，
再做N点快速傅里叶变换处理，得到离散的频域接收信号4.根据权利要求1～3任一项所述的符号检测方法，其特征在于，所述频域接收向量与符号检测结果满足以下条件：式中，为加窗OFDM通信系统的频域等效信道矩阵，且所述频域等效信道矩阵为近似带限矩阵；为独立同分布的加性高斯噪声。5.根据权利要求4所述的符号检测方法，其特征在于，所述加窗OFDM通信系统采用包含L个独立散射分量的双选择性信道；其中信道输出如下：式中，h
l
为独立散射分量l的衰落系数，f
l
为独立散射分量l的多普勒频移，τ
l
为独立散射分量l的时延，x
w
(t)表示时域连续信号x(t)与窗函数相乘后得到的发射信号；v(t)为加性高斯噪声。6.一种加窗OFDM通信系统，包...
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