一种基于ICI消除的二次BEM信道估计方法、系统、设备及介质技术方案

一种基于ICI消除的二次BEM信道估计方法、系统、设备及介质，方法包括：对接收信号进行加窗预处理，基于最小二乘法(LS)计算基系数并得到第一次信道抽头系数估计值，使用基线倾斜技术降低BEM建模误差并得到ICI干扰矩阵，使用ICI自消除技术对接收信号进行ICI自消除，对ICI消除后的信号再次进行基系数求解及使用基线倾斜技术构建信道频域响应矩阵；系统、设备及介质，用于实现一种基于ICI消除的二次BEM信道估计的方法；本发明专利技术降低了ICI干扰及建模误差对信道估计的影响，同时提高了估计精度及系统的误码率性能。统的误码率性能。统的误码率性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ICI消除的二次BEM信道估计方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术属于数字信息传输
，特别涉及一种基于ICI消除的二次BEM信道估计方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]目前，我国正处于由传统汽车行业向新能源、自动驾驶和智能交互等新型汽车领域转型的关键时期，在这类应用场景中，车联网(Vehicle to Everything,V2X)通信是一项关键技术，而高速移动场景则是车联网通信的一大重要应用场景。正交频分复用(OFDM)技术具有频带利用率高，数据传输速率高，能有效抵抗多径衰落的优点，在车联网通信最新标准LTE
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V2X中，OFDM技术属于主要研究方向，OFDM技术依旧是高速移动环境下通信系统的物理层关键技术之一。
[0003]在高速移动环境下，多径引起信道频率选择性衰落的同时，收发端的相对移动又会造成子载波的频率偏移，使得OFDM的各个子载波之间不再相互正交，信道在短时间内发生剧烈而非线性的变化，从而带来严重的时间选择性衰落，信道的时频双选衰落特性给通信系统带来了不小的挑战，而作为通信系统物理层的重要组成部分，信道估计技术性能的好坏直接影响了整个无线通信系统的质量。传统的OFDM信道估计技术通常以接收机静止或处于低速运行状态作为背景，对信道抽头在一个甚至多个OFDM符号持续时间内保持近似不变的情况进行研究，而在双选信道场景下，传统信道估计技术的性能大大降低，导致无法提供可靠稳定的通信服务。
[0004]基扩展模型信道估计算法利用有限的基函数的线性组合来近似双选信道的变化，是当前双选信道下信道估计技术的热门研究方向。为应对不同应用场景，许多学者提出了诸如CE
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BEM，多项式基扩展模型(Polynomial BEM，P
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BEM)等实现复杂度较低的基函数模型，但该类基函数模型通常具有建模误差大、估计精度低等缺点，而诸如离散椭球序列基扩展模型(Discrete Prolate Spheroidal BEM,DPS
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BEM)、卡
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洛维基扩展模型(Discrete Karhunen
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Loeve BEM,DKL
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BEM)等估计精度高的基函数模型，通常具有实现复杂度较高、需要信道先验条件等缺点。将BEM与卡尔曼滤波结合的信道估计算法(Jellali Z,Atallah LN.Fast fading channel estimation by Kalman filtering and CIR support tracking[J].IEEE Transactions on Broadcasting,2017,63(4):635
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643.)是近年来的研究热门，该类算法在低多普勒频移下具有不错的估计精度，但随着多普勒频移增加，估计精度将出现下滑，且由于是在时域对信道进行跟踪估计，在OFDM系统中的应用受到影响。此外，在双选信道条件下，OFDM系统各个子载波受到载波间干扰较大，严重影响了信道估计的精度，文献(Liu T L,Chung W H,Yuan S Y,et al.ICI self
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cancellation with cosine windowing in OFDM transmitters over fast time
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varying channels[J].IEEE Transactions on Wireless Communications,2015,14(7):3559
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3570.)通过收端加窗进行了ICI抑制，但是当归一化多普勒频移较大时，对ICI的抑制效果受到限制，因此如何抑制ICI干扰对信道估计的影响，以及降低基函数建模的建模误差，最终提高估计精度，是本发
明研究的主要问题。
[0005]通过上述分析，现有技术存在的问题为：双选信道下，ICI干扰对于导频子载波产生影响从而影响信道估计精度，以及选用基函数建模时存在建模误差的问题，使得最终的信道估计精度达不到研究预期。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提出了一种基于ICI消除的二次BEM信道估计方法、系统、设备及介质，通过在基扩展模型的基础上，联合收端加窗、ICI自消除等多方面进行ICI消除，并结合基线倾斜技术，降低了ICI干扰及建模误差对信道估计的影响，同时提高了估计精度及系统的误码率性能。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0008]一种基于ICI消除的二次BEM信道估计方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，对接受信号进行加窗预处理；
[0010]步骤2，对收端信噪比估计结果使用最小二乘法(LS)，求解对应于基扩展模型的基系数，并拟合信道抽头系数；
[0011]步骤3，根据步骤2计算得到的信道抽头系数，利用基线倾斜技术抑制由于Gibbs效应引起的BEM建模误差，并得到ICI干扰矩阵，以及结合基于LDL分解的均衡算法，得到发送信号估计值；
[0012]步骤4，根据步骤3计算得到的ICI干扰矩阵和发送信号估计值，对接收信号进行ICI自消除；
[0013]步骤5，对步骤4得到的ICI自消除后的接收信号，重复步骤2和步骤3，得到二次信道估计的信道频域响应矩阵。
[0014]所述步骤1中的对接受信号进行加窗预处理，具体采用以下公式：
[0015][0016]其中，s(t)为二次多项式，即s(t)＝a0+a1t+a2t2，基于窗函数在时域连续及信号与干扰加噪声比最优准则，a0的取值为0.5，a1的取值为
‑
0.3，a3的取值为
‑
0.2。
[0017]所述步骤2中对收端信噪比估计结果使用最小二乘法(LS)，求解对应于基扩展模型的基系数，并拟合信道抽头系数，具体过程为：
[0018]步骤2.1：计算基函数的频域矩阵Δ
q
＝Fdiag(b
q
(n))F
H
；其中，F为傅里叶变换矩阵，F
H
为傅里叶逆变换矩阵；
[0019]基函数b
q
(n)表示形式如下：
[0020][0021]其中，q为过采样因子，N为M个OFDM符号的总子载波数目，Q为基扩展模型阶数。
[0022]步骤2.2：根据第m个OFDM符号的对应发送导频簇构造矩阵B
m(P)
，令
[0023][0024]其中，(F
L
)
m
是傅里叶变换矩阵的前L列和导频簇对应位置对应行元素所构成的矩阵，X
m
为第m个OFDM符号的对应发送导频簇；
[0025]步骤2.3：使用最小二乘法(LS)求解基系数，令A＝ΔB，则最终基系数计算公式为：
[0026][0027]其中，为A的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ICI消除的二次BEM信道估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对接受信号进行加窗预处理；步骤2，对收端信噪比估计结果使用最小二乘法(LS)，求解对应于基扩展模型的基系数，并拟合信道抽头系数；步骤3，根据步骤2计算得到的信道抽头系数，利用基线倾斜技术抑制由于Gibbs效应引起的BEM建模误差，并得到ICI干扰矩阵，以及结合基于LDL分解的均衡算法，得到发送信号估计值；步骤4，根据步骤3计算得到的ICI干扰矩阵和发送信号估计值，对接收信号进行ICI自消除；步骤5，对步骤4得到的ICI自消除后的接收信号，重复步骤2和步骤3，得到二次信道估计的信道频域响应矩阵。2.根据权利要求1所述的一种基于ICI消除的二次BEM信道估计方法，其特征在于，所述步骤1中的对接受信号进行加窗预处理，具体采用以下公式：其中，s(t)为二次多项式，即s(t)＝a0+a1t+a2t2，基于窗函数在时域连续及信号与干扰加噪声比最优准则，a0的取值为0.5，a1的取值为
‑
0.3，a3的取值为
‑
0.2。3.根据权利要求1所述的一种基于ICI消除的二次BEM信道估计方法，其特征在于，所述步骤2中对收端信噪比估计结果使用最小二乘法(LS)，求解对应于基扩展模型的基系数，并拟合信道抽头系数，具体过程为：步骤2.1：计算基函数的频域矩阵Δ
q
＝Fdiag(b
q
(n))F
H
；其中，F为傅里叶变换矩阵，F
H
为傅里叶逆变换矩阵；基函数b
q
(n)表示形式如下：其中，q为过采样因子，N为M个OFDM符号的总子载波数目，Q为基扩展模型阶数；步骤2.2：根据第m个OFDM符号的对应发送导频簇构造矩阵B
m(P)
，令其中，(F
L
)
m
是傅里叶变换矩阵的前L列和导频簇对应位置对应行元素所构成的矩阵，X
m
为第m个OFDM符号的对应发送导频簇；步骤2.3：使用最小二乘法(LS)求解基系数，令A＝ΔB，则最终基系数计算公式为：
其中，为A的伪逆，Y
P
为接收导频的频域观测值。4.根据权利要求1所述的一种基于ICI消除的二次BEM信道估计方法，其特征在于，所述步骤3的基线倾斜技术具体为：步骤3.1：通过基线构造将信道抽头分为线性部分与非线性部分，线性部分由M个OFDM符号首尾相连构成，构造线性部分矩阵子对角线元素由构成；步骤3.2：根据线性部分信号与接收信号计算接收信号非线性部分：根据步骤2中基系数求解方式计算得到非线性部分对应的基系数步骤3.3：对于步骤2中基函数的频域矩阵Δ
q
，只保留其主对角线、B条次对角线...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛建华，许铠翔，刘俊，江昊霖，陈浦芳，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：