一种非正交多载波传输系统的导频序列设计方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种非正交多载波传输系统的导频序列设计方法及装置，其方法包括：初始化非正交多载波传输系统；对初始化的非正交多载波传输系统，生成发送信号；计及发送信号经过无线通道时受到噪声和载波频偏的影响，生成接收信号；对接收信号计算联合概率密度分布函数，并对联合概率密度分布函数取自然对数，生成对数似然函数；针对对数似然函数中的变量求偏导数，计算出信息矩阵；根据信息矩阵计算频偏估计的理论性能界，并基于理论性能界构建导频优化的目标函数；对目标函数进行求解获取非正交多载波传输系统的导频序列；本发明专利技术所提出的导频序列比传统的M序列、Gold序列、ZC序列能够获得更好的频偏估计性能。够获得更好的频偏估计性能。够获得更好的频偏估计性能。

【技术实现步骤摘要】
一种非正交多载波传输系统的导频序列设计方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种非正交多载波传输系统的导频序列设计方法及装置，属于


技术介绍

[0002]频谱效率是无线通信所追求的重要目标之一。非正交调制技术相比传统正交调制可获得更高的频谱效率，因此受到了众多研究者的关注。与传统的正交调制技术相比，非正交调制技术的主要思路是通过进一步减小符号传输间隔或者子载波间隔，从而达到提升频谱效率的目的。非正交调制技术中具有代表性的是非正交多载波传输技术。
[0003]虽然非正交多载波传输技术能够在一定程度上提升频谱效率，但是人为引入的子载波间干扰和符号间干扰，使得接收端的频偏估计和定时偏差估计更具挑战性。目前的研究方向主要集中在非正交多载波传输系统的容量计算、峰均比抑制、信号检测等方面，缺乏对非正交多载波传输系统的频偏估计研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种非正交多载波传输系统的导频序列设计方法及装置，解决如何提高频偏估计性能的技术问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种非正交多载波传输系统的导频序列设计方法，包括：
[0007]初始化非正交多载波传输系统；
[0008]对初始化的非正交多载波传输系统，生成发送信号；
[0009]计及发送信号经过无线通道时受到噪声和载波频偏的影响，生成接收信号；
[0010]对接收信号计算联合概率密度分布函数，并对联合概率密度分布函数取自然对数，生成对数似然函数；
[0011]对对数似然函数中的变量求偏导数，计算出信息矩阵；
[0012]根据信息矩阵计算频偏估计的理论性能界，并基于理论性能界构建导频优化的目标函数；
[0013]对目标函数进行求解获取非正交多载波传输系统的导频序列。
[0014]可选的，所述发送信号的映射矩阵为：
[0015][0016]式中，F(n,m)为映射矩阵F中第n行第m列的元素，M、β为非正交传输系统的子载波数目和子载波压缩因子，ρ为信号过采样的倍数。
[0017]可选的，所述接收向量的向量为：
[0018]y＝C(ε)Fb+w
[0019]式中，y为接收信号的向量，F为发送信号的映射矩阵，C(ε)为载波频偏矩阵，ε为归
一化载波频偏，b为调制符号向量，w为噪声向量。
[0020]可选的，所述对数似然函数为：
[0021]g(y；ε)＝‖y
‑
C(ε)FB‖2[0022]式中，‖
·
‖为范数运算。
[0023]可选的，所述目标函数为：
[0024]h(b)＝b
H
Ab
[0025]式中，A＝F
H
F，(
·
)
H
为矩阵的共轭转置。
[0026]可选的，所述对目标函数进行求解获取非正交多载波传输系统的导频序列包括：
[0027]对矩阵A进行奇异值分解：
[0028]A＝UΓU
H
[0029]式中，U、Γ、U
H
均为乘积矩阵；
[0030]通过寻找与最大的奇异值所对应的调制符号向量b
max
，获取目标函数的最大值；
[0031]将调制符号向量b
max
作为导频序列输出。
[0032]第二方面，本专利技术提供了一种非正交多载波传输系统的导频序列设计装置，包括：
[0033]初始化模块，用于初始化非正交多载波传输系统；
[0034]发送信号生成模块，用于对初始化的非正交多载波传输系统，生成发送信号；
[0035]接收信号生成模块，用于计及发送信号经过无线通道时受到噪声和载波频偏的影响，生成接收信号；
[0036]对数似然函数模块，用于对接收信号计算联合概率密度分布函数，并对联合概率密度分布函数取自然对数，生成对数似然函数；
[0037]信息矩阵计算模块，用于对对数似然函数中的变量求偏导数，计算出信息矩阵；
[0038]目标函数构建模块，用于根据信息矩阵计算频偏估计的理论性能界，并基于理论性能界构建导频优化的目标函数；
[0039]目标函数求解模块，用于对目标函数进行求解获取非正交多载波传输系统的导频序列。
[0040]第三方面，本专利技术提供了一种电子设备，包括处理器及存储介质；
[0041]所述存储介质用于存储指令；
[0042]所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行上述方法的步骤。
[0043]第四方面，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
[0044]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
[0045]本专利技术提供了一种非正交多载波传输系统的导频序列设计方法及装置，通过构建非正交多载波系统传输模型的发送信号和接收信号，推导出频偏估计的理论性能界，并通过构建理论性能界的目标函数进行求解，获取最优导频序列，通过本专利技术计算得到的最优导频序列，能够获得更好的频偏估计性能。
附图说明
[0046]图1是本专利技术实施例一提供的一种非正交多载波传输系统的导频序列设计方法的流程图；
[0047]图2是本专利技术实施例一提供的不同定时偏差下，本专利技术的导频序列的频偏估计性能与信噪比的关系示意图；
[0048]图3是本专利技术实施例一提供的不同定时偏差下，本专利技术的导频序列频偏估计性能与归一化频偏的关系示意图；
[0049]图4是本专利技术实施例一提供的当频域压缩因子为0.9时，定时偏差对误码性能的影响示意图；
[0050]图5是本专利技术实施例一提供的当频域压缩因子为0.7时，定时偏差对误码性能的影响示意图；
[0051]图6是本专利技术实施例一提供的当频域压缩因子为0.5时，定时偏差对误码性能的影响示意图。
具体实施方式
[0052]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0053]实施例一：
[0054]如图1所示，本专利技术实施例提供了一种非正交多载波传输系统的导频序列设计方法，包括：
[0055]1、初始化非正交多载波传输系统；包括对导频长度、数据长度、调制阶数、非正交子载波的压缩因子等参数进行初始化设置。
[0056]2、对初始化的非正交多载波传输系统，生成发送信号；
[0057]发送信号的映射矩阵为：
[0058][0059]式中，F(n,m)为映射矩阵F中第n行第m列的元素，M、β为非正交传输系统的子载波数目和子载波压缩因子，ρ为信号过采样的倍数。
[0060]3、计及发送信号经过无线通道时受到噪声和载波频偏的影响，生成接收信号；
[0061]接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非正交多载波传输系统的导频序列设计方法，其特征在于，包括：初始化非正交多载波传输系统；对初始化的非正交多载波传输系统，生成发送信号；计及发送信号经过无线通道时受到噪声和载波频偏的影响，生成接收信号；对接收信号计算联合概率密度分布函数，并对联合概率密度分布函数取自然对数，生成对数似然函数；针对对数似然函数中的变量求偏导数，计算出信息矩阵；根据信息矩阵计算频偏估计的理论性能界，并基于理论性能界构建导频优化的目标函数；对目标函数进行求解获取非正交多载波传输系统的导频序列。2.根据权利要求1所述的非正交多载波传输系统的导频序列设计方法，其特征在于，所述发送信号的映射矩阵为：式中，F(n,m)为映射矩阵F中第n行第m列的元素，M、β为非正交传输系统的子载波数目和子载波压缩因子，ρ为信号过采样的倍数。3.根据权利要求2所述的非正交多载波传输系统的导频序列设计方法，其特征在于，所述接收向量的向量为：y＝C(ε)Fb+w式中，y为接收信号的向量，F为发送信号的映射矩阵，C(ε)为载波频偏矩阵，ε为归一化载波频偏，b为调制符号向量，w为噪声向量。4.根据权利要求3所述的非正交多载波传输系统的导频序列设计方法，其特征在于，所述对数似然函数为：g(y；ε)＝‖y
‑
C(ε)Fb‖2式中，‖
·
‖为范数运算。5.根据权利要求4所述的非正交多载波传输系统的导频序列设计方法，其特征在于，所述目标函数为：h(b)＝b
H
Ab式中，A＝F
H
F，(
·
)
H
为矩阵的共轭转...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁小虎，刘爱军，林鑫，张森柏，续欣，高志祥，岳桐，陈文鑫，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：