基于Vector OFDM的双选择性信道的变换域均衡方法技术

本发明专利技术公开了基于Vector?OFDM的双选择信道的变换域均衡方法。高速移动环境下的无线通信中，信道经历严重的双选择性衰落，本发明专利技术通过Vector?OFDM调制技术，将待发送的符号映射到二维时频域，经历双选择信道，Vector?OFDM解调，通过巧妙地设计保护间隔，即循环前缀或零填充，信道二维线性卷积可变换为循环卷积，等效为其变换域的乘积，接收端通过二维FFT将信号从信号空间域映射到变换域，实现单抽头均衡，再通过二维IFFT变换回原信号空间判决。变换域均衡技术具有低处理复杂度，能获取双选择性信道固有联合多径-多普勒分集增益，有效地对抗信道衰落，提高无线通信可靠性。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
一种基于Vector?OFDM的双选择性信道的变换域均衡方法，其特征在于：发送端将待发送信号串并变换为矩阵形式，并加上二维循环前缀CP或零填充ZP得到扩展矩阵，然后利用Vector?OFDM调制，将矩阵映射到时频域并发送，接收信号首先利用Vector?OFDM解调，然后通过二维FFT得到变换域信号，利用单抽头滤波器做均衡后通过二维IFFT，得到原发送信号的估计值；考虑等效基带信号模型，双选择信道采用BEM建模，记发送信号载波频率fc，传输带宽B，采样频率为Ts＝1/B，数据块长度N，信号经过双选择信道，接收端接收到的信号是来自不同方向、具有不同时延和多普勒频移的信号簇，发射机与接收机之间相对运动速度v，引起的最大时延扩展为τmax，最大多普勒频移fdmax，信道用连续时变线性滤波器hc(t,τ)和单边功率谱密度为N0的加性白高斯噪声描述，通过傅立叶变换可作分解其中fd为多普勒频移，τ为多径时延，将信道响应分解为在时?频域具有不同时延和多普勒频移的子径集，表示为hc_sum(t,τ)=∫∫Hc(fd,τ′)ej2πfdtδ(τ-τ′)dfddτ′,Hc(fd,τ′)为信道响应在联合时?频域的扩展系数，记由信道的最大时延扩展为τmax，最大多普勒频移为fdmax，即当τ＞τmax或|fd|＞fdmax时，H(f,τ)≈0，那么NTs为N个符号的数据块周期，利用Δτ＝Ts和分别离散化时延扩展和多普勒扩展，得到离散信道响应模型hsum(n,l)=Σl=0LΣq=-Q/2Q/2H(q,l′)ej2πqnNδ(l-l′),其中H(fd,τ)为离散BEM模型的扩展系数，l∈[0,L]，q∈[?Q/2,Q/2]，用二维矩阵表示信道扩展系数H=H(-Q/2,0)...H(-Q/2,L)......H(Q/2,0)...H(Q/2,L)其中，矩阵行表示时延扩展，列表示多普勒频移扩展，H中的元素服从广义平稳非相关散射WSSUS模型，即H中的元素相互独立，且服从复高斯分布，H在时延方向上的响应在功率上满足指数衰减，V(H(q,l))∝exp(?0.1·l)，在频率扩展方向上信道响应的功率均匀分布，且H经过归一化之后二阶范数为1，信道扩展系数在每一个数据分组块内保持不变，随着数据块的变化而变化；假设发送数据为Ni个调制符号变换域均衡方法的具体步骤如下：步骤（1.1）将待发送符号序列进行调制加上前导字后通过串并变换器，按照图1组成P×K的二维信号矩阵S=S0,0...S0,K-1......SP-1,0...SP-1,K-1其中前P1×K1的位置为前导字，剩下的位置为待发送的信息；在后续处理步骤中，行映射为时域，列映射为频域，由此得到一个时?频二维的信号空间域；步骤（1.2）对信号矩阵s添加二维循环前缀，时域循环前缀长度取信道可能出现的最大时延扩展Ncp_r＝L1，频域单边循环前缀长度为最大可能的单边多普勒频移Ncp_c＝Q1/2，将信号矩阵s的前Q1/2行和最后Q1/2分别循环填充到s行的头端和尾端，然后将矩阵最后L1列循环填充到矩阵列的最前端，得到大小为N＝(P+Q1)×(K+L1)的添加二维循环前缀CP的扩展矩阵另一种循环前缀的添加方法是以0替代循环前缀，称为零填充，同样起到循环前缀的效果，添加零填充得到的矩阵为步骤（1.3）采用Vector?OFDM调制将扩展矩阵中的行向量调制到各个子载波上，Vector?OFDM调制每次将一个符号向量调制到子载波上，而不是一个单独的符号，在扩展矩阵的列方向上作P+Q1点IFFT变换，由此扩展矩阵的列方向映射到频域，行方向映射到时域，调制得到矩阵Ms，其p行为Msp=1P+Q1Σi=0P+Q1-1s~iej2πpiP+Q1式中，表示扩展矩阵的第i行，和Msp均为1×(K+L1)的行向量；步骤（1.4）将调制信号矩阵Ms通过并串变换，按照行优先整形为1×N的行向量数据块tt＝[Ms0?Ms1?…MsP+Q?1]发送信号t经历双选择信道衰落到达接收端，根据双选择信道的BEM模型，信号经历时延扩展和多普勒扩展，时延扩展系数为L，多普勒扩展系数为Q，则接收信号为r(n)=Σl=0LΣq=-Q/2Q/2H(q,l)ej2πqnNt(n-l)+η(n)式中η(n)为双边带功率为N0...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗茜倩，张朝阳，付攀玉，钟财军，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：