本发明专利技术公开了一种基于Vector?OFDM的双选择信道的变换域复用方法。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。本发明专利技术在发送端将符号射到变换域，进行二维IFFT，Vector?OFDM调制，得到时频域信号进行发送，在接收端使用Vector?OFDM解调，二维FFT变换重回变换域，不考虑噪声，变换域的接收信号等于原发送符号与信道的BEM矩阵的二维FFT的乘积，变换域信号在双选择信道的传输过程中保持正交，因此仅需单抽头的均衡器即可实现信道均衡。此外，需要一定的编码或预编码的结构来对抗信道深衰落。本发明专利技术处理复杂度低，同时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】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于Vector?OFDM的双选择信道的变换域复用方法。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。本专利技术在发送端将符号射到变换域，进行二维IFFT，Vector?OFDM调制，得到时频域信号进行发送，在接收端使用Vector?OFDM解调，二维FFT变换重回变换域，不考虑噪声，变换域的接收信号等于原发送符号与信道的BEM矩阵的二维FFT的乘积，变换域信号在双选择信道的传输过程中保持正交，因此仅需单抽头的均衡器即可实现信道均衡。此外，需要一定的编码或预编码的结构来对抗信道深衰落。本专利技术处理复杂度低，同时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。【专利说明】
本专利技术涉及无线通信领域，具体涉及一种。
技术介绍
无线通信中，多径传输引起的时延扩展加剧了宽带传输的频率选择性衰落，导致严重的符号间干扰；同时由于通信终端高速运动，高移动性造成的多普勒扩展使得信道快速变化，导致时间选择性衰落。两者共同作用下，信道发生时间色散和频率色散，造成双选择性衰落。下一代移动通信系统要求具有很高的传输速率，如第四代移动通信传输数据速率高达100Mb/S ;同时为了支持高移动环境下通信，如高铁通信，下一代移动通信系统必须要采取有效的措施来克服双选择信道带来的时间-频率双选择性衰落。正交频分复用(OFDM)技术是LTE中的一项重要技术，通过将宽带系统划分成为正交的窄带子信道，能够有效对抗频率选择性衰落，并且保持低计算复杂度，并且在应用一定的编码或预编码的条件下，能够获得多径分集增益(见“Complex-Field Codingfor OFDM over Fading Wireless Channels”，IEEE Transactions on InformationTheory, vol.49，n0.3，pp.707— 702，2003)。然而对于双选择信道，由于多普勒扩展的引入会破坏子载波的正交性，带来的子载波间干扰(ICI)会严重地影响OFDM的通信性能。一系列消除I Cl的均衡方法被提出，利用两阶段均衡方法的方案(见“ Low-comp Iexityequalization of OFDM in doubly selective channels，，，Signal Processing, IEEETransactions on, vol.52, n0.4, pp.1002-1011，2004),在第一阶段利用线性均衡控制 ICI,但是由于信道同时存在时间和频率色散，消除ICI的效果不理想，第二阶段利用迭代均衡消除双选择信道影响，计算复杂并且性能不够理想。另一方面，在双选择信道带来严重的双选择性衰落影响无线通信系统的同时，也提供了更多的信道自由度，从而可以获取联合多径-多普勒分集增益。在CDMA系统中，目前已经提出了基于时频二维RAKE接收机的方法，来获取双选择信道的联合多径-多普勒分集增益(见“Joint multipath-Doppler diversity in mobile wireless communications”，Communications, IEEE Transactions on, vol.47, n0.1, pp.123—132, 1999)。但该方法仅适用于扩频CDMA系统，具有局限性。此外，已经有研究证明，双选择信道的可达最大分集增益与信道冲激响应系数的相关矩阵的秩有关(见“Maximum-diversity transmissionsover doubly selective wireless channels, ' ' Information Theory, IEEE Transactionson, vol.49，n0.7，pp.1832—1840，2003)。因此我们可以设计适当的发射和接受方案来对抗双选择性衰落，并获得信道固有的联合多径-多普勒分集增益。为对抗频率选择性衰落和时间选择性衰落，提高无线通通信的可靠性，我们提出了一种基于信号二维变换域的发射与接收机设计方法，即变换域复用(TrDM)。这种方案从OFDM中受到启发，通过二维FFT，将时间色散与频率色散的双选择信道转化成变换域上正交的子信道，从而实现变换域复用。TrDM技术的主要思想是:在发送端将待发送的符号组成矩阵并映射到变换域，进行二维IFFT后再使用Vector OFDM调制，得到时频域信号进行发送，在接收端使用Vector OFDM解调后，进行二维FFT变换重回变换域，不考虑噪声时，变换域的接收信号等于原发送符号与信道的扩展系数矩阵的二维FFT的乘积，变换域的信号在双选择信道的传输过程中保持相互正交，因此仅需单抽头的均衡器即可实现信道均衡。通过这样的处理过程，将同时发生时间色散和频率色散的信道变成了独立的平行子信道，其信道响应为信道的色散参数在其二维FFT网格上的取值。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术复杂度高且无法获得双选择信道固有的多径-多普勒分集增益的缺点，提供一种。不仅能够有效的对抗双选择性信道的频率选择性衰落和时间选择性衰落，而且能够获得双选择信道的联合多径-多普勒分集增益，在低复杂度的条件下降低误码率，提高通信性能。是:发送端将经过卷积编码后的发送信号串并变换为矩阵形式，并对该矩阵进行二维IFFT，然后加上二维CP/ZP得到扩展矩阵，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VectorOFDM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，得到原发送信号的估计值，最后进行解码；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Tmax，最大多普勒频移Tdfflax，信道用连续时变线性滤波器hjt，τ)和单边功率谱密度为Ntl的加性白高斯噪声描述，通过傅立叶变换可作分解【权利要求】1.一种，其特征在于:发送端将经过卷积编码后的发送信号串并变换为矩阵形式，并对该矩阵进行二维IFFT，然后加上二维CP/ZP得到扩展矩阵，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，得到原发送信号的估计值，最后进行解码； 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f。，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Tmax，最大多普勒频移Tdfflax，信道用连续时变线性滤波器hjt，τ)和单边功率谱密度为Ntl的加性白高斯噪声描述，通过傅立叶变换可作分解 【文档编号】H04L1/00GK103428154SQ201310335528【公开日】2013年12月4日 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于Vector?OFDM的双选择性信道的变换域复用方法，其特征在于：发送端将经过卷积编码后的发送信号串并变换为矩阵形式，并对该矩阵进行二维IFFT，然后加上二维CP/ZP得到扩展矩阵，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，得到原发送信号的估计值，最后进行解码；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，由此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；变换域复用方法的具体步骤如下：步骤（1.1）对原发送信息进行卷积编码并交织，然后进行调制，得到待发送的调制符号{Ts0,Ts1…,TsN,…}；步骤（1.2）在待发送符号序列中插入导频，通过串并变换器，组成P×K的二维信号矩阵Ts=Ts0,0···Ts0,K-1······TsP-1,0···TsP-1,K-1导频总数为P1×K1个，均匀散布在矩阵Ts中；步骤（1.3）对原发送矩阵Ts进行二维IFFT，得到矩阵相当于将原发送矩阵Ts看成变换域信号，而s则是将映射到时频域的信号s=s0,0···s0,K-1······sP-1,0···sP-1,K-1在后续处理步骤中，行方向映射为时域，列方向映射为频域；步骤（1.4）对s加上二维循环前缀得到扩展矩阵，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≥L，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≥Q，在列方向的首尾与行方向的首段加入循环前缀得到大小为(P+Q1)×(K+L1)的扩展矩阵记N＝(P+Q1)×(K+L1)；步骤（1.5）对进行Vector?OFDM调制，将扩展矩阵中的行向量调制到各个子载波上，即在扩展矩阵的列方向上作P+Q1点IFFT变换，得到Ms，第p行为Msp=1P+Q1Σi=0P+Q1-1s~iej2&p...
【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：
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