[发明专利]一种基于时域信道匹配的OFDM-TDCS的接收方案

说明书

技术领域

本发明属于通信领域，尤其涉及超高速移动、较大多普勒频移和多径时延的快时变信道的基于正交频分复用的变换域通信系统系统（OFDM-TDCS）的软解调接收方案。

背景技术

现代无线移动通信自诞生至今，经历了第一代（1G）模拟制式通信系统，第二代（2G）GSM数字蜂窝通信系统，第三代（3G）CDMA多媒体通信系统，以及已经开始商业应用的更高速率和系统容量的长期演进（LTE）移动通信系统。

纵观技术的更新换代，对更高的通信速率，更广泛的应用场景，更快的终端移动速度等的追求推动着技术的进步，而这些需求也导致了无线信道的快时变性更加明显，信道参数在一个OFDM符号周期内将有明显变化，产生了不可忽视的载波间干扰（ICI）。如何解决快时变信道的ICI问题和系统均衡，对OFDM技术提出了新的挑战。

变换域通信系统（TDCS）采用认知无线电的思想，在给定的频谱范围内通过动态改变发射信号频谱波形，避免与授权用户发生干扰。“Addressing the control channel design problem:OFDM-based transform domain communication system in cognitive radio(by Chuan Han,Jun Wang,Yaling Yang,and Shaoqian Li.Elsevier Computer Networks Journal.2008,52(4):795-815.)”将变换域通信系统与正交频分复用（OFDM）结合起来，提出一种基于正交频分复用的变换域通信系统，简称“OFDM-TDCS系统”。OFDM-TDCS系统采用多载波调制技术，循环码移键控（CCSK）调制，伪随机相位技术等，使得OFDM-TDCS系统在极低信噪比、子载波部分可用和收发机子载波使用不一致情况下也能够保证可靠的传输性能，并且有效地提高了系统的抗干扰性能。

目前对OFDM-TDCS系统关键技术的研究主要还集中于慢时变信道，如何在快时变信道进行收发机和波形设计，获得良好的传输性能还没有针对性的技术方案。

由抽头延迟线模型可知，时域信道矩阵可建模为

其中，h_k(n)表示时刻t＝kT_s（T_s为取样周期），延迟时间为τ＝nT_s的冲击响应系数，0≤n≤L（L表示信道的最大延迟量）。

当信道为慢时变信道时，h_k(n₀)为常数，k＝1...N-1。此时时域信道矩阵h为循环Toeplitz矩阵，此时频域信道矩阵为对角阵，F_N为傅里叶变换矩阵。此时信道估计和均衡可以将h或H建模为一个N维的向量，算法设计较简单。

当信道为快时变信道时，时域信道矩阵h和频域信道矩阵H的模型都为N×N的矩阵，此时对算法的设计就提出了新的挑战，需重新设计估计和均衡算法。

“认知无线电中OFDM-TDCS系统关键技术研究(黄彪.成都:电子科技大学2011.)”介绍了一种低复杂度OFDM-TDCS系统的软解调接收方案，通过相关函数简单地表示似然函数，相关函数的计算只需要一次IDFT，于是显著降低了似然函数的计算开销。但是这种方法针对的是慢变信道的应用，此时信道信息可以等效为一个向量进行操作，在快时变信道中，信道信息构成一个N×N的矩阵，该种方法无法应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于时域信道匹配的OFDM-TDCS的接收方案，包括如下步骤：

S1、对时域信道矩阵进行匹配，包括：

S11、对矩阵进行共轭转置，和y信号相乘后，获得的向量进行共轭转置，所得结果设为g，其中，为接收机通过信道估计获得的时域信道矩阵h的估计值，y信号为估计值去掉循环前缀后时域接收的数据；

S12、对S11所述g向量进行IDFT操作得到G，其中,N为IDFT向量的长度，N为不为零的自然数，k＝0,1,...,N-1，n＝0,1,...,N-1，j为复数的虚部；

S2、生成接收机的空闲频谱标记向量和接收机的伪随机相位向量，其中，接收机的空闲频谱标记向量记作A′＝[A′₀,A′₁,...,A′_N-1]；