[发明专利]一种利用快速傅里叶变换的低复杂度BEM信道估计方法

说明书

本发明属于数字信息传输技术领域，公开了一种利用快速傅里叶变换的低复杂度BEM信道估计方法，包括：根据复指数基扩展模型，生成基向量以及其对应的和向量；根据基扩展模型信号表达式，由已知导频符号生成用于求解基系数的求解矩阵A；由接收的导频符号和求解矩阵A，得到基系数向量；对基系数向量做快速傅里叶变换，与和向量，求得频域信道响应值。本发明具有估计精度高和计算复杂度低的优点，适用于固定块状导频的SC‑FDMA或OFDM系统。本发明在基扩展模型的基础上，利用信道响应的时频域变换特性，将复杂的矩阵运算化简为快速傅里叶变换，简化了BEM信道估计算法中的时频域转换公式，大幅降低BEM算法的计算复杂度。

技术领域

本发明属于数字信息传输技术领域，尤其涉及一种利用快速傅里叶变换的低复杂度BEM信道估计方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：随着技术的不断发展，交通工具的速度在不断提升。新一代最快的海上无人艇“天行一号”最高时速可达92.6km/h，无人机可以达到280km/h，我国运营的高速铁路最高时速可达350km/h，上海磁悬浮列车最高时速可达432km/h。通信系统接收端的高速移动，会严重影响通信系统的传输性能，对通信系统的高质量传输提出了巨大挑战。在高速移动环境下，无线信道成为快时变的频率选择性信道，产生多普勒效应，会破坏系统子载波间的正交性，同时产生载波间干扰，最终造成系统性能的迅速恶化。因此，动态多径信道环境下的精确信道估计，一直是通信领域的研究热点之一。基扩展模型信道估计算法(BEM算法)，利用有限的基函数拟合动态多径信道的信道响应，提高了对动态多径信道的估计性能，能够很好的应用于动态多径信道的系统中。M.K.Tsatsanis最早提出采用复指数基扩展模型(CE-BEM)拟合时变信道，该模型在多普勒频移较低时存在频谱泄露，产生吉布斯效应；为了消除CE-BEM的吉布斯效应，提出了过采样基扩展模型(GCE-BEM)，通过提高采样频率来提高频率分辨率，从而有效的提高建模精度；之后Zemen T等人提出离散卡洛基扩展模型(DKL-BEM)来拟合时变信道，该模型采用信道自相关函数的特征向量作为基函数向量，拟合性能较好。但这些传统的BEM算法涉及到频域与时域数据处理，包含大量的矩阵运算，具有很高的计算复杂度，实际硬件实现中难以采用，必须考虑其简化算法。“基于简化基扩展模型的快时变信道估计方法”中，利用信道特性及时域-频域的变换关系，简化信道响应时域到频域的变换公式，以较低的复杂度估计出接收信号的频域信道响应，大幅降低BEM算法的计算复杂度，但该算法在简化时域-频域变换公式过程中，将时域信道矩阵近似为托普列兹循环矩阵，性能略有损失，且变换公式中采用高维度矩阵运算，计算复杂度仍然较高。

综上所述，现有技术存在的问题是：尽管BEM算法在动态多径信道下表现出良好的性能，但其计算复杂度过高，大量高维度矩阵运算会带来巨大的资源占用率与长时延，难以应用于实际系统中。因此，如何在不降低BEM算法性能的前提下降低其计算复杂度，是当今的一个研究热点。