[发明专利]一种面向车联网的IM-OFDM信号的处理方法

权利要求书

1.一种面向车联网的IM-OFDM信号的处理方法，其特征在于，其具体步骤为：

S1、搭建基于预编码的MIMO-OFDM系统，即：PIM-MIMO-OFDM系统，其步骤为：

在发射机上使用实时的信道状态信息CSI进行预编码，在接收机上对接收机收到的信息进行检测，定义OFDM帧是由N个子载波频率组成，其中，前P，P≤N子载波频率用于数据传输，其他子载波频率保留为空子载波，则在频域中期望的OFDM块用空间频率块的形式表示为：

式中，x_i，j∈{0，S}，1≤i≤R，1≤j≤N表示在第i个接收天线上的第j个子载波频率的接收信号，S为M元移相键控/正交调幅星座，即：PSK/QAM星座；

使用总数为N×R的元素进行接收机索引调制，将总数N×R的元素分为G组，每个组包含K＝N×R/G个元素；每个组的K个元素都是从K_R×K_N大小的空间频率子块中提取出来的，且空间频率子块满足K＝K_R×K_N，K_N是空间频率子块的频率，K_R是空间频率子块的空间大小，天线群的数量G_R＝R/K_R和子载波群的数量G_N＝N/K_N是整数，且G＝G_R×G_N；

定义第g个空间频率子块为：

式中，表示第g个子块上要传输到第i个接收天线上的第j个子载波频率的元素；

根据以下步骤将m比特映射到S_g：首先，指数调制器用指数比特来确定活性元素的K′指数；ρ₂＝K′log₂(M)星座比特生成K′×M元移相键控/正交调幅星座符号，将其传输到S_g中的活动元素，剩下的K-K′元素将相应地进行零填充；将p＝p₁+p₂位映射到每个子块；通过同样的步骤，正确地获得G空间频率块，忽略循环前缀CP的影响，给出PIM-MIMO-OFDM系统的频谱效率为：

式中，η_PIM为PIM-MIMO-OFDM系统的频谱效率；

将G个OFDM块的频域和空间域连接在一起，形成了块，然后通过一个频域交织器形成OFDM块X_F，将其传输到接收机的接收天线；

对于第n个子载波频率，将相应的线性零强迫Z_F预编码器写成：

式中，n＝1，…，N，表示每个子载波频率的无线信道的频率响应，其元素表示从第j个传输天线到第i个接收天线在第n个子载波频率上的的信道系数，表示H_n的共轭转置矩阵；

线性零强迫Z_F预编码后，通过公式(5)计算出频率为n的相应发射信号，公式(5)表示为：

(Z_F)_n＝P_ndiag((D)_n)(X_F)_n (5)

式中，是OFDM块整个传输的功率标准化矩阵，它的项是每个元素的幂标准化因子PNFs；

通过在所有子载波频率上串接信号，得到OFDM块线性零强迫Z_F的频域传输，OFDM块的每一行经过反快速傅里叶变换IFFT操作，得到每个发射机发射天线上的时域OFDM帧，经过循环前缀CP附加、并联-串行和数字-模拟转换过程，信号从发射天线发送至接收机；

在接收机上，每个接收天线接收到的信号进行循环前缀CP去除和快速傅里叶变换FFT操作后，得到第n个子载波频率域内的接收信号为：

(Y_F)_n＝H_n(ZF)_n+(W_F)_n＝diag((D)_n)(X_F)_n+(W_F)_n (6)

式中，Y_F为收到OFDM的块，W_F为收到OFDM的块相应的噪声矩阵，Y_F，W_F的元素遵循的分布；

对接收信号进行块解交织和重组获得第g个接收的空间频率子块为：

式中，D_g为从D收集相应的幂标准化因子PNFs，W_g为从W_F收集的噪声样本，

将公式(7)转换为矢量形式为：

y_g＝d_g×diag(s_g)+w_g (8)

通过将Y_g，D_g，S_g，W_g的每一行连接起来，得到

根据ML准则确定发送给每组元素的符号，根据不同的条件由根据现有ML检测器对G组元素分别进行ML检测，根据ML准则，是从M元移相键控/正交调幅星座中提取的；

S2、计算接收天线对应的接收时域信号、载波频率偏移CFO引入的相位旋转，对载波频率偏移CFO进行补偿，并在标准化离散傅里变换DET操作之后获得频域信号，为载波频率偏移CFO估算出成本函数，得到载波频率偏移CFO，对搭建出的PIM-MIMO-OFDM系统进行载波频偏估计，并对其进行补偿。