[发明专利]基于分散式放置正交时频空OTFS导频的信道估计方法

说明书

本发明公开了一种基于分散式放置正交时频空OTFS导频的信道估计方法，其实现步骤是：1、在时延‑多普勒域的发送数据同一帧的不同位置，叠加放置四个相互正交的导频符号；2、对时延‑多普勒域数据块进行逆辛傅利叶变换，再对该数据块进行海森堡变换，发送得到的时域信号；3、接收端接收到的时延‑多普勒域数据块信号，进行阈值检测；4、提取超过阈值的接受端的数据块信号，进行相位复原；5、针对每条信道路径进行联合信道估计。本发明在发送端的每一帧数据里分散放置四个相互正交的导频符号，降低了导频所需的最大导频信噪比，提升了系统的PAPR性能。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及无线通信技术领域中的一种基于分散式放置正交时频空OTFS(Orthogonal Time Frequency Space)导频的信道估计方法。本发明可用于从OTFS系统接收的导频信号中估计相应的信道信息。

背景技术

目前，在5G以及WIFI无线网络中广泛使用的正交频分OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing)调制技术容易受到多普勒效应的影响。OTFS在高移动性无线通信场景下相较于OFDM有着更好的性能表现。正交时频空OTFS是一种在时延多普勒域进行调制的二维调制方案，通过一系列二维变换，将双色散信道转换为在时延多普勒域近似非衰落的信道。OTFS系统面临的挑战主要之一就是如何精确的估计时延多普勒信道状态信息。对于OTFS系统的信道估计，面临的主要挑战就是如何放置导频，并进行信道估计，如果导频放置方案不好则会造成整个系统的PAPR性能过差，也会造成信道估计的性能不好，不利于实际系统的实用性。

Weijie Yuan，Shuangyang Li等人在其发表的论文“Data-Aided ChannelEstimation for OTFS Systems with A Superimposed Pilot and Data TransmissionScheme”(IEEE Wireless Communications Letters，2021)中提到了一种基于叠加式导频放置的信道估计方法。该方法通过在发送端叠加放置数据符号和导频符号，再经过信道噪声，然后在OTFS系统的接受端，通过阈值判断，找到数据帧中相应的导频数据符号，利用接收的信号估计出信道信息。该技术方案整个数据帧都能发送数据符号，能够有效提升帧数据的利用率，但是，该方法仍然存在的不足之处是，发送帧中的数据符号与信道噪声都对导频符号造成干扰，导频符号需要很大的能量才能保证信道估计的性能，过高的导频符号能量使得OTFS系统的PAPR性能较差。

成都工业学院在其申请的专利文献“基于OTFS系统调制解调的高速信道估计装置及方法”(专利申请号2021111633351，申请公布号CN113890796A)中公开了一种基于OTFS系统调制解调的高速信道估计方法。该方法主要是随机生成延时-多普勒域数据符号，并将其转换为时频域数据符号，插入导频序列，转换为时域发射信号，对信道进行初步估计，得到信道基系数初步估计值，并根据其采用无迹卡尔曼滤波信道估计法对信道进行估计，得到信道基系数最终估计值，根据估计值还原信道冲激相应，将冲激响应经循环移位变换为频域信道增益系数，通过ZF均衡得到接收天线的频域信号，将其解映射，并执行硬判决得到最终接收信号。该方法存在的不足之处是，该方法的导频符号是在时频域插入导频符号，时频域的信道状态很复杂干扰很大，最终的信道信息估计得不准确。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提供一种基于分散式放置正交时频空OTFS导频的信道估计方法，旨在解决OTFS通信系统中时延多普勒信道状态信息(CSI)估计不准确的问题和PAPR性能较差的问题。