[发明专利]超奈奎斯特系统的多径信道估计方法

说明书

本发明公开了一种超奈奎斯特系统的多径信道估计方法，主要解决现有技术估计精度低、实现复杂度高的问题，其实现方案为：计算超奈奎斯特系统的码间干扰因子，获得超奈奎斯特系统的码间干扰矩阵；对该码间干扰矩阵进行奇异值分解，获得码间干扰矩阵的离散傅里叶矩阵和对角矩阵；根据离散傅里叶矩阵和对角矩阵，生成导频符号块；系统中的发射机划分发送符号块，并在发送符号块前插入五个相同的导频符号块；系统中的接收机提取出接受符号块中的第三个导频符号块，并对提取出的导频符号块进行多径信道估计，获得多径信道脉冲响应。本发明提高了超奈奎斯特系统的多径信道估计精度，降低了实现复杂度，可用于超奈奎斯特系统传输方案的设计。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及一种多径信道估计方法，可用于超奈奎斯特系统传输方案的设计。

背景技术

作为一种非正交传输方案，近年来超奈奎斯特系统因其无需额外的带宽和天线即可提高通信系统的传输速率而得到了越来越多的关注。目前，关于超奈奎斯特系统的大部分研究均基于高斯白噪声信道，然而对于实际系统而言，多径信道是一种更为常见的信道。另一方面，超奈奎斯特系统因其违背奈奎斯特准则而引入码间干扰，因此必须在存在码间干扰的超奈奎斯特系统中精确估计多径信道的信道脉冲响应。

北京科技大学Nan Wu在其发表论文“A Hybrid BP-EP-VMP approach to jointchannel estimation and decoding for FTN signaling over frequency selectivefading channels”(IEEE Access，2017，5：6849-6858)中提出了一种时域的超奈奎斯特系统多径信道估计方法，该方法借助在因子图中的等效软节点上执行变分消息传递VMP进行信道估计。这种方法在超奈奎斯特系统码间干扰长度较小时及较温和码间干扰情况下可以较为精确地估计多径信道的信道脉冲响应。该方法由于其复杂度与超奈奎斯特系统码间干扰长度的三次方正相关，因而当超奈奎斯特系统码间干扰长度较长时其过高的复杂度使其不具有实用性。

Shinya Sugiura在其发表论文“Iterative frequency-domain joint channelestimation and data detection of faster-than-Nyquist signaling”(IEEETransactions on Wireless Communications，2017，16：6221-6231)中提出了一种基于迭代频域均衡的超奈奎斯特系统多径信道估计方法，其充分考虑了超奈奎斯特系统中的有色噪声并利用最小均方误差准则对其进行噪声白化，在温和的码间干扰情况下具有较高的估计精度且复杂度较低。该方法存在的不足之处是，仅考虑了多径信道具有前向径的情况，应用场景具有局限性，此外当超奈奎斯特系统码间干扰较为严重时，此方法估计精度低。

北京科技大学Nan Wu在其发表论文“Frequency-domain joint channelestimation and decoding for faster-than-Nyquist signaling”(Internationalconference on electronics technology，2018，66：781-795)中提出了一种超奈奎斯特系统多径信道频域估计方法，其无需插入循环前缀，充分考虑两个发送符号块之间的码间干扰并利用循环矩阵近似超奈奎斯特系统的噪声自相关矩阵，在码间干扰较为温和的超奈奎斯特系统中表现良好。然而，该方法在超奈奎斯特系统码间干扰较严重时估计精度低，此外，其复杂度偏高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种超奈奎斯特系统的符号估计方法，以降低多径信道估计的复杂度，并提高其估计精度。

本发明的技术方案是：通过超奈奎斯特系统引入已知的码间干扰，以在超奈奎斯特系统发射机中实现预编码，并通过在超奈奎斯特系统发射机插入5个相同的导频块，使得第3个导频块的码间干扰矩阵为循环矩阵，借助离散傅里叶矩阵对该循环矩阵进行奇异值分解，进而估计多径信道，其实现步骤包括如下：