[发明专利]基于信道预测的TMSBL水声OFDM时变信道估计方法

权利要求书

1.基于信道预测的TMSBL水声OFDM时变信道估计方法，其特征在于，所述估计方法包括以下步骤：

步骤一、基于CP-OFDM通信系统模型，将连续块间信道路径的幅度、时延和多普勒因子的变化建模成基于簇的信道偏移参数模型；

步骤二、通过对信道偏移参数的估计，利用前一个符号估计的信道进行补偿来预测当前信道，并根据已知的导频符号虚构出当前信道的虚拟接收向量；

步骤三、构建基于信道预测构建联合估计模型，基于联合估计模型采用TMSBL算法对稀疏信道进行联合估计，

步骤一中，具体的，关于基于簇的信道偏移参数模型：

将信道路径分为N_cl个簇：

其中，Ω_i为第i簇中所有路径的集合，

假设复增益、时延和残余多普勒因子的变化量在一个簇内满足同一组信道偏移参数{γ_i,Δτ_i,Δb_i}，在第n块的第i簇中，基于簇信道偏移补偿后的路径参数为：

2.根据权利要求1所述的基于信道预测的TMSBL水声OFDM时变信道估计方法，其特征在于，步骤一中，具体的，对于初始的CP-OFDM通信系统模型：

假设在一个OFDM块中有K个子载波，且第n个块的第k个子载波上发送的符号是X[k；n]，T表示一个OFDM块的周期，f_c是中心频率，T_cp表示循环前缀长度，则第k个子载波频率为

f_k＝f_c+k/T,k＝-K/2,…,K/2-1 (1.1)

发送的OFDM信号写成

其中，q(t)是脉冲成形滤波器，写为

水声通信中常用的时变信道模型是

其中N_pa是多径信道的路径个数，A_p(t；n),τ_p(t；n),a_p(t；n)分别表示第n块上第p条路径的增益、时延和多普勒因子，在一个OFDM块的持续时间内，将A_p(t；n),τ_p(t；n),a_p(t；n)这三个参数假定为常数即：A_p(t；n)＝A_p[n],τ_p(t；n)＝τ_p[n],a_p(t；n)＝a_p[n]，

则经过信道接收到的OFDM信号写成

其中是加性噪声，

经过多普勒补偿和CP-OFDM解调的接收信号表示为：

其中，m∈[-K/2,K/2-1]，w[m；n]是频域噪声，系数H[m,k；n]指定了由于时变信道引起的多普勒效应中第k个子载波对第m个子载波FFT输出的影响，表示为：

其中，G(f)表示矩形脉冲成形滤波器的傅里叶变换，b_p[n]与ξ_p[n]分别为残余多普勒因子和复增益：

再将系数H[m,k；n]收集到信道混合矩阵H[n]中，将输入-输出关系简化为：

Y[n]＝H[n]X[n]+w[n] (1.9)

其中，Y[n]是第n个接收向量，X[n]是第n个发送向量，w[n]是噪声向量，矩阵Γ为：[Γ(b,)]_m,k＝G(f_m+-(1+b)f_k)，对角矩阵Λ的第k个对角线元素为：