[发明专利]一种短保护间隔的正交频分复用无线传输方法

权利要求书

1.一种短保护间隔的正交频分复用无线传输方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，选择RGI长度：

步骤1.1，对多径时延进行量化：

可分辨路径共有L+1条，分别表示为路径0，路径1…，路径L，路径的时延τ_l相对于采样周期T_s的长度定义为

步骤1.2，构建维度为M×(M+l)的P_l矩阵：

根据步骤1.1中对多径时延量化的结果，确定P_l矩阵的维度，P_l矩阵的维度为M×(M+l)；

P_l矩阵的元素为0或1，P_l矩阵的元素构建得到P_l矩阵，P_l矩阵如下式(1)：

式(1)中，T_l表示维度为M×l的矩阵，I_M表示维度为M×M的单位矩阵，T_l矩阵及I_M矩阵分别表达为下式(2)、(3)：

步骤1.3，构建M维的Toeplitz矩阵

根据步骤1.1中对多径时延量化的结果，截取信道状态信息的后L-l个信道的增益构建向量[h_L，…，h_l+2，h_l+1]，在增益构建向量前加入M+l-L个零，进行线性移位构建M维Toeplitz矩阵M维Toeplitz矩阵如下式(4)：

步骤1.4，构建维度为M×l的V_l矩阵：

根据步骤1.1中对多径时延量化的结果，构建维度为M×l的全零矩阵O_l，将步骤1.3中M维的Toeplitz矩阵和维度为M×l的全零矩阵O_l构建维度为M×l的V_l矩阵，V_l矩阵如下式(5)：

步骤1.5，构建维度为(M+l)×(M+l)的H_l矩阵：

构建信道增益向量[h₀，…，h_l，…，h_L]，在增益向量[h₀，…，h_l，…，h_L]后加入M+l-L-1个零进行线性位移，构建维度为(M+l)×(M+l)的H_l矩阵，H_l矩阵如下式(6)：

步骤1.6，采用破零均衡算法、最小均方误差均衡算法求解X_l矩阵：

采用破零均衡算法X_l矩阵如下式(7)：

采用最小均方误差均衡算法求解X_l矩阵如下式(8)：

式(8)中，表示噪声功率，I_M表示维度为M×M的单位矩阵；

步骤1.7，构建维度为M×(M+l)的Q_l矩阵：

将步骤1.4中V_l矩阵和步骤1.6中X_l矩阵相乘，构建维度为M×(M+l)的Q_l矩阵，Q_l矩阵如下式(9)：

Q_l＝V_lX_l……(9)；

步骤1.8，构建维度为M×(M+l)的W_l矩阵：

将步骤1.2中P_l矩阵和步骤1.7中Q_l矩阵进行矩阵加法，构建维度为M×(M+l)的W_l矩阵，W_l矩阵如下式(10)：

W_l＝P_l+Q_l……(10)；

步骤1.9，计算信噪比γ_l及香农容量C_l：

当RGI的长度为l时，信噪比γ_l如下式(11)：

式(11)中，||·||表示为·的Frobenius范数，表示噪声功率；

香农容量C_l如下式(12)：

式(12)中，表示为传输效率；

步骤1.10，将香农容量C_l进行优化，香农容量C_l的最大值l定义为l′，输出l′；l′如下式(13)：

步骤2，处理发射端信号：

步骤2.1，将串行比特信号流输入至映射器进行数字调制，输出串行符号块S_i，S_i如下式(14)：

式(14)中，S_i，m表示第i个数据块中的第m(m＝0，…，M-1)个码元；

步骤2.2，将步骤2.1中串行符号块S_i进行IFFT变换、并串变换并输出，如下式(15)所示：

s_i＝[s_i，0，…，s_i，M-1]……(15)；

步骤2.3，串行符号块S_i的前面插入长度为l′的RGI得到如下式(16)：

式(16)中，M+l′表示的长度；

步骤2.4，将步骤2.3中依次进行数模转换、射频调制，经天线发射至无线信道；

步骤3，处理接收端信号：

步骤3.1，接收端接收的信号进行下变频变换，以采样周期T_s进行采样获取第i个数据块对应的M+l′个采样点；

步骤3.2，将步骤3.1中获取的M+l′个采样点进行串并联变换，获取M+l′路并行的基带信号根据基带信号的组成特征，对基带信号进行分段表示，如下式(17)所示：

式(17)中，υ_i，n为噪声项，J_i，n为拖尾干扰；

步骤3.3，将信道状态信息CSI和恢复出的第i-1个OFDM符号对干扰信号进行重建，如下式(18)所示：

步骤3.4，将步骤3.3中重建结果对步骤3.2中基带信号进行DFE处理得到

其中，

步骤3.5，将步骤3.4中DFE处理结果和步骤1.2中P_l′矩阵填补接收信号的尾部缺口得到如下式(19)：

步骤3.6，利用CPR算法计算得到如下式(20)：

步骤3.7，将步骤3.5中和步骤3.6中填补接收信号的首部缺口得到u_i，u_i如下式(21)：

步骤3.8，将步骤3.7中u_i依次进行FFT变换、并串转换、单抽头的频域均衡；

频域均衡的抽头系数矩阵为其中，

步骤3.9，将均衡器的输出进行判决、解映射，恢复出串行比特信号流。