本發(fā)明涉及無線通信，尤其涉及一種適應(yīng)時(shí)變多普勒信道的otfs傳輸方法。

背景技術(shù)：

1、otfs(orthogonal?time?frequency?space,正交時(shí)頻空)是一種將信息符號(hào)調(diào)制在時(shí)延-多普勒域上的新型二維調(diào)制技術(shù)。諸多研究表明，在高速移動(dòng)場景otfs相比ofdm(orthogonal?frequency?division?multiplexing，正交頻分復(fù)用)技術(shù)性能更優(yōu)。

2、在低地球軌道衛(wèi)星和毫米波系統(tǒng)等場景中，由于發(fā)射接收器之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，接收信號(hào)可能會(huì)經(jīng)歷顯著的時(shí)變多普勒畸變。多普勒變化率作為與運(yùn)動(dòng)加速度相關(guān)的高階運(yùn)動(dòng)參數(shù)必須在系統(tǒng)模型中考慮。因此，多普勒頻移不再是一個(gè)常數(shù)，而是一個(gè)隨時(shí)間變化的變量。

3、p.huang等在ieee?transactions?on?signal?processing(volume:64,issue:15,01august?2016)發(fā)表的論文“l(fā)ong-time?coherent?integration?for?weak?maneuveringtarget?detection?and?high-order?motion?parameter?estimation?based?on?keystonetransform”中，考慮了具有三階位移和多普勒偏移的弱機(jī)動(dòng)目標(biāo)的檢測和運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)問題。首先，用keystone變換來補(bǔ)償線性距離漫游；然后，在距離頻率和方位時(shí)間域內(nèi)進(jìn)行匹配濾波處理，以消除距離和方位之間的殘余耦合效應(yīng)；最后，獲得一個(gè)清晰的移動(dòng)目標(biāo)圖像，并有效地估計(jì)出三個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，即速度、加速度和加速度變化率。

4、p.huang等在ieee?transactions?on?geoscience?and?remote?sensing(volume:55,issue:1,january?2017)中發(fā)表的論文“ground?maneuvering?target?imaging?andhigh-order?motion?parameter?estimation?based?on?second-order?keystone?andgeneralized?hough-haf?transform”中，針對(duì)合成孔徑雷達(dá)估計(jì)地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)問題，提出使用二階keystone變換來糾正距離曲率，然后用hough變換來估計(jì)距離漫游軌跡的斜率，從而獲得目標(biāo)橫向速度，最后，用廣義hough高階模糊函數(shù)變換將目標(biāo)信號(hào)轉(zhuǎn)換為2d時(shí)間-頻率平面，并估計(jì)與三階多普勒參數(shù)相關(guān)的斜率。

5、yaru?shan等在ieee?transactions?onvehicular?technology(volume:70,issue:6,june?2021)中發(fā)表的論文“l(fā)ow-complexity?and?low-overhead?receiver?forotfs?via?large-scale?antennaarray”提出一種利用大規(guī)模天線區(qū)分otfs多徑方法，但是沒有考慮時(shí)變多普勒信道。

6、綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)僅在存在單路徑的情況下考慮了時(shí)變多普勒，或者考慮了多徑效應(yīng)而沒有考慮時(shí)變多普勒。因此，如何提供一種適應(yīng)多普勒變化信道的otfs傳輸方法成為本領(lǐng)域技術(shù)人員極為關(guān)注的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)無線信道中存在時(shí)變多普勒，提供一種高效的otfs傳輸方法。為此，本發(fā)明提供一種適應(yīng)時(shí)變多普勒信道的otfs傳輸方法，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)多普勒變化率的估計(jì)，使得系統(tǒng)具有抗時(shí)變多普勒的能力。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種適應(yīng)時(shí)變多普勒信道的otfs傳輸方法，應(yīng)用于otfs傳輸系統(tǒng)，所述otfs傳輸系統(tǒng)包括otfs下行發(fā)射機(jī)、otfs上行發(fā)射機(jī)、otfs下行接收機(jī)、otfs上行接收機(jī)，其中otfs下行發(fā)射機(jī)、otfs上行接收機(jī)部署于相同位置，通過有線連接；otfs上行發(fā)射機(jī)、otfs下行接收機(jī)部署于相同位置，通過有線連接；該方法包括以下步驟：

4、步驟1，otfs下行發(fā)射機(jī)將第k個(gè)線性調(diào)頻序列sk＝{sk(0),sk(0),…,sk(n0-1)}通過數(shù)模轉(zhuǎn)化，生成第k個(gè)線性調(diào)頻信號(hào)并發(fā)送到無線信道中去；otfs下行接收機(jī)接收到第k個(gè)線性調(diào)頻信號(hào)后，通過模數(shù)轉(zhuǎn)化，生成第k個(gè)數(shù)字接收線性調(diào)頻序列rk＝{rk(0),rk(0),…,rk(n0-1)}，根據(jù)rk估計(jì)多普勒變化率其中，n0為sk和rk的長度；

5、步驟2，otfs下行接收機(jī)將通過有線傳輸給otfs上行發(fā)射機(jī)，otfs上行發(fā)射機(jī)通過無線信道將發(fā)送到otfs上行接收機(jī)，otfs上行接收機(jī)將多普勒變化率通過有線傳輸至otfs下行發(fā)射機(jī)；

6、步驟3，otfs下行發(fā)射機(jī)發(fā)射完第k個(gè)線性調(diào)頻信號(hào)后，將待發(fā)射的信息比特流進(jìn)行調(diào)制，生成第k組調(diào)制符號(hào)序列，然后根據(jù)對(duì)第k組調(diào)制符號(hào)序列依次進(jìn)行otfs調(diào)制及預(yù)編碼，生成第k個(gè)otfs數(shù)字信號(hào)yk：

7、

8、其中，為待發(fā)送的時(shí)延-多普勒域符號(hào)，im為m階單位矩陣，fn表示n點(diǎn)的傅里葉變換矩陣，其第m行、第n列元素為m、n分別為延時(shí)維度格點(diǎn)數(shù)、多普勒維度格點(diǎn)數(shù)，表示fn的共軛轉(zhuǎn)置，表示克羅內(nèi)克積，p＝diag{p}，其中diag{·}表示對(duì)角化操作，即將向量p放置在矩陣p的對(duì)角線上，矩陣p的其他位置為0，向量p的第i個(gè)元素為δf為otfs信號(hào)的子載波間隔；

9、步驟4，otfs下行發(fā)射機(jī)對(duì)yk依次進(jìn)行數(shù)模變換、上變頻，生成第k個(gè)otfs發(fā)射信號(hào)，通過無線信道將第k個(gè)otfs發(fā)射信號(hào)發(fā)送至otfs下行接收機(jī)；

10、步驟5，otfs下行接收機(jī)對(duì)第k個(gè)otfs發(fā)射信號(hào)進(jìn)行otfs解調(diào)，并判斷此時(shí)信息是否傳遞完成，如果是則結(jié)束，如果沒有則令k＝k+1，重復(fù)步驟1至步驟5。

11、進(jìn)一步地，步驟1的具體方式為：

12、步驟101，otfs下行接收機(jī)區(qū)分rk中的多徑，將rk分為u路區(qū)分多徑后的信號(hào)其中1￡u￡u，u為信道中的傳輸路徑數(shù)；

13、步驟102，分別計(jì)算和sk的4階矩fr(η1)、fs(η1)，具體步驟為：

14、(1021)計(jì)算的瞬時(shí)自相關(guān)ar：

15、

16、其中，η0∈(0,n0)為常數(shù)，n∈[-m0,m0-η0]，conj[×]表示求共軛運(yùn)算；

17、(1022)計(jì)算sk的瞬時(shí)自相關(guān)as：

18、as＝conj(sk(n))sk(n+η0)；

19、(1023)計(jì)算的4階矩：

20、

21、其中：

22、η1∈[-(n0-η0-1),n0-η0-1]，

23、n1＝max{-m0,-m0-η1}，

24、n2＝min{m0-η0,m0-η0-η1}；

25、(1024)計(jì)算sk的4階矩：

26、

27、步驟103，計(jì)算fr(η1)、fs(η1)的比值x：

28、

29、步驟104，對(duì)x進(jìn)行快速傅里葉變換，得到其中

30、

31、步驟105，找到f中的最大值，估計(jì)多普勒變化率，得到多普勒變化率的估計(jì)值

32、

33、采用本發(fā)明可以獲得以下有益效果：

34、1、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)多普勒變化率的估計(jì)，使得系統(tǒng)具有抗時(shí)變多普勒的能力。

35、2、本發(fā)明根據(jù)多普勒變化率對(duì)otfs發(fā)射信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼，使得接收端信道估計(jì)復(fù)雜度大大降低。

36、3、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在存在多路徑的情況下考慮了時(shí)變多普勒，在考慮了多徑效應(yīng)的同時(shí)考慮時(shí)變多普勒，能夠適應(yīng)存在多普勒變化率的信道。