[發明專利]一種面向車聯網的IM-OFDM信號的處理方法

有效

• 申請號: 201811311614.6
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109347526B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 王汝意;李玉珂;韓雙雙;王曉;王飛躍
• 申請（專利權）人: 青島智能產業技術研究院
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 劉雁君;徐艷艷

1.一種面向車聯網的IM-OFDM信號的處理方法，其特征在于，其具體步驟為：

S1、搭建基于預編碼的MIMO-OFDM系統，即：PIM-MIMO-OFDM系統，其步驟為：

在發射機上使用實時的信道狀態信息CSI進行預編碼，在接收機上對接收機收到的信息進行檢測，定義OFDM幀是由N個子載波頻率組成，其中，前P，P≤N子載波頻率用于數據傳輸，其他子載波頻率保留為空子載波，則在頻域中期望的OFDM塊用空間頻率塊的形式表示為：

式中，x_i，j∈{0，S}，1≤i≤R，1≤j≤N表示在第i個接收天線上的第j個子載波頻率的接收信號，S為M元移相鍵控/正交調幅星座，即：PSK/QAM星座；

使用總數為N×R的元素進行接收機索引調制，將總數N×R的元素分為G組，每個組包含K＝N×R/G個元素；每個組的K個元素都是從K_R×K_N大小的空間頻率子塊中提取出來的，且空間頻率子塊滿足K＝K_R×K_N，K_N是空間頻率子塊的頻率，K_R是空間頻率子塊的空間大小，天線群的數量G_R＝R/K_R和子載波群的數量G_N＝N/K_N是整數，且G＝G_R×G_N；

定義第g個空間頻率子塊為：

式中，表示第g個子塊上要傳輸到第i個接收天線上的第j個子載波頻率的元素；

根據以下步驟將m比特映射到S_g：首先，指數調制器用指數比特來確定活性元素的K′指數；ρ₂＝K′log₂(M)星座比特生成K′×M元移相鍵控/正交調幅星座符號，將其傳輸到S_g中的活動元素，剩下的K-K′元素將相應地進行零填充；將p＝p₁+p₂位映射到每個子塊；通過同樣的步驟，正確地獲得G空間頻率塊，忽略循環前綴CP的影響，給出PIM-MIMO-OFDM系統的頻譜效率為：

式中，η_PIM為PIM-MIMO-OFDM系統的頻譜效率；

將G個OFDM塊的頻域和空間域連接在一起，形成了塊，然后通過一個頻域交織器形成OFDM塊X_F，將其傳輸到接收機的接收天線；

對于第n個子載波頻率，將相應的線性零強迫Z_F預編碼器寫成：

式中，n＝1，…，N，表示每個子載波頻率的無線信道的頻率響應，其元素表示從第j個傳輸天線到第i個接收天線在第n個子載波頻率上的的信道系數，表示H_n的共軛轉置矩陣；

線性零強迫Z_F預編碼后，通過公式(5)計算出頻率為n的相應發射信號，公式(5)表示為：

(Z_F)_n＝P_ndiag((D)_n)(X_F)_n (5)

式中，是OFDM塊整個傳輸的功率標準化矩陣，它的項是每個元素的冪標準化因子PNFs；

通過在所有子載波頻率上串接信號，得到OFDM塊線性零強迫Z_F的頻域傳輸，OFDM塊的每一行經過反快速傅里葉變換IFFT操作，得到每個發射機發射天線上的時域OFDM幀，經過循環前綴CP附加、并聯-串行和數字-模擬轉換過程，信號從發射天線發送至接收機；

在接收機上，每個接收天線接收到的信號進行循環前綴CP去除和快速傅里葉變換FFT操作后，得到第n個子載波頻率域內的接收信號為：

(Y_F)_n＝H_n(ZF)_n+(W_F)_n＝diag((D)_n)(X_F)_n+(W_F)_n (6)

式中，Y_F為收到OFDM的塊，W_F為收到OFDM的塊相應的噪聲矩陣，Y_F，W_F的元素遵循的分布；

對接收信號進行塊解交織和重組獲得第g個接收的空間頻率子塊為：

式中，D_g為從D收集相應的冪標準化因子PNFs，W_g為從W_F收集的噪聲樣本，

將公式(7)轉換為矢量形式為：

y_g＝d_g×diag(s_g)+w_g (8)

通過將Y_g，D_g，S_g，W_g的每一行連接起來，得到

根據ML準則確定發送給每組元素的符號，根據不同的條件由根據現有ML檢測器對G組元素分別進行ML檢測，根據ML準則，是從M元移相鍵控/正交調幅星座中提取的；

S2、計算接收天線對應的接收時域信號、載波頻率偏移CFO引入的相位旋轉，對載波頻率偏移CFO進行補償，并在標準化離散傅里變換DET操作之后獲得頻域信號，為載波頻率偏移CFO估算出成本函數，得到載波頻率偏移CFO，對搭建出的PIM-MIMO-OFDM系統進行載波頻偏估計，并對其進行補償。