[發明專利]正交多載波碼域非正交多址水聲通信下行鏈路近端用戶無導頻信道估計方法

有效

• 申請號: 201811543330.X
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109450557B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 王巍;楊騰;錢斌;畢坤
• 申請（專利權）人: 蘇州桑泰海洋儀器研發有限責任公司
• 主分類號: H04B13/02
• 分類號: H04B13/02;H04B1/7097;H04L25/02;H04L25/03;H04L27/26
• 代理公司: 北京潤川律師事務所 11643
• 代理人: 李奎鋒

本發明公開了一種正交多載波碼域非正交多址水聲通信下行鏈路近端用戶無導頻信道估計方法，利用水聲信道的稀疏性質實現對遠端用戶頻域擴頻碼的重建，并將重建結果作為近端用戶的導頻信息對近端用戶信號進行均衡，并通過SIC技術消除遠端用戶對近端用戶的干擾，從而實現在不添加導頻冗余的條件下完成對近端用戶信息的解調，有效的解決了NOMA通信過程需要添加導頻而引起的通信效率下降問題，適合通信帶寬資源緊缺的水聲通信。

技術領域

本方法涉及NOMA水聲通信技術的研究，更為具體的講，針對正交多載波碼域非正交多址水聲通信技術需要添加導頻估計信道導致的通信效率降低的問題，提出了一種適合下行廣播信道近端用戶非正交多址接入無導頻信道估計方法，應用于水聲通信領域。

背景技術

受水聲通信遠近場效應的影響，位于水聲局域網絡邊緣節點信噪比低、性能較差。在正交多址傳輸時，如果單純的追求系統的容量最大化，則位于水聲通信網絡邊緣節點被調度的機會很小；如果為了提高水聲通信網絡邊緣節點的吞吐量而提高邊緣用戶的功率或增加傳輸帶寬，則系統的容量會相應的降低。因此有著高頻譜利用率的正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術結合可以在水聲網絡子節點在機會平等的前提下，實現通信網絡信道容量提升的非正交多址接入(Non-orthogonalMultiple Access，NOMA)技術近年來逐漸受到關注。受淺水水聲信道多徑傳播影響，NOMA信道的頻域響應呈現梳狀周期性衰落，通信系統需要添加導頻信息以實現對時變水聲信道響應的估計與跟蹤，導致水聲通信效率的顯著下降。

針對水聲信道的大傳播時延、信道時變的特點導致的信道反饋信息時變的問題提出了一種適用于水聲下行通信的OFDM調制疊加編碼方法，該方法通過發送端利用用戶信道統計特征為兩用戶分配功率，利用導頻實時追蹤水聲信道的緩慢時變。在兩用戶信噪比差異較大時、在相對公平的資源分配情況下，該方法可以獲得比發送端具有完美信道信息的正交接入方法更大的可達速率區域，但是該方法需要通過添加梳狀導頻實時跟蹤信道從而導致通信效率下降。

在梳狀導頻信道估計方法中，經過水聲信道傳播的NOMA下行廣播信道信號受信道頻域梳狀濾波的干擾，因此需要添加導頻信息估計信道并對接收信號進行均衡，才能在接收端利用匹配濾波的方法實現對信號的積分解調，使得通信帶寬資源緊缺的水聲通信可利用的通信帶寬更窄，從而影響通信效率。

發明內容

本方法的目的在于提供一種適合下行廣播信道近端用戶非正交多址接入無導頻信道估計方法，其在不添加導頻信息的前提下實現對近端用戶信道的估計和信號解調，從而有效提高了通信效率。

本發明中方法的核心思想是利用水聲信道的稀疏性質實現對遠端用戶頻域擴頻碼的重建，并將重建結果作為近端用戶的導頻信息對近端用戶信號進行均衡，并通過SIC技術消除遠端用戶對近端用戶的干擾，從而實現在不添加導頻冗余的條件下完成對近端用戶信息的解調。

本發明的方案如下：

一種正交多載波碼域非正交多址水聲通信下行鏈路近端用戶無導頻信道估計方法，包括以下步驟：

A.遠端用戶發送包含有擴頻數據的信號，近端用戶接收信號并進行時頻變換；

B.近端用戶將時頻變換后的信號進行擴頻識別；

C.根據步驟B識別的擴頻信號，結合過完備字典，通過稀疏特性尋找遠端用戶發送的擴頻對應的M元擴頻碼序號，通過尋找的擴頻碼序號進行信道重建；

D.通過功率分配對近端用戶接收的信號進行串行干擾消除，得到消除干擾后的接收信號；

E.對消除干擾后的接收信號進行解調。

進一步地，所述步驟C包括以下步驟：

C1.定義為當時的信道估計值，可表示為：