[發(fā)明專利]一種多輸入多輸出正交頻分多路復(fù)用系統(tǒng)的導(dǎo)頻分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011113737.6
• 申請日: 2020-10-17
• 公開（公告）號: CN112260811B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李濤泳;孫莉;鄭培清;張國和;丁莎
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)深圳研究院;李濤泳;江蘇思遠集成電路與智能技術(shù)研究院有限公司;北京行言柏尚科技股份有限公司
• 主分類號: H04L5/00
• 分類號: H04L5/00;H04B7/0413
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

本發(fā)明提供了一種多輸入多輸出正交頻分多路復(fù)用系統(tǒng)的導(dǎo)頻分配方法，根據(jù)系統(tǒng)的實際參數(shù)計算韋爾奇下界，隨機生成初始導(dǎo)頻分配方案，生成發(fā)射天線發(fā)送的由子載波組成的OFDM符號，采用擴展的模擬退火算法對初始導(dǎo)頻分配方案進行優(yōu)化，獲取優(yōu)化后的最終導(dǎo)頻分配方案。本發(fā)明能夠有效地降低計算復(fù)雜度，使得擁有更高潛能的測量矩陣具有更大的更新優(yōu)化幾率，有效提升了算法的收斂速率，提高了導(dǎo)頻分配方案的優(yōu)化效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及導(dǎo)頻分配方法，尤其是一種正交頻分多路復(fù)用系統(tǒng)的導(dǎo)頻分配方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代無線通信技術(shù)的發(fā)展，人們對大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笤絹碓綇娏摇Ｓ捎诙噍斎攵噍敵?Multi-Input Multi-Output，MIMO)超寬帶(Ultra-Wideband，UWB)正交頻分多路復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)系統(tǒng)具有大容量、低功耗等優(yōu)勢，被認為是實現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)之一。在MIMO UWB OFDM系統(tǒng)的實際應(yīng)用中，信道估計是需要解決的主要問題之一。只有精確的信道估計才能保證數(shù)據(jù)高速的傳輸，為了精確地估計信道，OFDM系統(tǒng)通常采用導(dǎo)頻輔助的方法進行信道估計。然而，如果采用傳統(tǒng)的信道估計方法，比如最小平方法(Least Squares,LS)，最小均方誤差法(MinimumMean-Squared Error，MMSE)等，所需的導(dǎo)頻數(shù)將急劇增加，導(dǎo)致有效數(shù)據(jù)傳輸速率的下降。

因為超寬帶信道具有稀疏性的特點，壓縮感知被廣泛的用于超寬帶信道的估計，從而降低信道所需的導(dǎo)頻數(shù)量。對于基于壓縮感知的信道估計方法，互相干性較低的測量矩陣能夠提供更加精確的信道估計結(jié)果。現(xiàn)有技術(shù)在設(shè)計測量矩陣時，通常假設(shè)用來估計每一個子信道的導(dǎo)頻數(shù)是相同的(參見王妮娜的“基于壓縮感知的MIMO-OFDM系統(tǒng)稀疏信道估計方法”，電子科技大學(xué)學(xué)報，2013，第一期；何雪云的“大規(guī)模MIMO OFDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化壓縮感知信道估計中導(dǎo)頻優(yōu)化方法研究”，信號處理，2017，第一期；周煜澄的“基于壓縮感知的MIMO-OFDM信道估計中的導(dǎo)頻設(shè)計方案”，數(shù)據(jù)采集與處理，2019，第四期)。這些方法證明了通過導(dǎo)頻設(shè)計能夠有效的提高信道估計的準(zhǔn)確度，從而提高系統(tǒng)性能。

由于現(xiàn)有技術(shù)方法的計算復(fù)雜度過高，并采用隨機的方式進行導(dǎo)頻分配方案的更新優(yōu)化，這將導(dǎo)致兩方面的不足：一是導(dǎo)頻設(shè)計的復(fù)雜度過高，降低導(dǎo)頻設(shè)計的效率成為現(xiàn)有技術(shù)方法實際應(yīng)用的障礙；二是采用隨機的方式進行導(dǎo)頻方案的更新，未能有效發(fā)掘各個測量矩陣的潛能，從而導(dǎo)致導(dǎo)頻設(shè)計方案的優(yōu)化效率偏低。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種輸入多輸出正交頻分多路復(fù)用系統(tǒng)的導(dǎo)頻分配方法，能夠降低計算復(fù)雜度，提高導(dǎo)頻分配方案的優(yōu)化效率。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：

步驟一，根據(jù)系統(tǒng)的實際參數(shù)輸入子載波的個數(shù)N、發(fā)射天線個數(shù)N_t、接收天線個數(shù)N_r、導(dǎo)頻數(shù)子信道的長度計算韋爾奇(Welch)下界其中，n_t＝1，2，...，N_t，n_r＝1，2，...，N_r；

步驟二，隨機生成初始導(dǎo)頻分配方案其中，表示第n_t個發(fā)射天線的導(dǎo)頻的集合，且依據(jù)導(dǎo)頻集合生成第n_t個發(fā)射天線發(fā)送的由N個子載波組成的OFDM符號

其中，n_t＝1，2，...，N_t||·||₂表示向量的歐幾里得范數(shù)；構(gòu)建測量矩陣并計算其相對應(yīng)的測量矩陣互相干性所述的測量矩陣中第k行、第l列的元素其中，φ_u代表測量矩陣的第u列，φ_v代表測量矩陣的第v列，·表示向量的點積運算；