[發明專利]一種基于壓縮感知的限幅的OQAM/FBMC系統信號收發方法

在審

• 申請號: 202110016285.8
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112804180A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 袁曉軍;歐志豪
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

1.一種基于壓縮感知的限幅的OQAM/FBMC系統信號收發方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、輸入二進制比特流b[k]，經QAM調制得到長度為M的映射符號c_m，n作為一個OQAM/FBMC符號，通過取實部和虛部得到兩個長為M的實數符號和記第n個發送符號為對發送符號進行相位旋轉、頻域濾波和快速傅里葉反變換后得到長度為L_g＝KM的上采樣信號向量s_n，K為重疊因子，表示OQAM/FBMC符號的重疊個數：

s_n＝F^HGΘ_na_n

其中濾波矩陣為G_m為第m個子載波上長L_g的原型濾波器頻域響應，相位旋轉θ_m，n＝e^jπ(m+n)/2e^jnmπ，F為L_g×L_g的單位DFT矩陣，(·)^H表示共軛轉置；

S2、取N個OQAM/FBMC符號作為一個數據幀，將生成的2N個信號向量依次延遲半個符號周期，即M/2個采樣點，疊加后生成發送信號：

s＝Wa

其中調制矩陣W_n＝F^HGΘ_n，發射信號總長度為對s做Clipping and Filtering處理后傳送到發射天線；

S3、信號由發射天線發射，信號經過多徑信道，因為原型濾波器拖尾數值接近0，故該過程為信號與信道做循環卷積的過程；

S4、接收端接收信號，得到長度為L_s的觀測信號為：

r＝HWa+H_z+n

其中H為信道響應矩陣，z為Clipping and filtering操作產生的干擾信號，n為零均值的高斯白噪聲，噪聲方差為

S5、接收端消除干擾并估計符號a，具體為：接收機包括線性估計模塊A、信號解調模塊B和限幅估計降噪模塊C，通過線性估計模塊A和信號解調模塊B迭代估計OQAM/FBMC符號a，通過限幅估計降噪模塊C迭代估計稀疏失真z；

迭代的具體方法為：

初始化迭代接收機參數：其中數值由發送端傳輸至接收端，表示z的均值，I表示單位矩陣，V表示協方差矩陣，定義上標pri用于表示先驗信息，上標post表示后驗信息，上標ext表示外信息，下標A用于表示對應參數輸入/輸出線性估計模塊A，下標B用于表示對應參數輸入/輸出信號解調模塊B，下標C用于表示對應參數輸入/輸出限幅估計降噪模塊C，下標k表示矢量中第k個符號，協方差矩陣V的下標a,z分別表示其為符號a的和限幅失真z的協方差；接收機各模塊信號處理方式為：

S51、接收信號輸入線性估計模塊A，線性估計模塊A估計a前將信號通過分析濾波器組，首先將接收信號通過一個長為L_g的矩形滑動窗，每移動M/2個采樣點取一段信號經過FFT變換、匹配濾波、相位旋轉和取實部操作得到符號估計值

S52、將限幅噪聲與信道噪聲合并為解調噪聲η＝W^HHz+W^Hn，且有記對分析濾波器組的輸出取實部后作單點LMMSE估計，令k＝(n-1)M+m，則第k個符號的估計值為：

MSE矩陣計算公式為：

其中，H_m為信道頻域響應；

線性估計模塊A輸出估計符號和

S53、根據和計算外信息和

將外信息輸入信號解調模塊B；

S54、在信號解調模塊B中，首先從OQAM符號中重構QAM符號，令記重構后的符號為i＝1，2，...，NM，然后通過軟解調優化符號s的估計值，假設每一個星座點含有q個比特，故QAM調制階數為2^q，星座點對應的符號記為c_l，l＝1，2，...，2^q，軟解調器輸出的第i個符號的第j個比特的對數似然比記為λ_i，j，i＝1，2，...，NM，j＝1，2，...，q，則第i個符號對應第l個星座點的概率為：

其中b_i，j表示第i個符號的第j個比特，c_l，j表示第l個星座點的第j個比特，其取值為1的概率為Pr(b_i，j＝1|λ_i，j)＝exp(λ_i，j)/(1+exp(λ_i，j))；

S55、對應OQAM符號結構，將實部與虛部分開計算，得第n個周期內符號后驗信息為：

其中2(n-1)M+1≤k≤2nM，n＝1，2，...，N；

經過信號解調模塊B后得到后驗信息和將后驗信息和輸入線性估計模塊A更新參數：

S56、在線性估計模塊A中對限幅失真z進行LMMSE估計：

MSE矩陣計算公式如下，

其中為信道高斯白噪聲方差、r為接收端信號；

線性估計模塊A輸出和

S57、根據和計算外信息和

將外信息和輸入限幅估計降噪模塊C；

S58、在限幅估計降噪模塊C中基于限幅失真稀疏性進行估計，假設z服從高斯伯努利分布，即有λ為限幅失真稀疏度，β為高斯分布方差；

令MMSE估計計算公式如下，

其中β

后驗方差為，

然后取均值來近似后驗方差，即

限幅估計降噪模塊C輸出和

S59、根據和計算外信息和

將外信息和輸入線性估計模塊A更新參數，即

S510、若算法收斂則結束，否則返回步驟S52。