[發明專利]基于OTFS調制的聯合信道估計與信號檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 202110667128.3
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113507426B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 滕穎蕾;宋梅;張勇;滿毅;鄭凱航;王小娟;郭達;魏翼飛;趙楊柳;王炳暉;胡聰穎
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L27/26
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 郭亮

本發明提供一種基于OTFS調制的聯合信道估計與信號檢測方法及裝置，該方法包括：接收OTFS調制信號，根據預設導頻結構掃描相應導頻接收位置獲得接收導頻信號；根據接收導頻信號，分別對每條路徑的信道參數進行估計并重構獲得初始估計信道；根據每組天線接收信號和估計信道，確定發射信號，并根據檢測到的發射信號和接收信號，確定優化信道；其中，預設導頻結構中不同天線的導頻間隔根據最大時延確定，導頻與傳輸信號之間設置保護間隔，保護間隔根據最大多普勒頻移確定。該方法可以清晰的分辨出不同發射天線在同一根天線上的接收導頻信號差異，提高了估算精度。導頻結構只占用少量信道資源，可以提高資源利用率，避免導頻開銷過大問題。

技術領域

本發明涉及無線通信領域，尤其涉及一種基于OTFS調制的聯合信道估計方法及裝置。

背景技術

作為5G的典型應用場景之一，高移動速度場景如V2V、基站與無人機之間的通信以及基站與高速移動列車之間的通信等會使信道時變速度很快，從而導致很大的多普勒擴展。當前在4G系統中廣泛應用的OFDM技術能夠有效對抗時延擴展導致的符號間干擾，且在時不變信道的情況下實現較高的頻譜效率。但在時變信道下的多普勒擴展會導致OFDM中的子載波間干擾，從而降低OFDM的性能。

正交時頻空間(OTFS)調制技術是近幾年來新提出的一種用以代替OFDM來對抗時變信道情況下多普勒擴展的通信技術。OTFS可以有效地將時變多徑信道轉換到時延-多普勒(DD)域中的二維信道，并在此域中進行調制與解調操作，并且在DD域中，信道對于一個OTFS符號內的每個數據都有著相同的信道增益，從而使得其在即使具有很大多普勒擴展的信道中通信也可以擁有著很好地傳輸性能。

作為5G的關鍵技術之一，大規模MIMO技術能夠有效的提高系統頻譜效率和傳輸可靠性，因此通過將大規模MIMO與OTFS結合，可獲得巨大的性能增益。而為了能夠充分發揮大規模MIMO-OTFS 的優勢，需要獲得盡可能準確的信道狀態信息，但是由于基站側天線數量很多，導致傳統信道估計方法采用的正交導頻的導頻開銷過大。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種基于OTFS調制的聯合信道估計與信號檢測方法及裝置。

本發明提供一種基于OTFS調制的聯合信道估計與信號檢測方法，包括：接收基于MIMO導頻結構傳輸的DD域OTFS調制信號，根據預設導頻結構掃描相應導頻接收位置獲得接收導頻信號；根據所述接收導頻信號，分別對每條路徑的信道參數進行估計，重構得到初始估計信道；將接收天線順序分組，根據任一組天線接收信號和所述初始估計信道，對每一路徑進行檢測，確定發射信號，通過對所有路徑進行多路合并，確定最終發射信號的檢測結果，作為發射估計信號，并根據發射估計信號和接收信號，確定優化估計信道；其中，所述導頻結構中不同天線的導頻間隔根據最大時延確定，導頻與傳輸信號之間設置保護間隔，保護間隔根據最大多普勒頻移確定。

根據本發明一個實施例的基于OTFS調制的聯合信道估計與信號檢測方法，所述導頻結構在DD域信道網格中，對于N維度，同一位置網格設置對應不同天線的導頻，導頻與天線一一對應；對于M 維度，相鄰導頻的間隔為t_m，導頻與傳輸信號間以及不同天線的導頻之間設置保護間隔，對于N維度，導頻兩側的保護間隔寬度均為2v_n；其中，DD域信道網格每一格兩個維度分別對應了量化的時延長度和多普勒長度，M為子載波數量，N為一幀OTFS信號中包含的OFDM 符號數，t_m為量化后最大時延尺度，v_n是量化后最大多普勒頻移尺度。

根據本發明一個實施例的基于OTFS調制的聯合信道估計與信號檢測方法，所述根據所述接收導頻信號，分別對每條路徑的信道參數進行估計，重構得到初始估計信道，包括：根據每一條路徑不同天線上的接收信號作為觀測樣本，通過免疫算法求解如下優化問題，得到相應的發射角；根據發射角確定多普勒頻移，進而確定信道參數，以重構初始估計信道；

其中，