利索能及
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专利号: 2020112289747
申请人: 北京航空航天大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种适用于OFDM信号的低复杂度GAMP迭代恢复方法,其特征在于,步骤包括:步骤1:首先对参数进行初始化处理:

定义:迭代数t=1,非线性输入的期望值 非线性输入的方差值 非线性输出的期望值 其中:k是OFDM信号的频域系数,k的范围是k=0,1,…N,N是OFDM信号的子载波数目,n是OFDM信号的时域系数,n的范围是n=0,1,…N,J是重叠因子;

步骤2:线性输出过程:

需要输入的参数包括: 和 分别通过式(1)和式(2)产生线性输出的期望值 和线性输出的方差值

其中, 是傅里叶变换过程;

步骤3:非线性输出过程:

需要输入的参数包括: 以及经过预处理后的OFDM信号rn;

分别通过式(3)和式(4)产生非线性输出的期望值 和非线性输出的方差值其中 是非线性输出函数, 是对非线性输出函数的偏导计算;下文将对 详细展开;

步骤4:线性输入过程:

需要输入的参数包括: 分别通过式(5)和式(6)产生线性输入的期望值 和线性输入的方差值

其中, 是傅里叶逆变换过程;

步骤5:非线性线性输入过程:

需要输入的参数包括: 分别通过式(7)和式(8)产生非线性输入的期望值和非线性输入的方差值其中, 是非线性输入函数, 是非线性输入的偏导计算;

步骤6:进行下一步迭代:

t→t+1,返回步骤2进行迭代运算。

2.根据权利要求1所述的一种适用于OFDM信号的低复杂度GAMP迭代恢复方法,其特征在于:广义近似消息传递GAMP方法的每次迭代过程包括4个步骤:a)线性输出;b)非线性线性输出;c)线性输入;d)非线性线性输入;首先对一次迭代过程中的时域系数n位的非线性输出进行简化求解,为书写方便,后面内容将省略OFDM的时域系数n以及迭代系数t,因此参p数 rn简化为 u ,r;

该步骤的具体为,通过最小均方误差估计方法得出了输出函数 的表达式;

p

其中,x是非线性输出的估计值, 是前一步骤得到的线性输出的期望值,u是前一步骤得到的线性输出的方差值,r经过预处理后的OFDM时域信号;

其偏导数表示为:

3.根据权利要求2所述的一种适用于OFDM信号的低复杂度GAMP迭代恢复方法,其特征在于:需要求解的期望 和方差 是通过数值积分实现的,表示为式(11)和(12);

其中,C表示复数域全集; 是非线性输出的概率密度函数由式(11)和(12)看出传统的GAMP接收机包含了数值积分过程。

4.根据权利要求3所述的一种适用于OFDM信号的低复杂度GAMP迭代恢复方法,其特征在于:具体的近似求解过程如下:概率密度函数简化:

非线性输出步骤是计算时域信号的期望和方差的过程,首先需要导出概率密度函数非线性信号的概率密度函数表示为:‑1

其中γ1=(∫P1(x)P2(x)dx) ,x∈C,γ1是归一化系数;f(x)是限幅法的限幅函数,SM是限幅值; 表示噪声的方差;

简化概率密度函数 时,进行分条件简化,分别讨论了|x|≤SM和|x|>SM时函数的简化过程;

1)讨论|x|≤SM时的概率密度函数;此时f(x)处于线性部分,即f(x)=x;概率密度函数进一步简化为公式(14);

其中 是满足期望是 以及方差是 的正态分布函数;

j2πarg(x)

2)讨论|x|>SM时的概率密度函数;此时f(x)处于非线性区,f(x)=SMe ,概率密度函数进一步简化为公式(15);

其中 归一化参数数γ2随x的角度变化,为简化处理,认为γ2是常数项;

综上,概率密度函数进一步简化为公式(16);

p

其中, 是期望为 以及方差为u的正态分布函数。

5.根据权利要求4所述的一种适用于OFDM信号的低复杂度GAMP迭代恢复方法,其特征在于:非线性输出过程的近似解;

根据上一节得出了公式(16),看出概率密度函数的两部分均满足正态分布函数;讨论在不同条件下,两组正态分布函数的哪个部分占主导地位;

1)讨论 时情况;此时|r|≤SM, 因此概率分布 的主要分布在区域|x|≤SM内;此时,概率分布函数简化为简单的正态分布函数;

2)讨论 时情况;此时概率分布函数的特征与 和 的大小对比度有关;当 时概率密度函数情况复杂,受多重因素的影响;因此给出了期望值和方差的近似解,其表示公式(18)和(19);

6.根据权利要求5所述的一种适用于OFDM信号的低复杂度GAMP迭代恢复方法,其特征p在于:对于给出的近似解,在迭代开始时,即t=1;代表 的方差u很大,此时 的估值不准确,因此设定的期望值更倾向于xq;在迭代多步以后,的取值逐渐收敛,这也是迭代计算的目的,即 的取值应该收敛于没有非线性损耗的情况下原始OFDM信号;因此迭代后的极限情况t→∞时,期望收敛于通过以上简化计算分析过程,给出了简化版本的非线性输出计算过程,非线性输出的估计期望和估计分别表示为(20)和(21);

根据对概率密度函数进行数学分析,研究了基于不同环境条件下的期望和方差的变化规律,最终给出了非线性输出的近似解公式。