1.一种面向OTFS的信道估计方法,其通信系统包含一个发送端和一个接收端,采用OTFS的方式进行数据传输;在OTFS系统中,子载波个数为M,OTFS符号个数为N,路径数为L,载频为fc,发送端与接收端的相对速度为v,光速为c;在频域上,以时间间隔T对时间轴进行采样,以频率间隔Δf,对频率轴进行采样;在发送端,首先将二维数据序列x[k,l]映射到时延—多普勒域上,通过ISFFT变换将数据符号映射到时频域上,得到数据序列X[n,m];之后,经过海森堡变换得到时频信号s(t),再通过信道发送出去;在接收端,接收机进行与发送端完全相反的操作,接收到的时域信号r(t)经过魏格纳变换得到时频域信号Y[n,m],Y[n,m]再经过SFFT变换后得到时延多普勒域的信号y[k,l];
所述的信道估计方法包括以下步骤:
步骤一、在接收端,接收到的信号被矢量化为N·M维度的矩阵;OTFS系统的输入输出关系归纳为如下的向量化形式:T
定义x={x[0,0],x[0,1]…,x[N‑1,0],x[N‑1,1],…x[N‑1,M‑1]}T
y={y[0,0],y[0,1]…,y[N‑1,0],y[N‑1,1],…y[N‑1,M‑1]}作为各自的发送和接收信号;经过具有多普勒传播的双选择衰落信道后,接收到的OTFS信号在时延—多普勒域中的向量y可以表示为:2
其中,FN为N点离散傅里叶变换矩阵,w是均值为零、方差为σ的加性高斯白噪声向量,IMH是M维单位阵,(·) 表示转置共轭, 表示克罗内克积;
步骤二、根据BEM,信道矩阵可以用基函数与基函数进行表示,Ht则可表示成:T
其中,长度为M`N的bq表示第q个基函数,cq=[cq[0],cq[1],…,cq[L]] 是长度为(L+1)的第q个未知基函数系数,Q表示基函数个数;
步骤三、根据公式(2)可知,信道矩阵Ht由基函数bq和基函数系数cq表示;采用OGCE‑BEM表示基函数bq,其第q个基函数的第n个元素可以表示为:其中,n=0,…,N‑1,修正系数 为最大多普勒频率,为归一化的最大多普勒频率,Δf为子载波间距,Z为密集采样系数;
步骤四、对RLS滤波器进行更新迭代,包括:对信道矩阵Ht的基函数系数cq进行估计、更新估计误差e(n)、更新RLS滤波器的系数k(n)、更新RLS滤波器的相关矩阵R(n)、依据遗忘函数与误差的关系,对遗忘函数进行迭代更新,实时追踪信道的变化、得到更新后的基函数表达式、求取最终的信道矩阵;
在此,使用可变遗忘函数的RLS滤波器循环迭代估计基函数系数cq;
‑1 ‑2
当q=1,n=0时,对RLS滤波器参数进行初始化,初始化cq(0)=0,R (0)=δ I,λ(0)=
0.99,x(0)=0,其中R(n)表示滤波器的相关矩阵,λ(n)表示遗忘函数,δ是一个正数。
2.根据权利要求1所述的一种面向OTFS的信道估计方法,其特征在于,所述的更新估计误差e(n):T
e(n)=d(n)‑cq(n‑1)x(n) (4)其中,d(n)表示期望收到的信号。
3.根据权利要求1所述的一种面向OTFS的信道估计方法,其特征在于,所述的更新RLS滤波器的系数k(n):
4.根据权利要求1所述的一种面向OTFS的信道估计方法,其特征在于,所述的对遗忘函数进行迭代更新,依据遗忘函数与误差的关系,实时追踪信道的变化:其中, 表示估计误差的方差, 表示θ函数的方差。
5.根据权利要求2或3所述的一种面向OTFS的信道估计方法,其特征在于,由公式(4)和(5),可得到更新后的基函数表达式:cq(n)=cq(n‑1)+k(n)e(n) (8)。
6.根据权利要求1所述的一种面向OTFS的信道估计方法,其特征在于,所述的求取最终信道矩阵的过程为:当q=Q,n=N‑1时,则停止迭代,输出cq;将cq代入公式(2)得到信道矩阵。
7.根据权利要求1或4所述的一种面向OTFS的信道估计方法,其特征在于,所述的可变遗忘函数的更新过程:T
Step1、由估计误差的公式e(n)=d(n)‑cq(n‑1)x(n)可知,其方差表示为:Step2、定义关于θ的函数:
T ‑1
θ(n)=x(n)R (n‑1)x(n) (10)由公式(10),计算出θ函数的方差
Step3、由于遗忘函数与估计误差相关,所以遗忘函数表示为公式: