本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著科技的進(jìn)步，移動通信的信道環(huán)境變得越來越復(fù)雜，在時域與頻域同時衰落的時頻雙選信道下，傳統(tǒng)的單載波體制系統(tǒng)和多載波體制系統(tǒng)都難以獲得很好的性能，而基于加權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換的混合載波體制系統(tǒng)卻能夠在這種惡劣的信道下獲得相對較好的效果。對于混合載波體制系統(tǒng)，其誤碼性能的好壞主要取決于變換階數(shù)的選擇，因而亟需一種變換階數(shù)的選擇方法來選擇最優(yōu)的變換階數(shù)，進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決混合載波系統(tǒng)由于變換階數(shù)難以選擇，而導(dǎo)致系統(tǒng)誤碼性能高的問題，本發(fā)明提供了一種基于最小均方誤差均衡的混合載波階數(shù)選擇方法。

基于最小均方誤差均衡的混合載波階數(shù)選擇方法，該方法包括如下步驟：

步驟一、采用接收天線接收當(dāng)前數(shù)據(jù)塊信號y(i)，并對當(dāng)前數(shù)據(jù)塊信號y(i)處理，獲得當(dāng)前數(shù)據(jù)塊信號的平均功率

其中，n為數(shù)據(jù)塊信號的長度，且n為正整數(shù)，y(i)^*表示y(i)的共軛，

步驟二、根據(jù)噪聲功率譜密度n0和系統(tǒng)帶寬b，計算噪聲功率pz＝n0b，其中，n0＝-174dbm/hz；

步驟三、根據(jù)步驟一得到的當(dāng)前數(shù)據(jù)塊信號的平均功率py和步驟二中得到的噪聲功率pz，計算有用信號平均功率ps，其中，ps＝py-pz；

步驟四、根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)塊信號y(i)中的導(dǎo)頻序列，估計出信道狀態(tài)信息htl；

步驟五、采用mmse均衡方法對信道狀態(tài)信息htl進(jìn)行處理，獲得均衡矩陣g；

步驟六、判斷當(dāng)前混合載波階數(shù)α的值是否大于4，若結(jié)果為是，執(zhí)行步驟十一；若結(jié)果為否，執(zhí)行步驟七，混合載波階數(shù)α的初始值為0；

步驟七、根據(jù)加權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換矩陣f^α、信道狀態(tài)信息htl和均衡矩陣g計算信號殘余干擾分布矩陣

步驟八、根據(jù)加權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換矩陣f^α和均衡矩陣g計算噪聲干擾分布矩陣

步驟九、根據(jù)有用信號平均功率ps、噪聲功率pz、信號殘余干擾分布矩陣和噪聲干擾分布矩陣計算當(dāng)前數(shù)據(jù)塊信號y(i)中每比特所受到的干擾功率u^α(n)；n＝0,1,…n-1；

步驟十、通過干擾功率u^α(n)計算當(dāng)前數(shù)據(jù)塊信號y(i)中每比特所受干擾功率的方差v(α)＝var(u^α(n))，其中，α＝α+0.1，執(zhí)行步驟六；

步驟十一：在獲得的所有方差v(α)中挑選出最小值，該方差v(α)的最小值所對應(yīng)的混合載波階數(shù)α為最優(yōu)階數(shù)，且該最優(yōu)階數(shù)α作為下一個數(shù)據(jù)塊信號的調(diào)制階數(shù)，從而完成最優(yōu)階數(shù)α的選擇。

步驟四中所述的信道狀態(tài)信息htl的增益矩陣表達(dá)式為：

其中，hn,l表示時變信道第l個抽頭在第n個采樣時刻的信道增益系數(shù)，n∈[0,n-1]，l∈[0,l-1]。

步驟五中，所述的采用mmse均衡方法對信道狀態(tài)信息htl進(jìn)行處理，獲得均衡矩陣g的具體過程，采用如下公式二實現(xiàn)：

其中，i表示單位矩陣，表示htl的共軛轉(zhuǎn)置。

步驟七中，所述的根據(jù)加權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換矩陣f^α、信道狀態(tài)信息htl和均衡矩陣g計算信號殘余干擾分布矩陣的具體過程，采用如下公式三實現(xiàn):

其中，i表示單位矩陣。

步驟八中，所述的根據(jù)加權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換矩陣f^α和均衡矩陣g計算噪聲干擾分布矩陣的具體過程，采用如下公式四實現(xiàn):

步驟九中，所述的根據(jù)有用信號平均功率ps、噪聲功率pz、信號殘余干擾分布矩陣和噪聲干擾分布矩陣計算當(dāng)前數(shù)據(jù)塊信號y(i)中每比特所受到的干擾功率u^α(n)的具體過程，采用如下公式五實現(xiàn)：

原理說明：采用信道估計方法獲得信道的信道狀態(tài)信息；根據(jù)接收到的信號計算有用信號和噪聲的平均功率；根據(jù)獲得的信道狀態(tài)信息、有用信號功率和噪聲功率計算每比特信號所受干擾的功率；改變變換階數(shù)，同時利用最小均方誤差均衡公式和信道狀態(tài)信息計算每一變換階數(shù)下干擾功率分布的方差；比較所有計算出的方差，其中最小值所對應(yīng)的變換階數(shù)，即為所要選擇的最優(yōu)變換階數(shù)。

本發(fā)明帶來的有益效果是，本發(fā)明通過聯(lián)合考慮信道狀態(tài)信息和變換階數(shù)對干擾功率分布的影響，為基于最小均方誤差均衡的混合載波系統(tǒng)提供了一種變換階數(shù)選擇方法，通過該方法，可以為混合載波系統(tǒng)選擇出最優(yōu)的變換階數(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)性能。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式所述的基于最小均方誤差均衡的混合載波階數(shù)選擇方法，該方法包括如下步驟：

步驟一、采用接收天線接收當(dāng)前數(shù)據(jù)塊信號y(i)，并對當(dāng)前數(shù)據(jù)塊信號y(i)處理，獲得當(dāng)前數(shù)據(jù)塊信號的平均功率

其中，n為數(shù)據(jù)塊信號的長度，且n為正整數(shù)，y(i)^*表示y(i)的共軛，i為變量；

步驟二、根據(jù)噪聲功率譜密度n0和系統(tǒng)帶寬b，計算噪聲功率pz＝n0b，其中，n0＝-174dbm/hz；

步驟三、根據(jù)步驟一得到的當(dāng)前數(shù)據(jù)塊信號的平均功率py和步驟二中得到的噪聲功率pz，計算有用信號平均功率ps，其中，ps＝py-pz；

步驟四、根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)塊信號y(i)中的導(dǎo)頻序列，估計出信道狀態(tài)信息htl；

步驟五、采用mmse均衡方法對信道狀態(tài)信息htl進(jìn)行處理，獲得均衡矩陣g；

步驟六、判斷當(dāng)前混合載波階數(shù)α的值是否大于4，若結(jié)果為是，執(zhí)行步驟十一；若結(jié)果為否，執(zhí)行步驟七，混合載波階數(shù)α的初始值為0；

步驟七、根據(jù)加權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換矩陣f^α、信道狀態(tài)信息htl和均衡矩陣g計算信號殘余干擾分布矩陣

步驟八、根據(jù)加權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換矩陣f^α和均衡矩陣g計算噪聲干擾分布矩陣

步驟九、根據(jù)有用信號平均功率ps、噪聲功率pz、信號殘余干擾分布矩陣和噪聲干擾分布矩陣計算當(dāng)前數(shù)據(jù)塊信號y(i)中每比特所受到的干擾功率u^α(n)；n＝0,1,…n-1；

步驟十、通過干擾功率u^α(n)計算當(dāng)前數(shù)據(jù)塊信號y(i)中每比特所受干擾功率的方差v(α)＝var(u^α(n))，其中，α＝α+0.1，執(zhí)行步驟六；

步驟十一：在獲得的所有方差v(α)中挑選出最小值，該方差v(α)的最小值所對應(yīng)的混合載波階數(shù)α為最優(yōu)階數(shù)，且該最優(yōu)階數(shù)α作為下一個數(shù)據(jù)塊信號的調(diào)制階數(shù)，從而完成最優(yōu)階數(shù)α的選擇。

本實施方式中，本發(fā)明主要在接收端對所接收的當(dāng)前數(shù)據(jù)塊信號進(jìn)行最優(yōu)階數(shù)提取，且提取完成后可通過回傳鏈路傳給發(fā)送端，該最優(yōu)階數(shù)作為發(fā)送端發(fā)送給接收端的下一數(shù)據(jù)塊的調(diào)制階數(shù)，也即最優(yōu)階數(shù)作為接收端所接收的下一數(shù)據(jù)塊的調(diào)制階數(shù)。

在接收端接收信號之前，發(fā)送端對所要發(fā)送的信號進(jìn)行處理：

步驟一一，將待發(fā)送信號進(jìn)行調(diào)制，并分成長度為n的數(shù)據(jù)塊；n為正整數(shù)；

步驟一二，長度為n的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行-α階加權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換獲得調(diào)制后的信號；

其中，α階的加權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換的矩陣表示形式如下：

f^α＝w0(α)i+w1(α)f+w2(α)pi+w3(α)pf(公式六)，

式中：{w0(α)，w1(α)，w2(α)，w3(α)}為加權(quán)系數(shù)，具體表達(dá)式為：

i為單位陣，f為離散傅里葉變換矩陣，f歸一化表達(dá)式為：

其中：q＝e^-j2π/n，p為置換矩陣，p的具體形式為：

步驟一三，對調(diào)制后的信號添加長度為l的循環(huán)前綴，再插入導(dǎo)頻序列，并送入信道進(jìn)行傳輸，發(fā)至接收端。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一所述的基于最小均方誤差均衡的混合載波階數(shù)選擇方法的區(qū)別在于，步驟四中所述的信道狀態(tài)信息htl的增益矩陣表達(dá)式為：

其中，hn,l表示時變信道第l個抽頭在第n個采樣時刻的信道增益系數(shù)，n∈[0,n-1]，l∈[0,l-1]。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一所述的基于最小均方誤差均衡的混合載波階數(shù)選擇方法的區(qū)別在于，步驟五中，所述的采用mmse均衡方法對信道狀態(tài)信息htl進(jìn)行處理，獲得均衡矩陣g的具體過程，采用如下公式二實現(xiàn)：

其中，i表示單位矩陣，表示htl的共軛轉(zhuǎn)置。

本實施方式中，所述的mmse(minimummeansquareerror，最小均方誤差)均衡方法，通過這種均衡方法，可以有效抑制均衡過程中的噪聲放大問題，使均衡后的信號與原始信號之間的方差達(dá)到最小。

具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一所述的基于最小均方誤差均衡的混合載波階數(shù)選擇方法的區(qū)別在于，步驟七中，所述的根據(jù)加權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換矩陣f^α、信道狀態(tài)信息htl和均衡矩陣g計算信號殘余干擾分布矩陣的具體過程，采用如下公式三實現(xiàn):

其中，i表示單位矩陣。

本實施方式中，經(jīng)過均衡和變換后所恢復(fù)出來的信號與原始信號之間必然會存在一些失真，而這些失真可以看作是由信號間的殘余干擾造成的，因而用代表恢復(fù)信號的矩陣f^αghtlf^-α減去代表原始信號的矩陣i即可得到信號殘余干擾分布矩陣。

具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一所述的基于最小均方誤差均衡的混合載波階數(shù)選擇方法的區(qū)別在于，步驟八中，所述的根據(jù)加權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換矩陣f^α和均衡矩陣g計算噪聲干擾分布矩陣的具體過程，采用如下公式四實現(xiàn):

本實施方式中，信號在通過信道時，會受到加性高斯白噪聲的影響。這種噪聲的功率本來是均勻分布的，但在經(jīng)過均衡和變換后，其功率不再呈現(xiàn)均勻分布，而是變?yōu)槿绻剿乃镜姆植夹问健?/p>

具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式一所述的基于最小均方誤差均衡的混合載波階數(shù)選擇方法的區(qū)別在于，步驟九中，所述的根據(jù)有用信號平均功率ps、噪聲功率pz、信號殘余干擾分布矩陣和噪聲干擾分布矩陣計算當(dāng)前數(shù)據(jù)塊信號y(i)中每比特所受到的干擾功率u^α(n)的具體過程，采用如下公式五實現(xiàn)：

本實施方式中，信號所受到的干擾由兩部分組成，一部分是信號的殘余干擾，另一部分是噪聲干擾。對于信號殘余干擾分布矩陣和噪聲干擾分布矩陣其第n行的2范數(shù)分別表示了信號殘余干擾和噪聲干擾在信號第n比特上的分布情況。因而，只要用信號功率乘以信號殘余干擾功率矩陣第n行的2范數(shù)再加上噪聲功率與噪聲干擾分布矩陣第n行2范數(shù)的乘積，即可獲得信號第n比特上所受的干擾總功率。