一种基于V‑OFDM的信道均衡和跟踪方法与流程

技术特征：

1.一种基于V-OFDM的信道均衡和跟踪方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)在发送端，生成V‐OFDM二维数据块并在其中插入导频，具体包括以下子步骤：

(1.1)确定V-OFDM二维数据块大小N_V＝P×M，P为V-OFDM数据块行数，M为V-OFDM数据块列数，P与M为2的幂，且都大于等于8，N_data为每个V-OFDM二维数据块携带的数据星座点数量，N_data＝(P-2)×M；

(1.2)对于N_data个数据星座点序列获取用户确定的导频向量[P₀,P₂,...,P_M-1]，将D排列为如下P行M列矩阵形式：

该矩阵S称为V-OFDM二维数据块，其中，矩阵的第1行全为0，第P行为导频向量P＝[P₀,P₂,...,P_M-1]，在其余位置按行方向依次插入D中的数据星座点；将导频向量中的每个值P_m,m∈[0,M-1]乘以系数e^-jπm/M后对其做M点DFT，可以获得发送导频值其中m∈[0,M-1]；

(2)在发送端，生成基于V-OFDM通信系统的物理层帧，具体包括以下子步骤：

(2.1)对于待发送的N_frame个数据星座点，将其平均分为段，若最后一段长度不足N_data，使用随机星座点补足；

(2.2)生成短前导部分s_STS：对于每个帧都相同，具体使用Zadoff-Chu序列；

(2.3)生成长前导部分s_LTS：使用接收端已知的长前导序列做N_V点IDFT得到再生成长前导部分s_LTS＝[l_LTS,GI l_LTS l_LTS]，其中l_LTS,GI作为循环前缀，与l_LTS的后N_V/4个数据相同；每个物理层帧中有两段长前导部分，分别位于第一个V-OFDM数据符号之前和第个V-OFDM数据符号之前；

(2.4)生成V-OFDM时域信号向量部分s_DATA,q,q∈[0,Q-1]，共Q个。对于第q个V-OFDM数据符号，使用步骤2.1中的第q段数据作为数据星座点序列，按照步骤1.2的方法生成V-OFDM二维数据块S_q，对其每一列数据做P点IDFT，获得P行M列的V-OFDM二维信号块

${\stackrel{\‾}{S}}_q=F_P^{-1}{S}_q\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}{\[{\stackrel{\‾}{s}}_{0,q}^T,{\stackrel{\‾}{s}}_{1,q}^T,...,{\stackrel{\‾}{s}}_{P-1,q}^T\]}^T$

其中为P点IDFT对应的傅里叶反变换矩阵，将按行方向串行化，并加入N_V/8长度的循环前缀，获得V-OFDM时域信号向量s_DATA,q:

$s_{DATA,q}=\[{\stackrel{\‾}{s}}_{7P/8,q},{\stackrel{\‾}{s}}_{7P/8+1,q},...,{\stackrel{\‾}{s}}_{P-1,q}{\stackrel{\‾}{s}}_{0,q},{\stackrel{\‾}{s}}_{1,q},\mathrm{...},{\stackrel{\‾}{s}}_{P-1,q}\]$

(2.5)将短前导、长前导以及Q个V-OFDM时域信号向量组合成一个物理层帧并发送给接收端；

(3)在接收端，利用发送端传输的物理层帧，对发送的数据进行信道均衡和跟踪，具体包括以下子步骤：

(3.1)使用短前导定时同步后，获得接收到的物理层帧离散信号

其中r_LTS1、r_LTS2为接收到的第一、二段长前导部分时域信号；r_DATA,q,q∈[0,Q-1]为第q个V-OFDM时域信号向量；

(3.2)对第一段长前导的处理，具体为：将收到的长前导部分时域数据r_LTS1去掉循环前缀部分，做N_V点DFT获得前导部分频域数据R_LTS1，用R_LTS1点除已知的长前导序列L_LTS，获得初始信道估计值将该值保存下来，并用于后面V-OFDM二维数据块的信道跟踪及信道均衡；

(3.3)对第一段长前导后到第二段长前导前的V-OFDM时域信号向量的处理，具体为：

(3.3.1)信道跟踪阶段：

a.对于接收到的物理层帧的Q个V-OFDM时域信号向量，对于每个信号向量r_DATA，去掉循环前缀，并按步骤2.3中的串行化的逆方法将时域信号恢复为V-OFDM二维信号块对其每一列数据做P点DFT，恢复出V-OFDM二维数据块R；

b.获取恢复出的V-OFDM二维数据块R的第(P/2+1)行，定义为向量P'＝[P'₀,P'₂,...,P'_M-1],该行为发送端插入的导频所在的位置；

c.将P'中的每个值P'_m,m∈[0,M-1]乘以系数e^-jπm/M，对得到的向量做M点DFT，得到接收导频值计算其中∠C表示复数C的辐角；

d.使用θ和Δθ补偿信道估计值：

${\hat{H}}_{m+pM}={\exp }^{j2\mathrm{\π}\[\mathrm{\θ}+(p+mP-MP/2)\mathrm{\Δ}\mathrm{\θ}\]}{H}_{m+pM,m}\∈\[0,M-1\],p\∈\[0,P-1\]$

并更新H_m+pM值，α∈(0,1)，将补偿后的H保存下来，并用于后面V-OFDM二维数据块的信道跟踪及信道均衡；

(3.3.2)信道均衡阶段：

A.获取V-OFDM二维数据块R的第p行，p∈[1,P/2-1]∪[P/2+1,P-1],即数据部分的每一行，定义为向量R_p＝[R_p,0,R_p,1,...,R_p,M-1]；

B.将R_p中的每个值R_p,m,m∈[0,M-1]乘以系数e^-jπm/M，对得到的向量做M点DFT，得到

C.使用补偿过的H对进行均衡得到再对做M点IDFT，获得均衡后的数据向量R'_p；

D.将所有R'_p按顺序连接在一起，得到该V-OFDM时域信号向量携带的数据星座点序列的估计

(3.4)对第二段长前导的处理，具体为：将收到的长前导部分时域数据r_LTS2去掉循环前缀部分，做N_V点DFT获得前导部分频域数据R_LTS2，用R_LTS2点除已知的长前导序列L_LTS，获得信道估计值更新H_n值，H_n＝(1-β)H_n+βH'_n,n∈[0,N_V-1],β∈(0,1)，将更新后的H用于后面V-OFDM二维数据块的信道跟踪及信道均衡；

(3.5)对第二段长前导后的V-OFDM时域信号向量的处理，具体与对第一段长前导后到第二段长前导前的V-OFDM时域信号的处理相同；

(3.6)一个物理层帧处理完成后，可以获得Q个去除发送端可能存在的填充星座点，获得发送端发送的数据星座点。