一种基于RLS的DFT-OFDM上行链路单用户检测方法

一种基于rls的dft-ofdm上行链路单用户检测方法
技术领域
1.本发明涉及信号传输技术领域，具体为一种基于rls的dft-ofdm上行链路单用户检测方法。


背景技术：

2.在使用低轨卫星的dft-s ofdm上行链路时，由于卫星的高速移动，导致其波束的频繁切换，从而使得信道时变，因此用户终端需要每隔一段时间发送一次训练序列块，用以估计更新变化的信道参数，而如果训练序列块发送过于频繁的话，则会导致系统信号的传输效率下降。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于rls的dft-ofdm上行链路单用户检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于rls的dft-ofdm上行链路单用户检测方法，包括以下步骤：步骤一，数据发送；步骤二，dft变换；步骤三，卫星接收；步骤四，信道追踪；步骤五，idft变换；步骤六，信息输出；
5.其中在上述步骤一中，将信息码元与训练序列以不同的序列块进行信息映射，以备接下来的信号跟踪传输；
6.其中在上述步骤二中，将上述信息码元与训练序列进行dft变换与子载波映射，再进行idft载波调制，并加上循环前缀；
7.其中在上述步骤三中，将步骤二中的信息发送出去，由低轨宽带卫星信道进行接收；
8.其中在上述步骤四中，将步骤三中接收的信息进行去循环前缀，然后进行dft载波解调，再将训练序列进行信道预估计和rls信道追踪；
9.其中在上述步骤五中，将步骤四中信息码元与训练序列进行频域均衡，然后进行idft变换与子载波解映射；
10.其中在上述步骤六中，将步骤五中的信号进行载波解映射，然后将信号输出。
11.优选的，所述低轨卫星接收到的多径信道干扰频域信号定义为r(k)，用户发送的训练序列定义为d(k)，rls算法的输出信号定义为y(k)，信道的频域响应定义为h(k)，目标代价函数j表示为，
[0012][0013]
其中λ为小于单位向量的遗忘因子，δ为正规则化参数，d(i)为第i个载波的参考信号，e(k)为第k个载波接收的干扰信号与第k个载波对应的参考信号的误差，w(k)为rls算法
的信道均衡系数，误差信号可以表示为
[0014]
e(k)＝d(k)-w
*
(k)r(k)(2)。
[0015]
优选的，所述(.)
*
为取共轭运算，对权值向量w(k)求梯度，可以得到
[0016][0017]
经过迭代运算可得
[0018][0019]
优选的，所述φ(k)定义为
[0020][0021]
式(5)可以写成递归形式，可得
[0022][0023]
φ(k)可简化为
[0024]
φ(k)＝λφ(k-1)+r(k)r
*
(k)
ꢀꢀ
(7)
[0025]
经过矩阵的转置运算，可得
[0026][0027]
优选的，所述p(k)定义为
[0028]
p(k)＝φ-1
(k)
ꢀꢀ
(9)
[0029]
为了简化，可以进一步定义为
[0030][0031]
f(k)＝λ-1
p(k-1)r(k)-λ-1
k(k)r
*
(k)p(k-1)r(k)
[0032]
＝[λ-1
p(k-1)r(k)-λ-1
k(k)r
*
(k)p(k-1)]r(k)
[0033]
＝p(k)r(k)
ꢀꢀꢀꢀ
(11)
[0034]
经过迭代运算，可得
[0035]
f(k)＝p(k)r(k)(12)。
[0036]
优选的，所述f(k)为增益因子，可以得到以下的递推关系式
[0037]
w(k+1)＝w(k)+f(k)e
*
(k)＝w(k)+p(k)r(k)e
*
(k)
ꢀꢀ
(13)
[0038]
将信道的频域响应h(k)代入上式，可以得到
[0039]
e(k)＝d(k)-y(k)＝d(k)-d(k)
·
h(k)
·w*
(k)＝d(k)
·
[1-h(k)
·w*
(k)]
ꢀꢀ
(14)
[0040]
假设选取d(k)确定调制方式，可得
[0041]
r(k)e
*
(k)＝k
·
[h(k)-w(k)],k＝d(k)
·d*
(k),n＞1
ꢀꢀ
(15)
[0042]
假设步长λ在迭代过程中取常数时，可得
[0043][0044]
优选的，所述上述公式经过迭代运算，可以得到d仍是常量。更新权值向量w(k)，可以得到
[0045]
w(k+1)＝w(k)+de
*
(k)
·
r(k)＝w(k)+dk[h(k)-w(k)]
[0046]
＝(1-dk)w(k)+dk
·
h(k)
ꢀꢀꢀꢀ
(17)。
[0047]
优选的，所述上述公式中，权值向量w(k)与信道的频域响应h(k)建立一种递推关系，w(k)初值可以通过基于ls准则的信道估计来确定，通过迭代运算，可以逼近信道的真实频域响应h(k)，进而通过权值向量w(k)进行频域均衡运算，同时以较高的精度来补偿信号幅度特性和时延特性失真。
[0048]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明相较于现有的dft-ofdm上行链路单用户检测方法，采用一种改进的rls算法来进行信道变化的跟踪，并利用解调后的信号对频域均衡器的参数进行修正，以此来满足用户信号检测的精度需求，避免了因频繁发送训练序列块而导致系统信号传输效率的降低。
附图说明
[0049]
图1为本发明的方法流程图；
[0050]
图2为本发明的频域均衡算法信号检测框图；
[0051]
图3为本发明的改进rls算法信号处理流程图。
具体实施方式
[0052]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0053]
请参阅图1-3，本发明提供的一种实施例：一种基于rls的dft-ofdm上行链路单用户检测方法，包括以下步骤：步骤一，数据发送；步骤二，dft变换；步骤三，卫星接收；步骤四，信道追踪；步骤五，idft变换；步骤六，信息输出；
[0054]
其中在上述步骤一中，将信息码元与训练序列以不同的序列块进行信息映射，以备接下来的信号跟踪传输；
[0055]
其中在上述步骤二中，将上述信息码元与训练序列进行dft变换与子载波映射，再进行idft载波调制，并加上循环前缀；
[0056]
其中在上述步骤三中，将步骤二中的信息发送出去，由低轨宽带卫星信道进行接收；
[0057]
其中在上述步骤四中，将步骤三中接收的信息进行去循环前缀，然后进行dft载波解调，再将训练序列进行信道预估计和rls信道追踪；
[0058]
其中在上述步骤五中，将步骤四中信息码元与训练序列进行频域均衡，然后进行
idft变换与子载波解映射；
[0059]
其中在上述步骤六中，将步骤五中的信号进行载波解映射，然后将信号输出。
[0060]
令r(k)为低轨卫星接收到的多径信道干扰频域信号，d(k)为用户发送的训练序列；y(k)为rls算法的输出信号，信道的频域响应为h(k)，目标代价函数j表示为，
[0061][0062]
其中λ为小于单位向量的遗忘因子，δ为正规则化参数，d(i)为第i个载波的参考信号，e(k)为第k个载波接收的干扰信号与第k个载波对应的参考信号的误差，w(k)为rls算法的信道均衡系数，误差信号可以表示为
[0063]
e(k)＝d(k)-w
*
(k)r(k)(2)；
[0064]
(.)
*
为取共轭运算，对权值向量w(k)求梯度，可以得到
[0065][0066]
经过迭代运算可得
[0067][0068]
φ(k)定义为
[0069][0070]
式(5)可以写成递归形式，可得
[0071][0072]
φ(k)可简化为
[0073]
φ(k)＝λφ(k-1)+r(k)r
*
(k)
ꢀꢀ
(7)
[0074]
经过矩阵的转置运算，可得
[0075][0076]
p(k)定义为
[0077]
p(k)＝φ-1
(k)
ꢀꢀ
(9)
[0078]
为了简化，可以进一步定义为
[0079][0080]
f(k)＝λ-1
p(k-1)r(k)-λ-1
k(k)r
*
(k)p(k-1)r(k)
[0081]
＝[λ-1
p(k-1)r(k)-λ-1
k(k)r
*
(k)p(k-1)]r(k)
[0082]
＝p(k)r(k)
ꢀꢀꢀꢀ
(11)
[0083]
经过迭代运算，可得
[0084]
f(k)＝p(k)r(k)
ꢀꢀ
(12)；
[0085]
f(k)为增益因子，可以得到以下的递推关系式
[0086]
w(k+1)＝w(k)+f(k)e
*
(k)＝w(k)+p(k)r(k)e
*
(k)
ꢀꢀ
(13)
[0087]
将信道的频域响应h(k)代入上式，可以得到
[0088]
e(k)＝d(k)-y(k)＝d(k)-d(k)
·
h(k)
·w*
(k)＝d(k)
·
[1-h(k)
·w*
(k)]
ꢀꢀ
(14)
[0089]
假设选取d(k)确定调制方式，可得
[0090]
r(k)e
*
(k)＝k
·
[h(k)-w(k)],k＝d(k)
·d*
(k),n＞1
ꢀꢀ
(15)
[0091]
假设步长λ在迭代过程中取常数时，可得
[0092][0093]
上述公式经过迭代运算，可以得到d仍是常量。更新权值向量w(k)，可以得到
[0094]
w(k+1)＝w(k)+de
*
(k)
·
r(k)＝w(k)+dk[h(k)-w(k)]
[0095]
＝(1-dk)w(k)+dk
·
h(k)
ꢀꢀꢀꢀ
(17)；
[0096]
上述公式中，权值向量w(k)与信道的频域响应h(k)建立一种递推关系，w(k)初值可以通过基于ls准则的信道估计来确定，通过迭代运算，可以逼近信道的真实频域响应h(k)，进而通过权值向量w(k)进行频域均衡运算，同时以较高的精度来补偿信号幅度特性和时延特性失真。
[0097]
基于上述，本发明的优点在于，使用该发明进行用户检测时，用户终端以块状形式发送训练序列，当第一数据帧的数据解调出来后，解调后的数据通过dft变换来更新rls算法的均衡器参数，同时通过采用训练数据的判决结果对信道参数进行修正，并且利用均衡后的数据对均衡权值进行再次更新，同时和当前信道参数进行加权以获得下一组传输信号的频域均衡权值以完成对时变信道的跟踪。
[0098]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。