一种基于均匀扰动的OTFS高精度信道估计方法、装置及系统

1.一种基于均匀扰动的OTFS高精度信道估计方法，其特征在于，所述方法包括：在发射端获取发送数据并生成伪随机序列；对伪随机序列进行信道编码和调制映射后与嵌入式导频一起输入基于OTFS的时延-多普勒域网格中生成OTFS发送信号；根据辛反傅里叶变换将OTFS发送信号从时延-多普勒域转换到时间-频率域，得到时间-频率域发送信号；根据海森堡变换将时间-频率域发送信号从时间-频率域转换到时延-时间域，并进行并串转换，得到OTFS时域发送信号后利用天线进行发送；在接收端利用天线采集发送的OTFS时域发送信号，得到接收信号，并对接收信号依次进行维格纳变换和辛傅里叶变换，将接收信号变换到时延-多普勒域，得到时延-多普勒域矩阵；对所述时延-多普勒矩阵进行均匀加扰和抽头，并与OTFS发送信号的导频进行对比得到时延和多普勒的整数抽头；将时延和多普勒的整数抽头进行求和并取平均值，所述平均值为高精度的分数时延和多普勒估计值；所述高精度的分数时延和多普勒估计值用于实现信道均衡和数据解码以及导航定位和测速；对所述时延-多普勒矩阵进行均匀加扰和抽头，并与OTFS发送信号的导频进行对比得到时延和多普勒的整数抽头，包括：对所述时延-多普勒矩阵进行均匀加扰和抽头，并与OTFS发送信号的导频进行对比得到时延和多普勒的整数抽头 和 为：其中， 和 分别表示第 i 条路径的时延和多普勒抽头，由于采样格点有限，还存在小数部分 ， 均表示在接收端增加均匀扰动；将时延和多普勒的整数抽头进行求和并取平均值，还包括：对多次增加均匀扰动后的量化值进行平均，设 为 增加均匀扰动后的 个时延量化值，其均值记为 ，则高精度的分数时延估计为：同理，设 为 在增加均匀扰动后的 个多普勒量化值，其均值记为 ，则高精度的分数多普勒估计为： 。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对伪随机序列进行信道编码和调制映射后与嵌入式导频一起输入基于OTFS的时延-多普勒域网格中生成OTFS发送信号，包括：对伪随机序列进行信道编码和调制映射后与嵌入式导频一起输入基于OTFS的时延-多普勒域网格中生成OTFS发送信号 ，其中k和 l 分别代表时延和多普勒的网格索引，且 ， ，N和M分别表示时延和多普勒网格的总数。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据辛反傅里叶变换将OTFS发送信号从时延-多普勒域转换到时间-频率域，得到时间-频率域发送信号，包括：将时延-多普勒域离散成M×N的网格，根据辛反傅里叶变换将OTFS发送信号从时延-多普勒域转换到时间-频率域，得到时间频率域发送信号 ；其中， 表示OTFS发送信号，其中k和 l 分别代表时延和多普勒的网格索引，且 ， ，N和M分别表示时延和多普勒网格的总数。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据海森堡变换将时间-频率域发送信号从时间-频率域转换到时延-时间域，并进行并串转换，得到OTFS时域发送信号，包括：根据海森堡变换将时间-频率域发送信号从时间-频率域转换到时延-时间域，并进行并串转换，得到OTFS时域发送信号为：其中， 表示时间频率域发送信号， m 和 n 分别表示时间和频率的网格索引，N和M分别表示时延和多普勒网格的总数， 表示发射成形滤波器， t 表示时间，T和 分别表示采样周期和子载波间隔，且 。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收端利用天线采集发送的OTFS时域发送信号，得到接收信号，并对接收信号依次进行维格纳变换和辛傅里叶变换，将接收信号变换到时延-多普勒域，包括：在接收端利用天线采集发送的OTFS时域发送信号 在经过信道 的接收信号可以表示为：经过采样后，接收端的真实时延和多普勒可以分别表示为：其中， 和 分别表示第 i 条路径的时延和多普勒抽头，由于采样格点有限，还存在小数部分 ，则经过维格纳变换所得到的时间-频率域信号为：其中： 表示交叉模糊函数， 进一步通过辛傅里叶变换到时延-多普勒域：则OTFS在时延-普勒域的输入输出关系可表示为：其中， 表示OTFS发送信号，其中k和 l 分别代表时延和多普勒的网格索引，且 ， ，N和M分别表示时延和多普勒网格的总数， 和 分别表示接收信号的时延和多普勒网格索引， 是脉冲响应函数的采样版本。 6.一种基于均匀扰动的OTFS高精度信道估计装置，其特征在于，所述装置包括：信号生成模块，用于获取发送数据并生成伪随机序列；对伪随机序列进行信道编码和调制映射后与嵌入式导频一起输入基于OTFS的时延-多普勒域网格中生成OTFS发送信号；信号发送模块，用于根据辛反傅里叶变换将OTFS发送信号从时延-多普勒域转换到时间-频率域，得到时间-频率域发送信号；根据海森堡变换将时间-频率域发送信号从时间-频率域转换到时延-时间域，并进行并串转换，得到OTFS时域发送信号后利用天线进行发送；信号采集模块，用于利用天线采集发送的OTFS时域发送信号，得到接收信号，并对接收信号依次进行维格纳变换和辛傅里叶变换，将接收信号变换到时延-多普勒域，得到时延-多普勒域矩阵；信道估计模块，用于对所述时延-多普勒矩阵进行均匀加扰和抽头，并与OTFS发送信号的导频进行对比得到时延和多普勒的整数抽头，将时延和多普勒的整数抽头进行求和并取平均值，所述平均值为高精度的分数时延和多普勒估计值；对所述时延-多普勒矩阵进行均匀加扰和抽头，并与OTFS发送信号的导频进行对比得到时延和多普勒的整数抽头，包括：对所述时延-多普勒矩阵进行均匀加扰和抽头，并与OTFS发送信号的导频进行对比得到时延和多普勒的整数抽头 和 为：其中， 和 分别表示第 i 条路径的时延和多普勒抽头，由于采样格点有限，还存在小数部分 ， 均表示在接收端增加均匀扰动；将时延和多普勒的整数抽头进行求和并取平均值，还包括：对多次增加均匀扰动后的量化值进行平均，设 为 增加均匀扰动后的 个时延量化值，其均值记为 ，则高精度的分数时延估计为：同理，设 为 在增加均匀扰动后的 个多普勒量化值，其均值记为 ，则高精度的分数多普勒估计为： ；数据解调模块，用于利用高精度的分数时延和多普勒估计值实现信道均衡和数据解码，包括通信业务数据和导航电文数据；导航定位模块，用于利用高精度的分数时延和多普勒估计值和导航电文数据实现高精度的导航定位和测速。 7.一种基于均匀扰动的OTFS高精度信道估计系统，所述系统包括接收端和发射端；所述发射端内设置信号生成模块和发送模块；所述接收端内设置信号采集模块、信道估计模块、数据解调模块和导航定位模块；信号生成模块，用于获取发送数据并生成伪随机序列；对伪随机序列进行信道编码和调制映射后与嵌入式导频一起输入基于OTFS的时延-多普勒域网格中生成OTFS发送信号；信号发送模块，用于根据辛反傅里叶变换将OTFS发送信号从时延-多普勒域转换到时间-频率域，得到时间-频率域发送信号；根据海森堡变换将时间-频率域发送信号从时间-频率域转换到时延-时间域，并进行并串转换，得到OTFS时域发送信号后利用天线进行发送；信号采集模块，用于利用天线采集发送的OTFS时域发送信号，得到接收信号，并对接收信号依次进行维格纳变换和辛傅里叶变换，将接收信号变换到时延-多普勒域，得到时延-多普勒域矩阵；信道估计模块，用于对所述时延-多普勒矩阵进行均匀加扰和抽头，并与OTFS发送信号的导频进行对比得到时延和多普勒的整数抽头，将时延和多普勒的整数抽头进行求和并取平均值，所述平均值为高精度的分数时延和多普勒估计值；对所述时延-多普勒矩阵进行均匀加扰和抽头，并与OTFS发送信号的导频进行对比得到时延和多普勒的整数抽头，包括：对所述时延-多普勒矩阵进行均匀加扰和抽头，并与OTFS发送信号的导频进行对比得到时延和多普勒的整数抽头 和 为：其中， 和 分别表示第 i 条路径的时延和多普勒抽头，由于采样格点有限，还存在小数部分 ， 均表示在接收端增加均匀扰动；将时延和多普勒的整数抽头进行求和并取平均值，还包括：对多次增加均匀扰动后的量化值进行平均，设 为 增加均匀扰动后的 个时延量化值，其均值记为 ，则高精度的分数时延估计为：同理，设 为 在增加均匀扰动后的 个多普勒量化值，其均值记为 ，则高精度的分数多普勒估计为： ；数据解调模块，用于利用高精度的分数时延和多普勒估计值实现信道均衡和数据解码，包括通信业务数据和导航电文数据；导航定位模块，用于利用高精度的分数时延和多普勒估计值和导航电文数据实现高精度的导航定位和测速。