本發(fā)明涉及航空器或地面移動臺無線電傳輸技術(shù)研究領(lǐng)域，特別是一種動態(tài)信道下的自適應(yīng)維納濾波信道估計方法。

背景技術(shù)：

1、信道估計是無線電技術(shù)的重要組成部分，它是無線電傳輸系統(tǒng)中用于估計信號在傳輸信道中的衰落和失真的一種技術(shù)。在航空器或地面移動臺無線通信系統(tǒng)中，信號在傳輸過程中會受到多種影響，如多徑效應(yīng)、衰落、多用戶干擾等，這些因素導(dǎo)致信號在接收端出現(xiàn)失真和衰落，降低了通信系統(tǒng)的性能和可靠性。

2、傳統(tǒng)的信道估計方法通常是基于已知的訓(xùn)練序列或者已知的導(dǎo)頻信號進行估計?；趯?dǎo)頻的信道估計技術(shù)是一種利用已知的導(dǎo)頻信號來估計信道響應(yīng)的方法。在通信系統(tǒng)中，發(fā)送端通常會周期性地插入導(dǎo)頻信號，接收端通過觀測這些導(dǎo)頻信號的接收情況，可以推斷出信道的特性。導(dǎo)頻信號通常是一組已知的序列，發(fā)送端將這些序列發(fā)送出去，接收端接收到信號后，通過與已知的導(dǎo)頻序列進行比對，可以得到信道的響應(yīng)。通過導(dǎo)頻信號的傳輸和接收，接收端可以估計出信道的衰減、相位變化等參數(shù)，從而實現(xiàn)對信道的估計。基于導(dǎo)頻的信道估計技術(shù)的信道估計性能的優(yōu)劣取決于使用算法的優(yōu)劣，比如ls(最小二乘準則)算法、mmse(最小均方誤差準則)算法。ls算法由于實現(xiàn)簡單，在實際中大規(guī)模使用，但在低信噪比snr的情況下精度會受到較大影響。

3、維納濾波信道估計算法是基于最小均方誤差準則的導(dǎo)頻估計算法，利用接收到的信號與已知的發(fā)送信號之間幅值和相位的關(guān)系來估計信道響應(yīng)，通過最小化導(dǎo)頻處信道估計結(jié)果和理論真實信道之間的均方誤差，求解均方誤差最優(yōu)的信道估計。通過這種方法，可以實現(xiàn)對信道的準確估計和補償，然而，在動態(tài)信道環(huán)境下，信道的狀態(tài)往往是隨時間變化的，傳統(tǒng)的維納濾波算法往往無法有效地跟蹤信道的變化。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提出一種用于航空器或地面移動臺的動態(tài)信道下的自適應(yīng)維納濾波信道估計方法，解決航空器或地面移動臺動態(tài)變化信道下的信號衰落和相位畸變問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種動態(tài)信道下的自適應(yīng)維納濾波信道估計方法，步驟如下：

3、s1、依據(jù)不同運動場景下的信道特性，構(gòu)建動態(tài)信道模型；

4、s2、融合多傳感器的感知結(jié)果，確定信道模型判決策略；

5、s3、動態(tài)信道模型多徑時延功率參數(shù)和動態(tài)多普勒頻移參數(shù)估計；

6、s4、基于動態(tài)信道模型，選擇對應(yīng)的匹配維納濾波器；

7、s5、自適應(yīng)維納濾波器參數(shù)更新和噪聲參數(shù)更新；

8、s6、根據(jù)信道多普勒特性，多徑特性和噪聲特性，實現(xiàn)維納濾波信道的自適應(yīng)估計。

9、優(yōu)選的，步驟s1中，所述動態(tài)信道模型包括動態(tài)運動模型與時變信道模型，所述動態(tài)運動模型基于航空器起飛、航行、進近著陸和機場滑行的運動場景建立，所述時變信道模型基于時間變化建立。

10、優(yōu)選的，步驟s2中，所述信道模型判決策略包括被動式判決策略和主動判決策略；所述被動式判決策略是根據(jù)航空器動態(tài)信道變化下多普勒和多徑特性對應(yīng)的信道參數(shù)特性確定的；所述主動判決策略是在所述被動式判決策略的基礎(chǔ)上，依據(jù)傳感器感知的速度和運動場景感知結(jié)果確定的。

11、優(yōu)選的，步驟s3中，所述多徑時延功率估計和所述動態(tài)多普勒頻移估計采用逐幸存路徑處理psp方法作為估計算法，結(jié)合低復(fù)雜度的二階差分sod估計拓展多普勒估計方案，在傳統(tǒng)的循環(huán)前綴cp多普勒頻移估計方法的基礎(chǔ)上，利用二階相位差來估計多普勒頻率，實現(xiàn)實時多普勒特征提取。

12、優(yōu)選的，步驟s4中，通過自適應(yīng)模型算法，基于所述動態(tài)信道模型，依據(jù)所述信道模型判決策略的判決結(jié)果選擇匹配的維納濾波器。

13、優(yōu)選的，步驟s5中，通過實時噪聲方差估計，確定信道噪聲，并作為所述維納濾波器的輸入，更新噪聲參數(shù)。

14、優(yōu)選的，根據(jù)當前信道模型確定的所述維納濾波器，將信道特征輸入到所述維納濾波器，完成參數(shù)迭代和更新，動態(tài)調(diào)整所述維納濾波器的參數(shù)。

15、優(yōu)選的，步驟s6中，根據(jù)實時估計的信道多普勒特性，多徑特性和噪聲特性，進行自適應(yīng)維納濾波，實時修正和補償信號經(jīng)過信道發(fā)生的衰落和相位畸變，完成信道的自適應(yīng)估計。

16、因此，本發(fā)明提出了一種動態(tài)信道下的自適應(yīng)維納濾波信道估計方法，其有益效果如下：

17、(1)本發(fā)明有助于解決航空器或地面移動臺動態(tài)變化信道下的信號衰落和相位畸變問題。

18、(2)本發(fā)明通過環(huán)境感知、模型優(yōu)化、噪聲統(tǒng)計及多模型自適應(yīng)策略，實現(xiàn)了航空器或地面移動臺在復(fù)雜動態(tài)環(huán)境下無線通信信號的精準估計與補償，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和性能優(yōu)化提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

19、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

技術(shù)特征：

1.一種動態(tài)信道下的自適應(yīng)維納濾波信道估計方法，其特征在于，步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種動態(tài)信道下的自適應(yīng)維納濾波信道估計方法，其特征在于，步驟s1中，所述動態(tài)信道模型包括動態(tài)運動模型與時變信道模型，所述動態(tài)運動模型基于航空器起飛、航行、進近著陸和機場滑行的運動場景建立，所述時變信道模型基于時間變化建立。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種動態(tài)信道下的自適應(yīng)維納濾波信道估計方法，其特征在于，步驟s2中，所述信道模型判決策略包括被動式判決策略和主動判決策略，其所述被動式判決策略根據(jù)航空器動態(tài)信道變化下多普勒和多徑特性對應(yīng)的信道參數(shù)特性確定，所述主動判決策略是在所述被動式判決策略的基礎(chǔ)上，依據(jù)傳感器感知的速度和運動場景感知結(jié)果確定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種動態(tài)信道下的自適應(yīng)維納濾波信道估計方法，其特征在于，步驟s3中，所述多徑時延功率估計和所述動態(tài)多普勒頻移估計采用逐幸存路徑處理方法psp作為估計算法，結(jié)合低復(fù)雜度的二階差分sod估計拓展多普勒估計方案，在傳統(tǒng)的循環(huán)前綴cp多普勒頻移估計方法的基礎(chǔ)上，利用二階相位差來估計多普勒頻率，實現(xiàn)實時多普勒特征提取。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種動態(tài)信道下的自適應(yīng)維納濾波信道估計方法，其特征在于，步驟s4中，通過自適應(yīng)模型算法，基于所述動態(tài)信道模型，依據(jù)所述信道模型判決策略的判決結(jié)果選擇匹配的維納濾波器。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種動態(tài)信道下的自適應(yīng)維納濾波信道估計方法，其特征在于，步驟s5中，通過實時噪聲方差估計，確定信道噪聲，并作為所述維納濾波器的輸入，更新噪聲參數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種動態(tài)信道下的自適應(yīng)維納濾波信道估計方法，其特征在于，根據(jù)當前信道模型確定的所述維納濾波器，將信道特征輸入到所述維納濾波器，完成參數(shù)迭代和更新，動態(tài)調(diào)整所述維納濾波器的參數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種動態(tài)信道下的自適應(yīng)維納濾波信道估計方法，其特征在于，步驟s6中，根據(jù)實時估計的信道多普勒特性，多徑特性和噪聲特性，進行自適應(yīng)維納濾波，實時修正和補償信號經(jīng)過信道發(fā)生的衰落和相位畸變，完成信道的自適應(yīng)估計。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種動態(tài)信道下的自適應(yīng)維納濾波信道估計方法，涉及無線電傳輸技術(shù)研究領(lǐng)域。基于該方法，首先，進行動態(tài)信道建模，設(shè)計時間動態(tài)更新的運動模型和通信信道模型，得到一般通信場景下的多徑和多普勒的信道參數(shù)特征。其次，以逐幸存路徑處理方法(PSP)作為信道估計中的多徑時延和多普勒估計算法，優(yōu)化多徑時延和多普勒參數(shù)。最后，根據(jù)PSP估計的多徑時延和多普勒參數(shù)，結(jié)合采用多傳感器融合策略，實現(xiàn)動態(tài)信道變化下的自適應(yīng)維納濾波信道估計。本發(fā)明基于動態(tài)信道下的自適應(yīng)維納濾波信道估計方法，可確保信道估計隨著時間的推移能夠適應(yīng)信道的變化，實現(xiàn)高精度的信號估計和補償，為無線通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能提供了重要保障。

技術(shù)研發(fā)人員：王志鵬,王福祥,周嘉旗,淡志強
受保護的技術(shù)使用者：北京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10