基于感知信息辅助的叠加导频无人机通信系统信道估计

《Scientific Reports》：Sensing information-assisted superimposed pilot-based channel estimation for UAV communication systems

　　

摘要

无人机在各种高要求工业场景中的广泛应用，如电力线检测和矿井提升作业，给下一代无线网络带来了巨大挑战，这些网络需要在不断变化的信道条件下保持稳定的连接并实现高效频谱利用。虽然叠加导频方案通过共享时频资源有望提高频谱效率，但这类方法不可避免地会导致严重的导频数据相互干扰。这种干扰会降低信道估计的精度以及符号检测的可靠性，从而威胁到那些对时间敏感的无人机操作任务。为了解决这一问题，本文提出了一种基于感知信息辅助的叠加导频信道估计方法，用于无人机正交频分复用系统。在该方法中，利用无人机上的感知接收器获取的高精度运动参数，包括位置和速度信息，来建立延迟域和多普勒域中的确定性、更强的先验约束。基于这些感知到的先验信息，设计了一种两阶段的延迟-多普勒去噪机制，通过自适应阈值处理来消除数据符号间的干扰。随后，再采用一种基于感知信息的迭代决策引导机制来进一步提升估计精度。仿真结果表明，所提出的方法能够消除传统叠加导频信道估计方法存在的严重误差问题。此外，它在较低的导频功率比下就能实现快速收敛，并获得最佳的符号检测性能，从而有效提升了动态无人机通信场景下的频谱效率。