[发明专利]一种基于压缩感知理论的信道估计方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于压缩感知理论的信道估计方法及装置，包括以下步骤：根据接收到的导频信号估计出导频位置上的信道响应，并得到信道的LS估计结果；根据LS估计结果构造信道相关矩阵，对信道相关矩阵进行SVD分解，得到特征值和特征向量的集合；根据特征值，利用MDL准则估计信道多径数目；由特征向量和信道多径数目，求得信道的延时分布参数；根据估计得到的延时分布参数计算信道密集度量值G，对于给定的密集度量阈值G_th，从而求解信道。本发明使用了经典的子空间分解方法来提供更精确的时间延时，改善了经典的OMP方法表现出的信道敏感性，提出的改进方法从理论上提高了方法对信道时间延时分辨能力，进而提高了信道估计的准确度，提高了系统可靠性。

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种基于压缩感知理论的信道估计方法及装置。

背景技术

目前，可见光通信技术由于其本身在安全性、抗干扰性、通信速率等方面的优势渐渐成为了各科研学者、通信公司争相研究的热点。可见光通信通过对LED的发光强度进行调制，通常是在一定直流偏置情况下叠加包含信号的交流调制成分，通过这种方式，可见光通信可以在兼顾照明的情况下进行信号传输和通信，具有非常广阔的发展前景。

目前O-OFDM技术是应用最为广泛的可见光通信基带调制技术。在O-OFDM系统中，信道估计是一个很重要的课题。目前，基于压缩感知的稀疏信道估计技术得到了越来越多的研究和应用，它利用了可见光通信信道的稀疏特性，相对传统的信道估计方法而言可以显著减少所需的导频数目。在稀疏压缩感知理论下，有两种常用的稀疏求解方法，一种是凸优化求解，典型代表是BP方法，该方法的重构性能好，但是计算的复杂度很高，无法满足信道估计的实时性要求；另一种是贪婪方法，相比于凸优化方法它的计算量大大减少；然而，OMP方法作为贪婪方法的典型代表，本身存在一定的不稳定性。这种不稳定性就造成了信道估计性能的不稳定性，在仿真中表现出一种信道敏感。

发明内容

本发明的目的是提供计算量低、性能稳定的基于压缩感知理论的信道估计方法。

本发明这种基于压缩感知理论的信道估计方法，包括以下步骤：

1)根据接收到的导频信号估计出导频位置上的信道响应，并得到信道的LS估计结果；

2)根据步骤1)中LS估计结果构造信道相关矩阵，对信道相关矩阵进行SVD分解，得到特征值和特征向量的集合；

3)根据步骤2)中的特征值，利用MDL准则估计信道多径数目；

4)由步骤2)中特征向量和步骤3)中的信道多径数目，求得信道的延时分布参数；

5)根据步骤4)估计得到的延时分布参数计算信道密集度量值G，对于给定的密集度量阈值G_th，当G＞G_th，用估计得到的延时参数进行初步预处理的结果作为字典矩阵的选择原子的索引值，从而求解信道；当G≤G_th时，用OMP方法迭代选择原子从而求解信道。

所述的步骤1)中，信道的LS估算结果为：

其中：代表第i个O-OFDM符号，第m个导频位置上的信道频率响应，Y_i,p(m)代表接受到的第i个O-OFDM符号，第m个导频位置的接受数据；γ_m是发送的导频值，n_i,p(m)是在导频子载波位置上的高斯噪声；p(m)代表第m个导频在子载波上的索引值，L代表真实信道的多径数目，h_l代表第l条路径的信道增益，N代表O-OFDM系统子载波数目，Ts代表采样周期；τ_l代表第l条路径的时间延时。

所述步骤2)中，信道相关矩阵的构造和SVD分解，具体包括以下步骤：

201.根据LS估算结果构造快照矩阵Q(i)