[发明专利]一种穿钢系统的信道估计方法

说明书

本发明提供一种穿钢系统的信道估计方法，能够降低计算复杂度和所需的内存。所述方法包括：在接收端，根据接收到的导频信号，利用压缩感知的稀疏重构算法对信道估计进行重构，得到穿钢系统的信道状态响应估计值；根据得到的信道状态响应估计值对接收端的接收信号进行均衡，得到均衡之后的信号。本发明涉及超声波通信技术领域。

技术领域

本发明涉及超声波通信技术领域，特别是指一种穿钢系统的信道估计方法。

背景技术

在石油、气体、核能等领域，经常使用密闭的金属容器，而这些工业作业工程中，经常需要采集密闭金属容器中的一些信息，如温度，湿度等。由于法拉第电磁感应效应，射频通信无法正常工作。而这些工作环境一般要求金属容器的密闭性不被破坏，因此也不能使用传统的钻孔有限传输技术。超声波具有良好的传输特性，可以穿透金属，并且不会破坏金属的密闭性。因而使用超声波作为信号载体，在金属中传输数据有很好应用前景。为了满足这些特殊环境下的信号传递，研究建立超声波穿钢系统十分必要。

如图1所示，在穿钢系统中，待传输信号经过发射端DSP进行处理，经过DAC得到模拟信号，模拟信号经过发送端超声波换能器将电信号转换为超声波信号，超声波信号经过钢板传输至钢板另一侧的接收端超声波换能器，接收端超声波换能器将超声波信号转换为电信号，该电信号经过ADC转换为数字信号，传输进接收端DSP得到接收信号，完成穿钢系统的信号传输。

在进行信号传输时，为了更好的适应信道传送基带信号常在发射端DSP采用调制技术，对应的在接收端DSP要采用解调技术。在信号传输时进行信道编码能够很好的提高系统的性能，降低系统的误码率，而进行信道估计将有助于信道的译码。

但是，在穿钢系统中，现有的信道估计方式是基于最小二乘估计(LS)/最小均方误差(MMSE)进行导频点处(即：导频位置处)的信道估计再结合插值算法完成整个系统的信道估计，这些算法计算复杂，且要求存储空间大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种穿钢系统的信道估计方法，以解决现有技术所存在的基于LS/MMSE的信道估计方法，存在计算复杂度高、存储空间大的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种穿钢系统的信道估计方法，包括：

在接收端，根据接收到的导频信号，利用压缩感知的稀疏重构算法对信道估计进行重构，得到穿钢系统的信道状态响应估计值；

根据得到的信道状态响应估计值对接收端的接收信号进行均衡，得到均衡之后的信号。

进一步地，在接收端，根据接收到的导频信号，利用压缩感知的稀疏重构算法对信道估计进行重构，得到穿钢系统的信道状态响应估计值之前，所述方法还包括：

在发射端，确定导频的插入方式及插入间隔；

根据确定的导频的插入方式及插入间隔，确定导频插入位置；

根据确定的导频插入位置，在发送信号的正交频分复用信号中插入导频，将插有导频的正交频分复用信号发送出去。

进一步地，在确定导频的插入方式及插入间隔时，得到的导频选择矩阵在与傅里叶变换矩阵相乘后满足有限等距性质；

其中，导频选择矩阵与发送信号、接收信号之间的关系为：

PXFh＝Φh＝PY

其中，P表示导频选择矩阵；Y表示接收信号；X表示发送信号；PX表示发送的导频信号；PY表示接收到的导频信号；F表示傅里叶变换矩阵，傅里叶变换矩阵是稀疏矩阵，用于使信道状态响应值h从时域变到频域H；Φ表示传感矩阵。

进一步地，所述在接收端，根据接收到的导频信号，利用压缩感知的稀疏重构算法对信道估计进行重构，得到穿钢系统的信道状态响应估计包括：