[发明专利]一种渐进最优的海洋通信系统信道估计方法

说明书

本发明提供的一种渐进最优的海洋通信系统信道估计方法，针对现有信道估计方案的不足，以渐进最优的估计形式为基础，利用矩阵求逆引理对该形式进行简化，使得简化后的形式避免对矩阵执行实时的求逆运算，因此大大降低了复杂度，同时具有渐进最优的估计性能。另外，该方法考虑了实际环境中信道二阶统计特性的自适应更新策略，能够快速收敛，具有较好的实用价值。

技术领域

本发明涉及海洋通信技术领域，更具体的，涉及一种渐进最优的海洋通信系统信道估计方法。

背景技术

近年来，水下可见光通信(Underwater Visible Light Communication，UVLC)技术引起了学术界和业界越来越多的关注[1]。作为新兴技术，它比传统水声通信具有更高的带宽、更低的时延以及更高的安全性[2]-[3]。作为UVLC系统的关键技术之一，信道估计(ChannelEstimation，CE)的准确性极大影响着高速数据传输业务的性能。

在现有的信道估计方案中，文献[4]提出了一种自适应统计贝叶斯最小均方误差信道估计(Adaptive Statistical Bayesian Minimum Mean Square Error CE，AS-BMMSE-CE)的方案，利用可变统计窗口(Variable Statistic Window，VSW)的机制去自适应跟踪信道冲激响应(Channel Impulse Response，CIR)的先验参数，从而提高估计精度。然而，该方案解决的是室内可见光(Visible Light Communication，VLC)信道估计问题。相比起室内VLC的信道模型，UVLC的信道模型需要考虑更复杂的物理效应，包括海水的吸收、散射及湍流等效应。因此，VLC与UVLC在信道特征上存在显著差异，用于VLC系统的AS-BMMSE-CE技术无法在UVLC场景下取得理想的性能。同时，AS-BMMSE-CE的设计依赖唯一最优的均匀导频图案，一旦导频位置发生偏移，性能将发生恶化，因此如将其扩展至多输入多输出(Multiple-input Multiple-output，MIMO)的UVLC系统，性能将受到较大的限制。此外，针对UVLC场景，文献[5]结合信道反射路径数量少的特点进行了设计，提出了一种基于压缩感知的信道估计方案。然而，这种估计方案不适用于扩散UVLC系统。在扩散UVLC系统中，光子和海水悬浮颗粒物之间发生多重散射，导致CIR的非视距(Non-line-of-sight，NLOS)分量密集且能量集中。因此CIR在时延域上不具有稀疏性，无法直接使用压缩感知进行信道估计。

发明内容

本发明为克服现有的信道估计方案不足，提供一种渐进最优的海洋通信系统信道估计方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种渐进最优的海洋通信系统信道估计方法，包括以下步骤：

S1：构建基于分数采样的光正交频分复用FS-OOFDM的水下可见光通信UVLC系统，设n、m和k分别表示OOFDM符号、过采样偏移和子载波的下标；