[发明专利]应用于短波OFDM双选天波信道估计的递归压缩感知方法及系统

说明书

本发明公开了一种应用于短波OFDM双选天波信道估计的递归压缩感知方法及系统。该方法为：依次对连续传输的Ω个OFDM符号进行重构，设ω∈{0,...,Ω‑1}，对第ω个OFDM符号进行重构的过程为：当ω＝0时，利用压缩感知重构算法获得第ω个OFDM符号的重构信号；当ω＞0时，利用递归压缩感知重构算法获得第ω个OFDM符号的重构信号，递归压缩感知重构算法利用第(ω‑1)个OFDM符号的重构信号中幅值较大的c1个元素构成第ω个OFDM符号的先验支撑集，利用先验支撑集进行递归迭代运算求得第ω个OFDM符号的重构信号，c1为正整数。充分考虑信道稀疏结构在时间维度的相关性，在保证重构准确度的同时大大降低导频开销。

技术领域

本发明涉及短波无线通信领域，特别是涉及一种应用于短波OFDM双选天波信道估计的递归压缩感知方法及系统。

背景技术

将正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)应用于短波通信可显著提高频谱利用率，同时可抑制天波信道多径时延扩展对短波通信造成的干扰。由于上述天然的技术优势，短波OFDM已成为新一代宽带高速短波通信重要的实现技术。

在短波OFDM系统中，接收端信道均衡和信号检测都需要准确的信道状态信息(Channel State Information，CSI)。然而，电离层的非稳态特性使得天波信道同时经历频率选择性衰落和时间选择性衰落(即双选择性)而具有严重的时变色散特性，与频率选择性信道相比，双选择性信道所需估计的信道参数显著增加，同时双选择性天波信道状态信息随电离层高度、密度变化而实时变化，进一步对信道状态信息获取的实时性提出要求。由于上述原因，在进行短波OFDM天波信道估计时，传统信道估计方法因导频开销与估计算法复杂度的急剧增加而难以奏效。

将压缩感知(Compressed Sensing，CS)应用在短波OFDM通信信道估计问题中，只需发送少量导频信号即可按需估计权值较大的主要信道抽头值，避免了大量无谓的对零抽头系数的计算，因而可显著降低通信系统导频开销及估计算法复杂度。目前对短波信道估计的研究主要集中在使用训练序列的非盲估计方式，如采用正交匹配追踪算法进行短波信道的重构算法，该算法针对双选择性天波信道估计的研究考虑了单个OFDM符号周期内信道系数的稀疏性，利用压缩感知降低通信系统导频开销及估计算法复杂度，然而，已有研究表明，无线信道多径时延变化通常慢于路径增益的变化，即实际无线信道还表现出时间维度的相关性，该算法在重构中并未考虑无线信道时间维度的相关性的影响，导致重构准确度较低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种应用于短波OFDM双选天波信道估计的递归压缩感知方法及系统。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种应用于短波OFDM双选天波信道估计的递归压缩感知方法，依次对连续传输的Ω个OFDM符号进行重构；设ω∈{0,…,Ω-1}，对第ω个OFDM符号进行重构的过程为：当ω＝0时，利用压缩感知重构算法获得第ω个OFDM符号的重构信号；当ω＞0时，利用递归压缩感知重构算法获得第ω个OFDM符号的重构信号，所述递归压缩感知重构算法利用第(ω-1)个OFDM符号的重构信号中幅值较大的c1个元素构成第ω个OFDM符号的先验支撑集，利用所述先验支撑集进行递归迭代运算求得第ω个OFDM符号的重构信号，c1为正整数。