[发明专利]一种OFDM信道估计方法

权利要求书

1.一种OFDM信道估计方法，其特征在于，所述估计方法包括：

对连续多个OFDM待估计的信道进行处理，得到对应的信道矩阵H，信道矩阵H为低秩矩阵；

利用矩阵恢复算法对信道矩阵H进行恢复处理；其中，导频信号处的信道数据为矩阵恢复中的采样点数据，非导频信号处的信道数据为矩阵H的待恢复数据；

所述估计方法还包括：

在矩阵恢复处理之前，先确定导频信号图样，在接收端生成一组频域信道数据，将生成的频域信道数据插入信道矩阵H，频域信道数据的数量与信道估计精度、估计效率和迭代时间相关；

所述对连续多个OFDM待估计的信道进行处理，得到对应的信道矩阵H的过程包括以下步骤：

S11，设OFDM系统有N个子载波，第n时刻OFDM信号发送的信号向量被表示为x_n＝[x_n,0,x_n,1,…,x_n,N-1]^T；发送端先对x_n做反向傅里叶变换，插入循环前缀得到一个OFDM信号，再调制到高频载波发射出去；传输信道是频率选择性信道，L阶离散时间信道模型用向量表示为h_n＝[h_n,0,h_n,1,…h_n,L-1]^T；

S12，接收机对收到的OFDM信号经解调，去除循环前缀，并进行离散傅里叶变换，得到x_n的判决检测信号y_n为：

y_n＝diag(H_n)*x_n+ν_n

式中H_n＝[H_n,0,H_n,1,…H_n,N-1]^T＝Wh_n是信道h_n的频域响应；W是一个N×L矩阵，为标准N×N傅立叶变换矩阵的前L列，ν_n是独立同分布的复高斯白噪声向量，其分布特性为

S13，将连续M个OFDM信号的频域信道构造一个N×M信道矩阵H：

H＝[H₀,H₁,…H_M-1]＝W[h₀,h₁,…h_M-1]

式中，H矩阵是低秩矩阵，导频信号处的信道数据为矩阵恢复中的采样点数据，非导频信号处的信道数据为矩阵H的待恢复数据；在OFDM信道估计时，若i个子载波插入导频信号x_n,i，根据下述公式计算导频信号处的信道：

H_n,i＝y_n,i/x_n,i；

在接收端生成一组频域信道数据的过程包括以下步骤：

根据下述公式，在接收端生成一组时域信道数据h′_n：

h′_n＝[h′_n,0,h′_n,1,…,h′_n,L-1]^T

式中，h′_n与h_n有相同的信道分布，都是K稀疏的，其每个元素h′_n,i，i＝0,1,…,L-1都是复周期高斯分布，即与信道噪声特性相当，其频域为H_n′＝Wh_n′；

将生成的频域信道数据插入信道矩阵的过程包括以下步骤：

将H_n与H_n′交替插入，得到新的N×2M信道估计矩阵H′，即：

H′＝[H₀,H′₀,H₁,H′₁,…,H_M-1,H′_M-1]；

式中，H_n′＝Wh_n′，h′_n是在接收端生成的一组频域信道数据；

所述估计方法还包括：

设导频处的信道在H′的位置为Λ₁，生成的信道数据的位置为Λ₂，基于的矩阵恢复理论将信道估计问题转化为求H′的核范数最小化问题，即：

式中||H′||_*＝∑_iσ_i(H′)，σ_i(H′)是H′的第i个奇异值，它是H′的核范数；和是采样点算子，分别表示对一个矩阵保留Λ₁和Λ₂位置处的元素，其他位置的元素置0；限制条件P1中的1_N×2M表示维数为N×2M的全1矩阵；限制条件P1为导频信道处的信道估计值，含有噪声，限制条件P2为生成数据，没有噪声项；

采用改进后的软阈值门限算法对插入数据后的信道矩阵进行恢复处理，以实现信道估计；恢复处理的过程包括以下步骤：

根据下述公式计算得到第k次迭代公式为：

式中，δ_k是迭代步长，Y₊和Y_-都是N×2M的矩阵，初值都是全0矩阵。