[發(fā)明專利]信道時域相關(guān)性低復(fù)雜度壓縮感知的信道估計方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310745257.5
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103701730B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴凌龍;高鎮(zhèn);張超;王昭誠
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);北京數(shù)字電視國家工程實(shí)驗(yàn)室有限公司
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L27/26
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 李迪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及基于信道時域相關(guān)性的低復(fù)雜度壓縮感知的信道估計方法及裝置。

背景技術(shù)

TDS-OFDM（時域同步正交頻分復(fù)用）傳輸技術(shù)（其訓(xùn)練序列是一個偽隨機(jī)序列，簡稱PN序列）中，PN（Pseudo-noise?Sequence，偽噪聲序列）的長度大于信道最大延時長度，帶來的好處是高頻譜效率，但是這種傳輸技術(shù)采用迭代干擾消除的方式來獲得信道估計，缺點(diǎn)是不能有效支持高階調(diào)制（如256QAM）和快時變信道。

對此一種有效的解決方案是雙訓(xùn)練序列的OFDM（簡稱DPN-OFDM），該技術(shù)的訓(xùn)練序列采用了兩個相同的PN序列，且要求每個PN序列的長度大于信道最大延時的長度。DPN-OFDM相比傳統(tǒng)的使用單PN的TDS-OFDM系統(tǒng)可以有效的支持高階調(diào)制和快時變信道，但導(dǎo)致頻譜效率的明顯降低。在實(shí)際的基于單PN的TDS-OFDM系統(tǒng)中，PN序列的長度設(shè)計一般是大于信道最大時延長度，因而我們可以利用接收端PN序列中未被數(shù)據(jù)幀體的多徑拖尾所干擾的部分，即無干擾區(qū)，通過壓縮感知恢復(fù)出高維信道沖擊響應(yīng)。

但是目前的基于壓縮感知的信道估計方法復(fù)雜程度較高。

發(fā)明內(nèi)容

（一）要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：傳統(tǒng)的TDS-OFDM傳輸系統(tǒng)（訓(xùn)練序列為單PN序列）采用了迭代干擾消除的信道估計方法，不能有效的支持高階調(diào)制（如256QAM）和時變信道；DPN-OFDM系統(tǒng)雖然可以支持高階調(diào)制和時變信道，但其頻譜效率明顯降低；現(xiàn)有的基于壓縮感知的信道估計可以解決基于單PN的TDS-OFDM傳輸系統(tǒng)不能有效的支持高階調(diào)制（如256QAM）和時變信道的問題，但其計算復(fù)雜度很高，且不能有效對抗長時延的回波信道。

（二）技術(shù)方案

本發(fā)明實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

一種信道時域相關(guān)性低復(fù)雜度壓縮感知的信道估計方法及裝置，所述基于壓縮感知的低復(fù)雜度信道估計，包括：

將接收的信號分為訓(xùn)練序列和幀體數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述訓(xùn)練序列和所述幀體數(shù)據(jù)，確定信道延時的粗估計和信道長度的粗估計；

根據(jù)所述信道長度的粗估計確定信道增益的粗估計；

根據(jù)所述信道延時的粗估計，信道長度的粗估計，及所述信道增益粗估計，確定信道延時的精確估計；

根據(jù)所述信道延時的精確估計確定信道增益的精確估計。

可選的，所述根據(jù)所述訓(xùn)練序列和所述幀體數(shù)據(jù)，確定信道延時的粗估計和信道長度的粗估計包括：

從所述幀體數(shù)據(jù)中提取訓(xùn)練序列的拖尾部分；

將所述訓(xùn)練序列的拖尾部分與所述訓(xùn)練序列重疊相加,這里拖尾長度為訓(xùn)練序列的長度M；

將相鄰R₁幀的訓(xùn)練序列的重疊相加部分對應(yīng)元素求和平均后，與本地訓(xùn)練序列循環(huán)相關(guān)；

將循環(huán)相關(guān)結(jié)果與門限比較，如果循環(huán)相關(guān)結(jié)果大于門限，則判定為存在信道的一個延時抽頭，并據(jù)此獲得信道延時的粗估計集合D₀，信道稀疏度的粗估計S，信道長度的粗估計

可選的，所述門限根據(jù)實(shí)時信號噪聲功率比決定。

可選的，所述根據(jù)所述信道長度的粗估計確定信道增益的粗估計包括：

將接收信號中由于多徑信道混入幀體數(shù)據(jù)的訓(xùn)練序列的拖尾部分取出，所述訓(xùn)練序列的拖尾部分的長度為將所述訓(xùn)練序列的拖尾部分與所述訓(xùn)練序列中前個元素重疊相加；

將相鄰R2幀的訓(xùn)練序列的重疊相加部分對應(yīng)元素求和平均，并與本地訓(xùn)練序列循環(huán)相關(guān)，得到所述信道增益的粗估計。

可選的，所述根據(jù)所述信道延時的粗估計和信道長度的粗估計及所述信道增益粗估計，確定信道延時的精確估計包括：

根據(jù)信道長度的粗估計得到所述訓(xùn)練序列中無干擾區(qū)，及從低維度的無干擾區(qū)映射到高維度信道沖擊響應(yīng)的觀測矩陣Φ；

從低維度的無干擾區(qū)恢復(fù)高維度的信道沖擊響應(yīng)，根據(jù)信道沖擊響應(yīng)中非零元素，確定信道延時的精確估計。

可選的，應(yīng)用所述信道增益的粗估計從低維度的無干擾區(qū)恢復(fù)高維度的信道沖擊響應(yīng)。

可選的，應(yīng)從低維度的無干擾區(qū)恢復(fù)高維度的信道沖擊響應(yīng)應(yīng)用了壓縮感知的相關(guān)算法。

一種基于信道時域相關(guān)性的低復(fù)雜度壓縮感知的信道估計裝置，所述基于壓縮感知的低復(fù)雜度信道估計包括：

提取單元，用于將接收的信號分為訓(xùn)練序列和幀體數(shù)據(jù)；

第一確定單元，用于根據(jù)所述訓(xùn)練序列和所述幀體數(shù)據(jù)，確定信道延時的粗估計和信道長度的粗估計；