[發(fā)明專利]適合于無線光通信的隱序列方式的信道估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710950348.0
• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN107528803B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王惠琴;胡秋;曹明華;宋梨花;武鑫;劉文綱
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02
• 代理公司: 62102 蘭州振華專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 董斌

適合于無線光通信的隱序列方式的信道估計方法，該方法通過將占用極少部分發(fā)送功率的周期訓(xùn)練序列代數(shù)疊加到數(shù)據(jù)信息上，從而節(jié)省了寶貴的帶寬資源。針對該信道估計性能易受到數(shù)據(jù)信息、直流偏置和功率分配等因素的干擾，首先采用數(shù)據(jù)依賴法去除數(shù)據(jù)信息的圓周均值，達到有效消除數(shù)據(jù)信息的目的，同時采用相關(guān)匹配法實現(xiàn)了直流偏置的估計，采用接收端輸出信噪比最大準(zhǔn)則獲得了最優(yōu)功率分配因子。以上措施有效消除了不同干擾因素對隱序列信道估計性能的影響，進一步提高了信道估計的準(zhǔn)確程度，從而證明該方案可以實現(xiàn)系統(tǒng)性能的大幅提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線光通信中隱訓(xùn)練序列方式的信道估計方法，屬于無線光通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

無線光通信具有容量大、頻帶寬、功耗小、保密性好以及架設(shè)靈活方便等優(yōu)點，被認為是解決全球高速通信中“最后一公里”問題的有效途徑。但復(fù)雜的大氣信道中存在各種散射元，使大氣成為一個時變多徑衰落信道，這將嚴(yán)重影響無線光通信系統(tǒng)的性能。然而，通信系統(tǒng)的性能很大程度上依賴于對信道參數(shù)估計的準(zhǔn)確程度。在實際的通信系統(tǒng)中，信道參數(shù)很難提前獲得，此時信道估計就顯得尤為重要。如何進行信道估計以及參數(shù)估計是否準(zhǔn)確，將直接關(guān)系到數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃约跋到y(tǒng)性能的改善程度。

目前，學(xué)術(shù)界對信道估計的研究主要集中在無線電和微波通信領(lǐng)域，其研究成果也較為完善。常用的信道估計方法主要有盲估計和基于訓(xùn)練序列的信道估計。與盲估計方法相比較，基于訓(xùn)練序列的信道估計具有數(shù)學(xué)原理比較成熟、收斂速度快且易于工程實現(xiàn)等特點，因此得到了更為廣泛的應(yīng)用。但傳統(tǒng)的基于訓(xùn)練序列的信道估計因訓(xùn)練序列需占用部分帶寬，顯著降低了信號的傳輸效率。特別是在快速變化的信道環(huán)境中，為了能及時跟蹤信道的變化，訓(xùn)練序列需要周期性地發(fā)送，這就進一步限制了用戶數(shù)據(jù)的發(fā)送速率。

基于隱序列的信道估計方法是將訓(xùn)練序列通過代數(shù)疊加于信息序列之上進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N方式。這種方式中，訓(xùn)練序列不再占用專門的時隙，因此沒有傳輸率損失，有效地提高了頻帶利用率。由于優(yōu)良的性能，人們將隱序列信道估計用于無線光通信中。但由于光通信通常采用強度調(diào)制，這就會導(dǎo)致疊加數(shù)據(jù)信息的均值不為零，此時，疊加的數(shù)據(jù)信息會嚴(yán)重影響信道估計的準(zhǔn)確度。其次，在隱序列信道估計中，由于接收機通常會處于非理想狀態(tài)，當(dāng)采用一階統(tǒng)計特性進行信道估計時通常會產(chǎn)生直流偏置，直流偏置的存在同樣會降低信道估計的準(zhǔn)確度。另外，由于訓(xùn)練序列通過代數(shù)疊加于信息序列之上，那么發(fā)送信號中數(shù)據(jù)信息和訓(xùn)練序列間的功率分配問題也會對信道估計性能造成直接影響。所以針對實際的無線光通信系統(tǒng)，設(shè)計一種能夠有效發(fā)揮隱序列信道估計性能優(yōu)勢的方案是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種適合于無線光通信的隱序列方式的信道估計方法，針對該方法中疊加數(shù)據(jù)信息、直流偏置和非最優(yōu)功率分配等因素對估計性能的嚴(yán)重制約，分別采用數(shù)據(jù)依賴法(DDST)消除數(shù)據(jù)信息對信道估計的影響、通過相關(guān)匹配法(CMA)構(gòu)建直流偏置的代價函數(shù)完成直流偏置的估計與消除，同時利用接收端輸出信噪比最大準(zhǔn)則來獲得最優(yōu)功率分配因子，最終完成隱序列方式的信道估計。

本發(fā)明是適合于無線光通信的隱序列方式的信道估計方法，采用數(shù)據(jù)依賴法消除數(shù)據(jù)信息對信道估計的影響，具體方法如下：

定義依賴于數(shù)據(jù)信息序列b(n)的圓周均值b_e(n)，此時重新定義數(shù)據(jù)信息序列為B(n)＝b(n)+b_e(n)，即重構(gòu)DDST序列；為了利用接收數(shù)據(jù)信號的一階統(tǒng)計特性進行信道估計，首先依據(jù)信道的數(shù)學(xué)模型，對接收信號x(n)以周期T進行采樣并求平均得r(n)；在假設(shè)噪聲均值已知的條件下，獲得消除影響后的接收數(shù)據(jù)信號的矩陣形式其中，C表示周期訓(xùn)練序列構(gòu)成的循環(huán)矩陣，H表示信道系數(shù)矩陣，d表示直流偏置；利用接收信號的矩陣形式可得信道的估計值為此時會受到未知直流偏置對信道估計的影響；假設(shè)直流偏置的估計值已準(zhǔn)確獲得，則消除直流偏置后的信道估計值為：