[發明專利]一種適用于OFDM通信系統的信道估計方法

在審

• 申請號: 201910301779.3
• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN110022276A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 袁亞洲;王鵬飛;劉志新;李麗;關新平
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L25/03
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 劉陽

本發明公開了一種適用于OFDM通信系統的信道估計方法，涉及正交頻分復用通訊技術的信道估計領域。本發明利用最小二乘法，求取得到導頻位置所對應的信道頻率響應；利用小波去噪算法對其進行去噪處理；將導頻的頻率位置和其對應的信道頻率響應值作為高斯過程回歸算法的訓練集，以用于訓練GPR模型，將其他非導頻處的子信道頻率位置作為新的輸入數據，通過訓練后的GPR模型得到的輸出值即為所對應的信道頻率響應估計值，至此我們可以得到全部子信道的頻率響應值。本發明所提出的方法對比傳統的梳狀導頻下的線性插值法、二階插值法、三次樣條插值法，在誤碼率的表現上具有明顯的優勢。本發明可有效提升信道估計精度并且適用范圍廣。

技術領域

本發明涉及正交頻分復用(OFDM)通訊技術的信道估計領域，尤其涉及一種結合小波去噪和機器學習算法并適用于OFDM通信系統的信道估計方法。

背景技術

OFDM技術作為一種高效利用通訊頻段的多載波傳輸方案，能夠很好得對抗頻率選擇性衰落和窄帶寬干擾，因此在通訊領域受到了極大重視。OFDM系統由信號同步、信道估計、信道均衡和峰值平均功率比降低等關鍵技術組成。信道估計作為OFDM的關鍵技術之一，是為了減小多徑信道衰落的影響。信道估計的準確性將嚴重影響接收信號的質量。時域信道變化仍然是無線通信的主要挑戰。如今隨著通訊系統硬件設備計算性能的提升，如何有效改進現有的信道估計方法，提升數據的傳輸效率是需要著重考慮的問題。

目前，針對OFDM系統的信道估計算法，當選擇梳狀導頻模式時，常見的算法有：基于最小二乘(LS)的線性插值法、二階插值法、三次樣條插值法等；而當選擇塊狀導頻模式時，常見的算法有：LS算法、線性最小均方誤差(LMMSE)算法、基于LMMSE的特征值分解(SVD)算法等。

但是在更高精度要求的通訊場景下，上述方法的誤碼率還需盡一步降低才能滿足需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于OFDM通信系統的信道估計方法。旨在結合小波去噪與高斯過程回歸算法，對發送端信號進行還原，降低誤碼率。

本發明所采取的技術方案為：一種適用于OFDM通信系統的信道估計方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1、基于導頻的LS算法與去噪處理

在共有n個子信道的OFDM通信系統中，選取其中k個子信道作為導頻信息的傳輸，確定其導頻間隔f；利用LS算法，求取導頻位置m×Δf+1,m＝0,1,...,k-1對應的信道頻率響應利用小波去噪算法對信道頻率響應進行去噪處理，得到去噪后的導頻處頻率響應

步驟2、GPR模型的建立

將導頻位置m×Δf+1,m＝0,1,...,k-1及其對應的導頻處頻率響應作為GPR算法的訓練樣本，自動求得GPR算法的最優超參數θ，建立GPR模型；

步驟3、信道頻率響應估計值的獲取以及發送端信號還原

將此OFDM通信系統中，其他非導頻處的子信道頻率位置依次作為新的輸入數據，輸入GPR模型中獲得輸出均值，將其作為信道頻率響應估計值，以此得到全部非導頻處子信道的頻率響應值，然后對發送端信號進行還原。

進一步的技術方案在于，所述去噪處理的過程中，采用小波去噪算法進行去噪，其中小波變換具有很強的去數據相關性；在小波域，期望信號的能量集中在一些大的小波系數中，噪聲的能量卻分布在整個小波域內，期望信號的小波系數幅值要大于噪聲的系數幅值；設置小波域系數閾值，大于閾值的系數認為是期望信號的分量并保留，小于閾值的系數認為是噪聲的分量并置為0，從而可以達到去噪的目的；

具體去噪處理過程如下：

步驟1，選擇一種合適的閾值選取規則；

步驟2，選擇則一種合適的閾值的處理方式；