[發明專利]無線光通信系統中自適應最小二乘信道估計方法及接收機

有效

• 申請號: 202011216038.4
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112350965B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 師小琳
• 申請（專利權）人: 西安郵電大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04B10/60;H04B10/11
• 代理公司: 西安泛想力專利代理事務所(普通合伙) 61260
• 代理人: 李思源

本發明提供一種無線光通信系統中一種自適應最小二乘信道估計方法及接收機，利用最小二乘方法獲得信道初始估計值；計算信道噪聲方差估計量和信道抽頭功率；根據信道噪聲方差估計量和信道抽頭功率；計算最優判決門限以及當前信道估計量；利用最優判決門限對當前的信道估計量中的每個分量進行判決，并計算信道抽頭位置；根據信道抽頭位置計算信道稀疏度，更新信道噪聲方差估計量和信道抽頭功率，更新最優判決門限，進行稀疏最小二乘方法估計，得到最終的信道估計結果。本發明利用最大正確判別概率準則下的最優判決門限，用于區分非零值信道抽頭和零值信道抽頭，進行稀疏最小二乘方法估計，在室內無線光傳輸環境下，獲得更低估計誤差和系統誤碼率；隨著信噪比的增大，其性能優勢明顯，能夠改善系統的通信性能。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，特別涉及無線光通信系統的自適應最小二乘信道估計方法。

背景技術

各種無線設備及服務的空前增加導致無線射頻頻譜擁堵；同時，無線用戶對大帶寬和高數據速率的需求持續增長。為了解決上述問題，無線光通信已被廣泛認為是無線射頻通信技術的最有前途的替代技術之一。因為它具有很大的寬帶，并且能夠通過使用固態照明設備提供極高數據速率。

鑒于在無線射頻通信中的成功應用，正交頻分復用(OFDM)已被應用于無線光通信系統以減輕無線光色散信道引起的符號間干擾(ISI)。由于頻譜效率和靈活性等優點，直流偏置光正交頻分復用(DCO-OFDM)調制方案是無線光系統中最常用的方案之一。

在無線光通信系統中，為了確保穩定而有效的數據傳輸，必須采用信道估計方法估計信道沖激響應函數，進而才能對接收信號進行均衡或補償。由此可見，一個精確而高效的信道估計方法很大程度上決定了無線光通信系統的整體性能。一些常規信道估計方法(例如，導頻輔助信道估計方法)也適用于無線光應用場景。在[P.A.Haigh,Z.Ghassemlooy,S.Rajbhandari,I.Papakonstantinou,W.Popoola,“Visible light communications:170Mb/s using an artificial neural network equalizer in a low bandwidth whitelight configuration”,J.Lightw.Technol.,32(9)(2014)1807-1813]中，提出了基于線性決策反饋和人工神經網絡(ANN)的均衡方法，其中均衡器是實時執行的，但是代價是增加了計算復雜度。文獻[C.L.Bai,S.Zhang,S.C.Bai,Q.L.Luo,“Development of discreteFourier transform-based channel estimation algorithms for a coherent opticalorthogonal frequency division multiplexing transmission system”,IET Commun.,8(14)(2014)2528-2534]提出了一種基于離散傅里葉變換(DFT)的相干正交頻分復用傳輸系統信道估計方法。線性最小均方誤差(LMMSE)方法是最小均方誤差(MMSE)的改進方法，在[Y.S.Husseinm,M.Y.Alias,A.A.Abdulkafi,“On performance analysis of LS and MMSEfor channel estimation in VLC systems”,in:IEEE International Colloquium onSignal Processingits Applications(ICSPA),2016,pp.204-205]中被證明比最小二乘方法具有更好的性能。但是，它具有極大的計算復雜度，并且需要知道先前的信道統計信息。由于這些算法的計算復雜性太大，因此不適合實際應用。由于易于實現的體驗端，最小二乘方法通常用于OFDM無線光通信系統中以獲得信道沖激響應(CIR)。但是，該方法估計精確度不高，用于無線光通信系統中性能不佳，影響通信效果。