[發明專利]一種針對非理想稀疏信道的估計方法

有效

• 申請號: 202110174163.1
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN113014341B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 蔡豪;袁正道;高童迪;秦學珍;藏濤
• 申請（專利權）人: 蔡豪;袁正道
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391;H04B17/345
• 代理公司: 鄭州睿途知識產權代理事務所(普通合伙) 41183
• 代理人: 李伊寧

本發明公開了一種針對非理想稀疏信道的估計方法，包括以下步驟：A：建立通信系統信道模型；B：建立加權高斯先驗模型；C：根據步驟A中得到的通信系統信道模型，以及步驟B中得到的加權高斯先驗模型，求解信道抽頭向量、信道抽頭向量中元素取非零值的概率、信道的噪聲方差、加權高斯先驗的權重和高斯分布的均值，最終得到非理想稀疏信道的信道抽頭向量。本發明能夠準確完成非理想稀疏信道參數估計。

技術領域

本發明涉及通信系統信道估計領域，尤其涉及一種針對非理想稀疏信道的估計方法。

背景技術

在高速通信系統中，多徑信道可等效為具有稀疏特征的抽頭向量，能夠利用壓縮感知類方法進行估計，從而降低導頻數量、提升頻譜效率。但是在空間傳播過程中，信道由直射和散射路徑共同構成，非零抽頭的位置和幅度具有一定的先驗信息。圖1表示了一個存在有多條傳播路徑的通信鏈路示意圖，存在一個直射路徑h1和2個散射路徑h2和h3。圖1中，a為基站，b為散射體，c為用戶；由樹木、建筑等物體構成的散射體通常會聚集為組，在信道抽頭上也會表現為分組。由于散射體可以假設由主要和次要散射體共同構成，則在信道抽頭向量中，每個分組也可以假定由一個較大和幾個小的非零元素構成。圖2和圖3展示了根據散射模型生成的理想稀疏信道和非理想稀疏信道示意圖，非零元素聚集為分組，每個分組存在一個主要的非零元素，并伴隨有2-3個按冪律衰減的拖尾(Heavy Tailed)元素。

常用的稀疏估計模型有稀疏貝葉斯學習(SBL)、伯努利-高斯(BG)模型和正交匹配追蹤(OMP)等，其中SBL模型假設抽頭元素為均值為0，方差為伽瑪分布高斯變量。BG模型假定抽頭元素有零和非零兩種取值(伯努利分布)，其中非零元素又服從高斯分布。OMP算法將待估計向量分解為相互正交向量的稀疏線性組合，通過迭代構建稀疏逼近。但是上述三種方法均未考慮信道抽頭所具有的分組特性，將每個抽頭都當作獨立分布。

發明內容

本發明的目的是提供一種針對非理想稀疏信道的估計方法，能夠準確完成非理想稀疏信道參數估計。

本發明采用下述技術方案：

一種針對非理想稀疏信道的估計方法，包括以下步驟：

A：建立通信系統信道模型r＝Φα+w；

其中，r為長度為M的觀測向量，Φ為維度是M×N的觀測矩陣，α為長度為L的信道抽頭向量，表示為α＝[α₁,...,α_l,...α_L]^T，信道抽頭向量的每個元素定義為α_l，下角標l表示抽頭標號；正交頻分復用系統配置有M個子載波，選擇其中N個子載波作為導頻進行信道估計，剩余M-N個子載波用于數據傳輸，w表示方差為σ的加性白高斯噪聲；

B：建立加權高斯先驗模型

其中，p(α_l)表示元素α_l的先驗分布，δ(α_l)為沖擊函數，表示只有當函數輸入參數α_l＝0時，函數δ(α_l)的輸出值為1，N(α_l；μ_k,1)代表抽頭向量中的元素α_l服從均值為μ_k方差為1的高斯分布，λ表示元素α_l取值非零的概率，β_k和μ_k分別為加權高斯先驗的權重和均值，K表示加權高斯模型的加權數量；

C：根據步驟A中得到的通信系統信道模型，以及步驟B中得到的加權高斯先驗模型，求解信道抽頭向量α＝[α₁,...,α_l,...α_L]^T、信道抽頭向量α中元素取非零值的概率λ、信道的噪聲方差σ、加權高斯先驗的權重β_k和高斯分布的均值μ_k，k＝1→K；最終得到非理想稀疏信道的信道抽頭向量α。