[發明專利]基于IOC-CSMP的OFDM系統稀疏信道快速估計方法

有效

• 申請號: 202210564892.2
• 申請日: 2022-05-23
• 公開（公告）號: CN115102810B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 崔偉;李云鵬;李鑫;陳超;李娜;曹文煥;吳菲;孫楊
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍航空大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L27/26
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 杜森垚

本發明公開了一種基于IOC?CSMP的OFDM系統稀疏信道快速估計方法，其采用IOC?CSMP快速重構算法用于稀疏信道估計。在信道估計過程中，首先對信道稀疏度進行預估計從而降低后續迭代次數；在每次迭代過程中，根據選擇向量Ψ非零值位置索引來選擇測量矩陣Φ中對應的原子參與內積計算，而與選擇向量Ψ中零值位置對應的原子由于與殘差向量正交，不需要參加后續迭代，因此內積的計算量得到有效降低；在稀疏度更新階段，利用相鄰兩次信道估計值和的能量差來對步長更新進行約束，有效提升步長更新的準確度。仿真結果表明，在OFDM系統信道稀疏度未知時，本發明信道估計精度更高，運行速度更快。

技術領域

本發明屬于OFDM系統稀疏信道信道估計技術領域，具體涉及一種基于IOC-CSMP的OFDM系統稀疏信道快速估計方法。

背景技術

正交頻分復用(orthogonal?frequency?division?multiplexing，OFDM)技術已成為無線通信系統廣泛采用的重要技術，OFDM信道質量的高低直接決定了OFDM通信質量的好壞。因此信道估計已成為OFDM系統需要重點解決的關鍵問題之一。在信道為密集信道并且依賴大量導頻信號的基礎上，經典最小二乘方法和最小均方差方法可以完成信道的估計，但在信道為稀疏信道情況下，性能并不理想。由于實際通信環境中信道表現出很強的稀疏特性，因此基于壓縮感知的稀疏信道估計成為了OFDM信道估計的新熱點。

當信號稀疏先驗特性已知時，壓縮感知可以利用低采樣率重構出原始信號。典型算法以正交匹配追蹤(OMP,orthogonal?matching?pursuit)算法、分段OMP(StOMP,stagewise?OMP)、正則化OMP(ROMP,regularization?OMP)、CoSaMP(compressed?samplingmatching?pursuit)、gOMP(generalized?OMP)、SWOMP(stagewise?weak?OMP)和子空間追蹤(SP,subspace?pursuit)等算法為代表。在稀疏度未知時，以SAMP(sparsity?adaptivematching?pursuit)為主要代表。

Han?W,Wencai?D,Lingwei?X.A?New?Sparse?Adaptive?Channel?EstimationMethod?Based?on?Compressive?Sensing?for?FBMC/OQAM?Transmission?Network[J].Sensors,2016,16(7)。提出了基于SAMP算法的自適應正則化壓縮采樣匹配追蹤算法(ARCoSaMP,adaptive?regularized?CoSaMP)用于信道估計。

Yi?Z,Venkatesan?R,Dobre?O?A,et?al.An?adaptive?matching?pursuitalgorithm?for?sparse?channel?estimation[C]//2015IEEE?Wireless?Communicationsand?Networking?Conference(WCNC).IEEE,2015。提出了一種自適應步長SAMP(ASSAMP)算法并將其用于稀疏信道估計。

胡健生，宋祖勛，張倩，等.一種用于OFDM系統信道估計的稀疏重構算法[J].華中科技大學學報：自然科學版，2016，44(6):7。在多徑數量未知且抽頭位置變化的情況下，提出一種基于搜索空間預處理的自適應正交匹配追蹤算法。

以上算法都不同程度的提升了OFDM稀疏信道的估計性能。但在迭代過程中對算法的計算量沒有進行充分優化，導致在測量矩陣與殘差矢量內積運算中仍然存在較大運算量，算法運行速度比較慢；另一方面對稀疏度進行更新時，稀疏度更新策略也不夠完美，需要進行多次迭代才能選出所有合適的原子，迭代效率不夠高。

發明內容