[发明专利]基于信道分离的放大转发系统的压缩感知信道估计方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信领域，特别涉及一种压缩感知信道估计方法，适用于基于中继辅助或协作的放大转发无线通信系统。

背景技术

信道估计的重要指标就是信道估计的均方误差MSE、系统的误码率BER、导频占用率和系统的传输效率等性能。在协作通信放大转发系统信道估计中，现有的信道估计方法，采用直接信道估计或基于压缩感知的信道估计。直接信道估计没有使用信道分离及压缩感知技术，其信道估计的导频占用率较高，传输效率较低。协作通信放大转发系统的等效信道为联合信道，其信道的稀疏性较差，压缩感知的使用是以信道的稀疏性为前提的，单独的基于压缩感知的信道估计不能很好的对信道进行估计，其导频占用率较高。

利用信道分离技术可以提高信道的稀疏性。在放大转发系统中继链路SRD中，信道分离即首先单独估计出RD信道频率响应，再根据RD信道的频率响应估计出SR信道的频率响应，从而实现两个信道的分离估计，最终将两个频率响应相乘即可得到整个信道。压缩感知能够从有限的采样点之中有效恢复数据，它利用信号的稀疏特性，在采样率远小于Nyquist采样率的条件下，用随机采样的方法来对信号进行采样，然后通过非线性重构算法恢复出原始信号。压缩感知的第一步是数据观测，就是将原始数据通过一个观测矩阵得到观测数据；压缩感知的第二步是数据恢复，即将得到的观测数据转化为稀疏向量，再通过稀疏向量来恢复原始数据，以降低导频占有率。

现有的最新信道估计虽考虑采用了压缩感知技术，但因放大转发系统等效的联合信道稀疏性较差，仍不能很好的降低导频占有率，其信道估计的均方误差MSE和系统的误码率BER性能较差，其传输效率较低。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于信道分离的放大转发AF系统压缩感知信道估计方法，以在保证信道估计的均方误差MSE性能和系统误码率BER性能的前提下，降低导频占有率，提高系统的传输效率。

实现本发明的技术思路是：在第一个时隙，通过源节点将导频插入导频子载波位置集合Ω₁处，将导频子载波位置集合Ω₂处设置为0，插入导频后数据经IFFT变换，通过源节点到中继节点SR信道发送到中继节点；在第二个时隙，通过中继节点将从源节点接收的信号进行FFT处理并在导频子载波位置集合Ω₂处插入导频，数据经IFFT变换由中继节点经中继节点到目的节点RD信道发送到目的节点；最后根据目的节点接收到的信号用信道分离和压缩感知相结合的方法进行信道估计。其具体实现过程如下：

1)设定放大转发系统采用正交频分复用OFDM的调制方式，系统中子载波的个数为N，子载波中导频子载波分为两步插入：在数据传输的第一个时隙在源节点插入导频子载波和第二个时隙在中继节点插入导频子载波；

2)设源节点插入导频子载波的位置集合为：a_i表示在源节点插入的导频子载波的位置，i=1,2,…,P₁，中继节点插入导频子载波的位置集合设为：b_j表示在中继节点插入的导频子载波的位置，j=1,2,…,P₂，且即这两个集合Ω₁和Ω₂的交集为空，P₁和P₂分别为集合Ω₁和Ω₂中元素的个数；

3)在放大转发系统数据传输的第一个时隙内，通过源节点将导频插入到导频子载波的位置集合Ω₁所对应的位置处，并将中继节点插入导频子载波的位置集合Ω₂所对应的位置处设置为0；对插入导频后的源节点数据进行IFFT变换，并将变换后的数据由源节点发送到中继节点，中继节点接收到的频域数据为：

Y_R＝Λ_SRX_S+N_SR，             (1)