[发明专利]基于压缩感知的双门限信道时延估计方法

说明书

本发明公开了一种基于压缩感知的双门限信道时延估计方法。本发明针对LTE‑V2V系统，通过分析3GPP提出的特定的块状导频结构，设置基于导频的信道时延估计方法。本发明的估计方法无需知道过多的信道统计信息，只需要通过频移的收发导频信息就可以估计出信道径的位置，并且算法复杂度较低。此外，本发明不仅仅能够运用与LTE‑V2V系统中，还可以针对任何块状导频结构下的LTE通信系统，均能够估计出多径时延。本发明的算法复杂度低，响应时间短，只需要一个子帧的导频符号的时间便可以得到一个可靠的估计结果，且鲁棒性较高，能够应用与不同的信道环境中。

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种双门限估计信道时延的判决方法。

背景技术

对于多径时延估计算法，最简单的就是使用伪随机序列来进行时延估计。但是这种方法的分辨率受到码片间隔的限制。因而促使了一些高分辨率的时延估计算法的产生。例如用于信号参数估计的MUSIC(The Multiple Signal Classification)算法，但是MUSIC算法的弊端在于是其是基于多天线的，需要从多个天线同时采集多组数据进行处理。为此对MUSIC算法进行了改进，通过直接利用频域数据估计信道的冲激响应，从而对接收信号进行多径时延估计。但因其对发送信号的频谱有一定的要求，会受到发送信号频谱中零点的影响，因而性能不是很理想。

为了提升估计性能，出现了利用EM(Expectation-maximization)算法进行多径时延估计的方法，其通过多次的迭代，不断地增大估计参数的对数似然函数，直到达到收敛，并将算法收敛时的参数值作为最终的估计值；以及基于非线性最小均方准则，通过最小化代价函数来求解最优估计值的WRELAX(Weighted Fourier transform and RELAXation)算法。EM算法和WRELAX算法都是基于迭代运算，都可以得出比较精确的估计值，但是耗时较长，特别是时延间隔较小的时候，达到收敛需要很多次迭代。为了减少WRELAX算法的迭代次数，可以通过加入原本用于阵列信号方位估计MODE(Method Of Direction Estimation)算法来减少，即MODE-WRELAX算法，其首先利用MODE算法估计初值，再利用该初值采用WRELAX算法来得到估计值。

但是，上述已有估计方法在LTE-V2V(Long Term Evolution-Vehicle toVehicle)系统中均无法合理的应用。因为在LTE-V2V系统中，估计信道时延的复杂度必须很低，要求能够在一个较低的反应时间下估计出信道径的位置，并且没有更多的信息来提供给时延估计。对于LTE-V2V通信场景，系统最大支持的多普勒频移将高达2800Hz，在如此高的多普勒下，利用其特有的块状导频进行BEM信道估计是十分有效的。然而，对于BEM(BasisExpansion Models)进行信道估计，必须要已知信道多径的位置，也就是需要在接收端估计出信道的多径时延，然后才能进行导频处的信道估计，否则运用基扩展模型进行信道估计将无法进行。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种低复杂度，低响应时间的信道时延估计方法。

本发明的基于压缩感知的双门限信道时延估计方法，包括下列步骤：

基于发射端导频信号和接收端导频信号进行导频处的信道频域响应估计，得到导频处信道估计值(CFR)；

将导频处信道估计值通过逆傅里叶变换到时域，得到信道的时域冲激响应估计值(CIR)，记为其中m_p表示导频所在的OFDM符号索引，n表示导频索引；

将中前L_CP位记为h′，其中L_CP表示循环前缀长度；通过补零的方式得到其中的长度等于导频长度；

将作为1范数约束的初始条件进行求解，得到提取中超过第一门限的导频索引，得到对应m_p的导频的初始信道径的位置估计结果；