[发明专利]一种OFDM认知无线电系统导频设计方法

说明书

本发明涉及一种OFDM认知无线电系统导频设计方法，包括：利用频谱感知技术对频谱进行感知，频谱感知后可以得到各个子载波的状态；空闲的载波索引号构成一组载波集合Ω，设导频数为N_p，从Ω中任意选择N_p个索引构成一组导频，设共选择M个导频载波集合；设所有导频载波上导频符号的功率都相等，根据新互相关准则计算导频集合所确定的采样矩阵的相关值，新互相关准则定义为采样矩阵任意两列归一化内积的绝对值的立方和；选择最小相关值的导频集合输出作为OFDM认知无线电系统的导频载波。

技术领域

本发明涉及一种OFDM认知无线电系统导频设计方法。

背景技术

每一个无线通信系统需要一个专有的授权频谱来避免其他系统或者用户的干扰。由于主用户不总是在通信，因此授权频谱没有被充分使用。认知无线电技术允许次级用户在不干扰主用户的情况下去间歇地使用授权频谱，以提高频谱的利用率。

由于正交频分复用(Orthogonal frequencydivisionmultiplexing,OFDM)的载波可以灵活的分配以实现次级用户对占用频谱的使用和释放，因此OFDM认知无线电系统具有极大的应用前景。在认知无线电系统中，次级用户是利用未被主用户占用的空闲的频谱，因此OFDM认知无线电系统中的载波不连续。接收端进行相干解调时，接收端需要准确的获得信道的状态信息，信道状态信息的获取可以通过信道估计技术。目前，信道估计技术可以分为盲信道估计、半盲信道估计和基于导频的信道估计。在基于导频的信道估计中，发送端需要插入导频符号，接收端通过接收到的已知导频符号估计信道。因为次级用户只可以使用未被主用户占用的频谱，OFDM认知无线电系统中的用户的可用载波不连续，用于传输已知导频符号的导频载波只能从可用的不连续的载波中选取。

压缩感知技术可以用较少的采样值，通过稀疏信号重建算法准确的恢复稀疏信号。OFDM认知无线电系统的信道通常具有稀疏性，因而采用压缩感知的稀疏信道估计可以使用较少导频，准确的估计稀疏信道。在OFDM认知无线电系统的可用的子载波中，不同的导频组合可确定一个唯一对应采样矩阵且不同的采样矩阵重建性能不同。根据压缩感知理论，采样矩阵的互相关越小，采样矩阵的稀疏重建性能越好即稀疏信号的重建误差越小。

然而，互相关仅反应了采样矩阵中任意两列矢量最不想管的极端情况，不能反应采样矩阵的整体重建性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种OFDM认知无线电系统导频设计方法。考虑了采样矩阵任意两列的互相关对稀疏信号重建性能的影响，可以改善互相关只反应采样矩阵两列最不相关的极端情况，从而提高OFDM认知无线电系统中的信道估计性能。技术方案如下：

一种OFDM认知无线电系统导频设计方法，包括下列步骤：

步骤1)利用频谱感知技术对频谱进行感知，频谱感知后可以得到各个子载波的状态，把子载波的状态划分为空闲、占用两种状态，分别用“0”和“1”表示。

步骤2)把空闲即使状态为“0”的载波索引号构成一组载波集合Ω，设导频数为N_p，从Ω中任意选择N_p个索引构成一组导频，设共选择M个导频载波集合，M个导频载波集合分别为Λ₁,Λ₂,...,Λ_M；

步骤3)设所有导频载波上导频符号的功率都相等，根据新互相关准则计算导频集合Λ₁,Λ₂,...,Λ_M所确定的采样矩阵的相关值κ(Λ₁),κ(Λ₂),...,κ(Λ_M)，新互相关准则κ(Λ)定义为采样矩阵任意两列归一化内积的绝对值的立方和；