[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

摘要

本发明公开了一种基于信道分离的放大转发系统的压缩感知信道估计方法，主要解决现有放大转发系统中信道估计导频占有率高的问题。其实现步骤是：源节点在数据传输的第一个时隙将导频插入到源节点插入导频的位置集合Ω1处，将中继节点插入导频的位置集合Ω2处置0，并将插入导频后的数据进行IFFT变换后发送到中继节点；在数据传输的第二个时隙，中继节点对从源节点接收的信号进行FFT处理，并将导频插入到前述Ω2处进行IFFT变换后发送到目的节点；目的节点接收到信号后利用压缩感知先根据前述Ω2处导频对RD信道进行估计，再根据前述Ω1处导频对SR信道进行估计，得到整个信道的信道估计。本发明结合使用信道分离与压缩感知技术，降低了导频占有率，提高了系统的传输效率。

主权项

1.一种基于信道分离的放大转发系统的压缩感知信道估计方法，包括如下步骤：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)其中，Y_R为中继节点接收到的频域数据，Y_R∈C^N×1，X_S为源节点发送的频域数据，X_S∈C^N×1，N_SR为源节点到中继节点SR信道的频域信道噪声，N_SR∈C^N×1，Λ_SR为信道对角矩阵，Λ_SR＝diag{H_SR}∈C^N×N，H_SR∈C^N×1为SR信道的频率响应；4)在数据传输的第二个时隙，中继节点将接收到的数据Y_R进行FFT变换，在变换后的中继节点数据中，将导频插入到前述导频位置集合Ω₂对应的位置处，对插入导频后的中继节点数据进行IFFT变换，并将变换后的数据发送给目的节点，目的节点接收到的频域数据为：Y_D＝Λ_RDY_R+N_RD＝Λ_RDΛ_SRX_S+Λ_RDN_SR+N_RD，          (2)其中，Y_D为目的节点接收到的频域信号，Y_D∈C^N×1，N_RD为中继节点到目的节点RD信道的频域信道噪声，N_RD∈C^N×1，Λ_RD为信道对角矩阵，Λ_RD＝diag{H_RD}∈C^N×N，H_RD∈C^N×1是RD信道的频率响应；5)根据上述参数Λ_RD，N_SR和N_RD，得到中继链路SRD信道的频域噪声为N_D＝Λ_RDN_SR+N_RD，根据式(1)和式(2)，得到目的节点在导频子载波处的接收信号为：YDai=HRDai·HSRai·XSai+NDai,i=1,2,...,P1,---(3)]]>YDbj=HRDbj·XRbj+NRDbj,j=1,2,...,P2,---(4)]]>其中，分别为目的节点在导频子载波a_i，b_j处接收到的频域数据，为RD信道在导频子载波a_i处的信道频率响应，为SR信道在导频子载波a_i处的信道频率响应，为导频子载波a_i处源节点发送的频域数据，为RD信道在导频子载波b_i处的信道频率响应，为b_j处中继节点输出的频域信号，为中继链路SRD信道在导频子载波a_i处的频域噪声信号，为RD信道在导频子载波b_j处的频域噪声信号；6)对信道进行分离估计，得到放大转发系统的中继链路SRD信道频率响应估计值：6a)对中继链路SRD信道的RD信道进行信道估计，得到RD信道的频率响应估计值6b)对中继链路SRD信道的SR信道进行信道估计，得到SR信道的频率响应估计值6c)根据步骤6a)得到的RD信道的频率响应估计值和步骤6b)得到SR信道的频率响应估计值得到中继链路SRD信道的频率响应估计值H^SRD=ΛH^RD---(5)]]>其中，Λ为N×N维的对角矩阵，Λ=diag{H^SR}∈CN×N.]]>