[发明专利]基于压缩感知的M2M通信系统中导频优化设计方法

摘要

本发明提供了一种基于压缩感知的M2M通信系统中导频优化设计方法。该方法包括：根据M2M通信系统所采用的调制方案的星座点集合，确定用户节点的初始导频序列p_k，将所有用户节点的初始导频序列组合成一个初始导频矩阵P；对初始导频矩阵P进行复数域到实数域的变换，得到矩阵Q，对矩阵Q采用基于SVD分解的优化算法进行优化。本发明通过将初始导频矩阵转换到实数域之后，再采用基于SVD分解的优化算法进行优化，在不同的信噪比的条件下，经过本发明的方法优化后的导频序列与随机导频矩阵相比较，误码率明显降低；或者，在误码率相同的情况下所需导频序列的长度更短，从而可以实现提高M2M通信系统中多用户接入检测和信道联合估计的精确度。

主权项

1.一种基于压缩感知的M2M通信系统中导频优化设计方法，其特征在于，包括：/n根据M2M通信系统所采用的调制方案的星座点集合，确定用户节点的初始导频序列p_k，将所有用户节点的初始导频序列组合成一个初始导频矩阵P；/n对所述初始导频矩阵P进行复数域到实数域的变换，得到矩阵Q，对矩阵Q采用基于SVD分解的优化算法进行优化，得到优化后的导频矩阵P_opti；/n所述的对所述初始导频矩阵P进行复数域到实数域的变换，得到矩阵Q，包括：/n定义将矩阵从复数域转换为实数域的函数f(·)，利用所述函数f(·)对所述初始导频矩阵P进行复数域到实数域的变换，得到2N×2K维矩阵Q；/n 其中P_r表示矩阵P的实部，P_i表示矩阵P的虚部；/n所述的对矩阵Q采用基于SVD分解的优化算法进行优化，得到优化后的导频矩阵P_opti，包括：/n①对所述2N×2K维矩阵Q进行列归一化，得到其中，分别为通过所述2N×2K维矩阵Q中对应列的每个元素除以该元素所属列所有元素平方和的开方得到；/n②初始集合Ω为空集；初始长度为K的向量w，向量w的第j个元素为与其它列的相关性平方和加上与其它列的相关性平方和；初始长度为K的数组Γ，数组Γ的元素依次为向量w元素从大到小排列的序号，令j＝Γ(1)，其中Γ(1)为数组的第1个元素；其中，的N为重复随机挑选出N个元素；/n③将元素j加入集合Ω，用2N×(2K-2)维矩阵表示中除去和后剩下的矩阵，通过对进行SVD分解为矩阵U、矩阵S和酉矩阵V的乘积的转置矩阵的方式，得则选取酉矩阵V中的最后一列V_end，更新令ρ表示调制符号集合的平均能量，则更新为/n④更新导频向量p_j实部的值为的前N个元素，更新导频向量p_j虚部的值为的后N个元素；更新p_j的每个元素为距离该元素最近的星座点，依据步骤①和②更新/n⑤定义长度为K的向量向量的第j个元素为与其它列的相关性平方和加上与其它列的相关性平方和；定义长度为K的数组数组元素依次为向量元素从大到小排列的序号；/n⑥令t＝1；其中，t为迭代的次数；/n⑦如果令j＝t，令跳到步骤④；如果并且令j＝t，令跳到步骤④；如果并且Γ(t)∈Ω，令t＝t+1；/n⑧如果t≤K重复步骤⑦；如果t＞K，则停止迭代，得到最优的导频矩阵P_opti。/n