[发明专利]基于压缩感知的ACO‑OFDM系统信道估计方法

说明书

技术领域

本发明属于强度调制光通信领域，具体为一种基于压缩感知的ACO-OFDM无线光通信系统信道估计方法。

背景技术

无线光通信具有免费的频谱资源，极大的可用带宽，系统设备简单、体积小，保密性好且不受电磁干扰等优势。对于通信系统的容量及带宽需求越来越高，无线光通信显示出其在通信系统中的应用价值，见文献：“Boucouvalas A,Chatzimisios P,Ghassemlooy Z,et al.Standards for indoor Optical Wireless Communications[J].IEEE Communications Magazine,2015,53(3):24-31.”所述。文献“Gonzalez O,Perez-Jimenez R,Rodriguez S,et al.OFDM over indoor wireless optical channel[J].IEE Proceedings-Optoelectronics,2005,152(4):199-204.”提出的无线光正交频分复用(OFDM)技术，可以有效地提高数据传输速率，是未来无线光通信技术的重要发展方向。

当前无线光OFDM通信系统多采用设备简单的强度调制/直接检测(IM/DD)技术，它是将发送的电信号调制为光载波信号的光强度，要求电信号必须为非负实数。常见强度调制光OFDM技术为文献“Armstrong J,Lowery A J.Power efficient optical OFDM[J].Electronics Letters,2006,42(6):370-372.”中提出的非对称限幅光OFDM(ACO-OFDM)。它对发送端的信号进行Hermitian变换并分配到奇数子载波后进行快速傅里叶逆变换(IFFT)，然后通过零值限幅得到非负实信号。

光信号在传播过程中可能会受信道影响导致误差，因此需要进行信道估计然后对受影响的光信号进行补偿。基于导频的信道估计技术是OFDM技术广泛应用的信道估计方式；文献Hashemi S K,Ghassemlooy Z,Chao L,et al.Channel estimation for indoor diffuse optical OFDM wireless communications[C].International Conference on Broadband Communications,Networks and Systems,2008.Broadnets.IEEE,2008:431-434.提出了采用最小二乘(LS)算法的ACO-OFDM系统导频信道估计方法，但是LS算法估计精度不足，并且过多的导频符号将会严重降低系统子载波利用率，不利于数据高速传输。

基于压缩感知理论的信道估计方法可以在保证估计精度的同时有效减少导频个数，提高系统子载波利用率。文献“Bajwa W U,Haupt J,Sayeed A M,et al.Compressed Channel Sensing:A New Approach to Estimating Sparse Multipath Channels[J].Proceedings of the IEEE,2010,98(6):1058-1076.”提出了基于压缩感知的稀疏多径信道估计理论，文献“Qi C,Wu L.A Study of Deterministic Pilot Allocation for Sparse Channel Estimation in OFDM Systems[J].IEEE Communications Letters,2012,16(5):742-744.”提出了基于压缩感知的OFDM信道估计方法及导频分配优化方法。

国内外学者对基于压缩感知的OFDM信道估计方法研究已有一定成果，但是对于压缩感知理论在ACO-OFDM信道估计中应用的研究尚不充分。由于ACO-OFDM与传统OFDM系统的不同，适用于传统OFDM系统的压缩感知信道估计方法不能直接应用在ACO-OFDM系统中。基于上述问题，本文提出一种基于压缩感知的ACO-OFDM系统信道估计方法，针对导频分配问题，提出一种导频分配算法，并提出一种改进型的稀疏度自适应匹配追踪(SAMP)算法进行信道估计。

发明内容