[发明专利]无线光通信系统中自适应最小二乘信道估计方法及接收机

说明书

本发明提供一种无线光通信系统中一种自适应最小二乘信道估计方法及接收机，利用最小二乘方法获得信道初始估计值；计算信道噪声方差估计量和信道抽头功率；根据信道噪声方差估计量和信道抽头功率；计算最优判决门限以及当前信道估计量；利用最优判决门限对当前的信道估计量中的每个分量进行判决，并计算信道抽头位置；根据信道抽头位置计算信道稀疏度，更新信道噪声方差估计量和信道抽头功率，更新最优判决门限，进行稀疏最小二乘方法估计，得到最终的信道估计结果。本发明利用最大正确判别概率准则下的最优判决门限，用于区分非零值信道抽头和零值信道抽头，进行稀疏最小二乘方法估计，在室内无线光传输环境下，获得更低估计误差和系统误码率；随着信噪比的增大，其性能优势明显，能够改善系统的通信性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及无线光通信系统的自适应最小二乘信道估计方法。

背景技术

各种无线设备及服务的空前增加导致无线射频频谱拥堵；同时，无线用户对大带宽和高数据速率的需求持续增长。为了解决上述问题，无线光通信已被广泛认为是无线射频通信技术的最有前途的替代技术之一。因为它具有很大的宽带，并且能够通过使用固态照明设备提供极高数据速率。

鉴于在无线射频通信中的成功应用，正交频分复用(OFDM)已被应用于无线光通信系统以减轻无线光色散信道引起的符号间干扰(ISI)。由于频谱效率和灵活性等优点，直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)调制方案是无线光系统中最常用的方案之一。

在无线光通信系统中，为了确保稳定而有效的数据传输，必须采用信道估计方法估计信道冲激响应函数，进而才能对接收信号进行均衡或补偿。由此可见，一个精确而高效的信道估计方法很大程度上决定了无线光通信系统的整体性能。一些常规信道估计方法(例如，导频辅助信道估计方法)也适用于无线光应用场景。在[P.A.Haigh,Z.Ghassemlooy,S.Rajbhandari,I.Papakonstantinou,W.Popoola,“Visible light communications:170Mb/s using an artificial neural network equalizer in a low bandwidth whitelight configuration”,J.Lightw.Technol.,32(9)(2014)1807-1813]中，提出了基于线性决策反馈和人工神经网络(ANN)的均衡方法，其中均衡器是实时执行的，但是代价是增加了计算复杂度。文献[C.L.Bai,S.Zhang,S.C.Bai,Q.L.Luo,“Development of discreteFourier transform-based channel estimation algorithms for a coherent opticalorthogonal frequency division multiplexing transmission system”,IET Commun.,8(14)(2014)2528-2534]提出了一种基于离散傅里叶变换(DFT)的相干正交频分复用传输系统信道估计方法。线性最小均方误差(LMMSE)方法是最小均方误差(MMSE)的改进方法，在[Y.S.Husseinm,M.Y.Alias,A.A.Abdulkafi,“On performance analysis of LS and MMSEfor channel estimation in VLC systems”,in:IEEE International Colloquium onSignal Processingits Applications(ICSPA),2016,pp.204-205]中被证明比最小二乘方法具有更好的性能。但是，它具有极大的计算复杂度，并且需要知道先前的信道统计信息。由于这些算法的计算复杂性太大，因此不适合实际应用。由于易于实现的体验端，最小二乘方法通常用于OFDM无线光通信系统中以获得信道冲激响应(CIR)。但是，该方法估计精确度不高，用于无线光通信系统中性能不佳，影响通信效果。