文獻標識碼： A
文章編號： 0258-7998(2012)08-0106-03
正交頻分復用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)因具有能有效消除符號間干擾、頻譜利用率高、可有效對抗頻率選擇性衰落和窄帶干擾等優(yōu)點，得到廣泛應用。OFDM系統(tǒng)接收端進行相干解調時，往往需要知道信道狀態(tài)信息，因此對信道參數估計具有重要的研究意義。
OFDM系統(tǒng)中，基于導頻的信道估計方法因其具有較低的復雜度被普遍應用，如最小二乘、最小均方誤差估計方法等[1]。但傳統(tǒng)的信道估計方法并沒有充分利用信道的稀疏特性，信道估計的準確性不高。事實上，許多無線信道的沖激響應多呈現(xiàn)稀疏性，如UWB系統(tǒng)[2]。即具有較少的攜帶重要能量的抽頭系數，大部分抽頭系數為零或接近零。
近年來，由DONOHO D、CANDES E等人提出的壓縮感知理論CS(Compressed Sensing)引起了人們廣泛關注，它允許從非常有限的采樣值中有效地重構原稀疏信號[3-4]。信道估計的問題在很大程度上也屬于信號重建問題。將壓縮感知理論應用于稀疏信道估計可獲得很好的效果[5]。利用無線信道沖激響應的稀疏性，本文重點研究了FOCUSS(Focal Underdetermined System Solver)[6-7]算法進行OFDM信道估計，并與傳統(tǒng)LS估計、正交匹配追蹤OMP(Orthogonal Matching Pursuit)[8]信道估計方法比較。仿真結果表明,基于壓縮感知的信道估計性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)最小二乘的估計性能，并且本文所用算法的估計性能最好。
(3)重復步驟(2)，直至滿足停止準則，輸出稀疏信道的估計結果。
可以看出，p值的選取將影響稀疏性的度量。當相繼兩次迭代結果基本不變時，此時能量得到最大程度的集中，迭代停止。
4 仿真與性能分析
假設OFDM系統(tǒng)中，子載波數為256,導頻數為32，信道為瑞利多徑信道，信道長度為80，稀疏度為6，即包含6個非零抽頭系數，其大小和位置是隨機的。這里采用均方誤差和正確檢測率作為信道估計的性能指標。
(1)在相同條件下，值的選取，影響FOCUSS信道估計的性能。以下仿真在同一信噪比下, p分別取1，0.8，0.4，0時，隨著迭代次數的增加，信道估計性能的比較，仿真結果如圖2、圖3所示。
從圖中可知，p值對信道估計性能的影響較大。其中p=0.8時，經過15次迭代算法收斂，且均方誤差最小，正確檢測率最高。
(2)仿真LS信道估計中導頻數取不同值時，隨信噪比的增加，其估計性能與壓縮感知性能的情況如圖4、圖5所示。
從圖中可以看出，隨導頻數的增加，LS信道估計的性能逐漸變好。但是，由于利用了信道的稀疏性，F(xiàn)OCUSS算法在導頻數為32時，其估計性能與LS算法在導頻數為90時的估計性能相當。
針對OFDM系統(tǒng)，利用信道的稀疏特性，提出了基于FOCUSS壓縮感知的信道估計方法，它是一種全局優(yōu)化的過程。仿真結果表明了利用信道的稀疏特性后，壓縮感知的信道估計算法比傳統(tǒng)的LS算法的均方誤差小，正確檢測率高，并且可以在使用較少導頻的情況下，獲得比LS算法更好的信道估計性能。其中，F(xiàn)OCUSS算法的估計性能最好。
參考文獻
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