索引向量kv指示，表示用户v发送的信号在P条多径的复 增益，
[0041] Y是所有用户复增益向量的集合，由于Yv是稀疏向量，所以Y也是稀疏向量，因 此信号向量s在基W上具有稀疏性。
[0042] 只要得知y非零元素值及其所处位置，就能得知V个用户所发出的信号在所有可 辨多径上的延迟和复增益。
[0043] 对于稀疏信号进行恢复，已经有多种成熟的方法，如通过对I1范数的最优化的方 法、利用贪婪算法（greedyalgorithm)以及基搜索（basispursuit)方法。任意稀疏信号 都可以用上述恢复算法进行恢复。需要说明的一点是，上述恢复算法并没有考虑到信号除 了稀疏性以外的任何特性，虽然可以用于恢复，但是运算量巨大。如果能够利用信号的其他 性质，则可以进一步降低恢复算法的复杂度，加快恢复速度。甚至在某些情况下，绕过精确 恢复信号的过程，得到信号中所携带的信息。
【发明内容】
[0044] 本发明的目的是为了解决现有技术运算量大、对ADC要求高的问题，提供一种基 于压缩感知的直扩序列码分多址上行链路信道估计方法。该方法利用直扩序列码分多址上 行链路信号的结构化特性及其在扩频域固有的稀疏特性，应用压缩感知技术对信号进行采 样，其采样速率低于Nyquist速率，由此降低对ADC前端的要求。
[0045] 本发明所适用的环境为：系统中有V个用户，以直接序列扩频方式异步发送一段 导频信号，经过具有多径效应的信道传输，由基站以压缩感知方式接收，基站根据接收信号 对所有可辨多径的延时和复增益做出估计。
[0046] 本发明要求基站对于要接收的用户掌握一定的先验信息，即基站知晓V个用户的 导频序列、扩频码及码片成形波形等信息。
[0047] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0048] -种基于压缩感知的直扩序列码分多址上行链路信道估计方法，包括以下步骤：
[0049] 步骤一、接收机对DS-CDMA上行链路复基带信号进行基于压缩感知的多通 道采样以获得观测向量y:共分为M条接收通道，每条通道上持续产生一个观测函数 = 1,2, 且这M个观测函数所组成的观测函数组需要满足约束等距性RIP条 件；将观测函数和接收信号s(t)相乘并积分，积分时间为T，得到M个采样结果，组成观测 向量yeCmx1:
[0050]
[0051] 步骤二、根据V个用户的直接序列扩频码、码片成形波形及导频码，首先，分别构 造V个字典矩阵％e RamS表示为：
[0053] 然后，构造观测矩阵?e肱~^，其M个行向量分别是M个fm(t)的fNSR速率采样 结果：
[0054]
[0055] 最后，定义用户v的等效字典矩阵Av:
[0056]
[0057] 对于系统中的V个用户，共有V个等效字典矩阵；
[0058]步骤三、准备进入有导频协助的结构化最小二乘搜索（PA-SLSS)，对迭代中的各变 量进行初始化：
[0059] 构造V个预测索引向量&、预测复增益向量^湘预测字典矩阵Xv,用来存放对V 个用户的信道估计的结果；其初始值都为零，即
[0060]
[0061] 设置阶段迭代次数Z;
[0062] 设置阶段迭代序号z= 1 ;
[0063] 设置用户编号V= 1 ;
[0064] 设置可辨多径编号p= 1 ;
[0065] 步骤四、通过下述过程进行PA-SLSS迭代运算：
[0066] 1.定义残余信号r:
[0070] 上式中I卜Il2表示2-范数。
[0071] 3.取a(k)最小值所对应的序列值E，作为一个索引估计值，并计算这个索引估计 值对应的复增益估计值，
[0073] 4.根据步骤3所得结果对预测索引向量Iv、预测复增益向量？v和预测字典矩阵 Iv:根据下述公式进行更新：
[0077] 5.赋值p-p+1，并验证是否达到设置的最多可辨多径数P，如果p彡P，令 r卜r-Av|:, *f，:转至Ij步骤2 ;如果p>P，转至Ij步骤6 ;
[0078] 6.赋值V-v+1，并验证是否达到设置的总用户数V，如果V彡V，赋值p- 1，转到 步骤I;如果v>V，转到步骤7 ;
[0079] 7.赋值z-z+1，并验证是否达到设置的阶段迭代次数Z，如果z彡Z，赋值V- 1， P- 1，转到步骤1 ;如果z>Z，转到步骤五；
[0080] 步骤五、输出V个用户在P条可辨多径上的的延时和复增益估计结果用户V第
[0081] -种基于压缩感知的直扩序列码分多址上行链路信道估计装置，包括直接相连的 并行多通道压缩感知接收模块和PA-SLSS迭代搜索模块；
[0082] 所述并行多通道压缩感知接收模块用于将接收信号与一组满足RIP条件的观测 函数相乘、积分、采样，得到观测向量；
[0083] 所述PA-SLSS迭代搜索模块通过调用根据用户的直接序列扩频码、码片成形波形 及导频码参数所预先生成的等效字典矩阵，使用最小二乘法，检验并行多通道压缩感知接 收模块输出的观测向量对于等效字典矩阵列向量组的线性表示，并通过迭代使结果更加准 确，从而得到延时和复增益估计结果。
[0084] 有益效果
[0085] 本发明所提供的方法，利用直扩序列码分多址上行链路信号的结构化特性及其在
大小仅受限于信号的结构化稀疏性程度。
[0086] 对于接收机而言，可分辨的多径数量远远小于实际可能出现的总的多径数，且信 号的能量往往集中于少量的可分辨的多径中。从可分辨多径与总的多径数量的比例上来 看，可体现出信号具有很强的结构化稀疏性。
[0087] 因此M可以选取得很小，使平均采样速率低于奈奎斯特速率，由此降低对ADC的要 求，又能够实现对所有可分辨多径的延迟及复增益的估计。
[0088] PA-SLSS方法所采用的阶段迭代，第一阶段时分别独立估算每个用户的可辨多径， 估计结果会因用户间相互干扰而出现误差。从第二阶段开始，当计算某一用户的可辨多径 时，使用上一阶段的运算结果对其他用户的接收信号进行近似重构，并从接收基带信号中 减去，以减少不同用户间的相互干扰。通过迭代次数增加，求得的近似解会越来越准确。
【附图说明】
[0089] 图1为直扩序列码分多址上行链路基站接收端的基于压缩感知技术的采样及信 道估计系统结构图。
[0090] 图2为本发明实施例一种基于压缩感知的直扩序列码分多址上行链路信道估计 方法流程示意图。
[0091] 图3为本发明实施例一种基于压缩感知的直接序列码分多址上行链路信道估计 方法最小二乘法迭代残余信号能量仿真图。
【具体实施方式】
[0092] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
[0093] 在本实施例中，采用BPSK调制，导频码元数Qt= 8,导频信号为全"1"，表示为 bv(q) = 1〇
[0094] 扩频比L= 256,码元速率Rs= 1Kbps，码片速率R。= 256Kchip/s。
[0095] 码片成形波形g(t)为根升余弦函数，单边延续时间是码片周期T。的F= 3倍。表 示为：
[0096]
[0097] 系统的用户数为V= 3,其扩频码为C1 [ [1] ]，C2[ [1] ]，C3 [ [1]]，因此其基带信号为
[0098] 每个用户的最大多径数为P= 3,在不考虑载波和噪声的情况下，基站接收到的用 户V的复基带信号为：
[0100] 对上行链路信道估计就是要求出所有可辨多径延迟T 其各自对应的复增益 7"V，P0
[0101] 射频前端接收的信号经过I/Q两路正交载波下变频和低通滤波，得到复基带信号 S(t)，为了能观察到全部导频信号，观察长度为
[0103] 依照传统上行接入方法，为了满足奈奎斯特定律，接收机采样速率不能低于码片 速率的二倍，即^=21?。=5121(抱，因此观察长度1'内需要~=[1'4_]=4611点采样。
[0104] 结合上述背景和条件，如图2所示，本发明具体实施步骤如下所述：
[0105] 步骤一、接收机对DS-CDMA上行链路复基带信号进行基于压缩感知的采样：在本 实施例中，共有M= 2048条通道，每条通道上产生一个观测函数，符合RIP条件的函数组有 很多，本实施例采用实正弦波组，其形式为：
[0106]
[0107] 将观测函数和接收信号s(t)相乘并积分，积分时间为T，得到2048个采样结果，组 成观测向量yec2()48x1，
[0108]
[0109] 步骤二、本实施例中，接收机相位分辨率常数D= 16,因此K。=DL= 4096。根据 V个用户的直接序列扩频码、码片成形波形及导频码，遵循上文所引用的信号模型，