分别构 造V个字典矩阵qyg ，表示为：
[0115] 对于系统中的3个用户，共有3个等效字典矩阵。
[0116] 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。
[0117] 构造V个预测索引向量&、预测复增益向量和预测字典矩阵毛^，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
[0118]
[0119] 设置阶段迭代次数Z。在本实施例中，迭代次数设置为Z= 100 ;
[0120] 设置阶段迭代序号z= 1。
[0121] 设置用户编号V= 1。
[0122] 设置可辨多径编号p= 1。
[0123] 步骤四、进入PA-SLSS迭代运算。
[0124] L定义残余信号
[0128] 3.取a(k)最小值所对应的序列值I,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
[0130] :f就代表着一条多径的复增益，其对应的字典矩阵列向量为&|;:,._]^这条多径 的延迟为泛_ 1)1与索引估计值&存在唯一确定的关系，因此可以用索引估计值&表示延 迟。
[0131] 4.根据所得结果对预测索引向量I、预测复增益向量％和预测字典矩阵;^进行 更新：
[0135] 5.赋值p-p+1，并验证是否达到设置的最多可辨多径数P= 3。如果p彡3,更
[0136] 6.赋值v-v+1，并验证是否达到设置的总用户数V= 3。如果V彡3,赋值p-1， 重复步骤1-步骤6 ;如果v>3,则进入步骤7。
[0137] 7.赋值z-z+1，并验证是否达到设置的阶段迭代次数Z= 100。如果z< 100， 则开始下一个阶段迭代，赋值V- 1，p- 1，重复步骤1-步骤6 ;如果z>100,进入步骤五。
[0138] 步骤五、输出估计结果。
[0139] 依据预测索引向景^,和预测复增益向量fK，构造对复增益向量Y的近似解F。：
[0143] 上式表示，用户V第P条可辨多径的延迟的估计值为= (kip〗该条多 径的复增益的估计值为^: =PvM。
[0144] 至此，完成对复增益向量Y的近似求解，即对DS-CDMA上行链路的所有可辨多径 的延时和复增益做出估计。
[0145] 如图1所示为基于压缩感知技术的采样及信道估计系统结构图，从图中可以看出 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；
[0146] 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；
[0147] 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。
[0148] 试验结果
[0149] 根据实施例进行仿真试验，多径延迟估计结果如下表所示。表中每行表示不同的 用户，每列表示不同的可辨多径，表中内容分为两项，由斜线分隔，斜线前为该用户在该条 可辨多径上信号的实际延迟值Tvp，斜线后为应用本实施例方法做出的与之对应的估计延 迟值f￥，\，15和知,?5的单位都是码片。
[0151] 从表中可见，对多径延迟的估计误差最大不超过0. 1875个码片。
[0152] 定义迭代z次后的信号能量误差为：
[0154] 能量误差从能量角度比较重建信号与接收信号之间的差距。该仿真试验中，信号 能量误差与信号能连e(z)随迭代次数的变化趋势如图3所示。从图中可见，随着迭代次数 增加，能量误差越来越小，说明对上行链路信道的估计越来越准确，并且约8次迭代后，迭 代结果达到收敛。
[0155] 以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说 明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范 围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。
【主权项】
1. 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，其特征在于，包括 以下步骤： 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 且这M个观测函数所组成的观测函数组需要满足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，组成观测向量其中，T表示导频信号的观察长度； 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 字典矩阵表示为：， n=l，2，...，N;k=l，2，...，K0;v= 1，2，...，V; 其中，Qt表示导频中包含的码元个数，bv(q)表示第v个用户的导频序列，uv(t)表示v用户单个码元的直接序列扩频波形，fNSR表示Nyquist速率，1'；3表示码元周期，A表示字典 矩阵相邻列向量之间的延迟差，N表示在观察长度内以Nyquist速率采样的采样点数，K。表 示用户所发出基带信号到达基站所经过的所有可能出现的多径总数； 然后，构造观测矩阵? 6 其1个行向量分别是11个#?;|?|的^速率采样结果：最后，定义用户v的等效字典矩阵Av:对于系统中的V个用户，共有V个等效字典矩阵； 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： 构造V个预测索引向量I、预测复增益向量氟和预测字典矩阵之，用来存放对V个用 户的信道估计的结果；其初始值都为零，即设置阶段迭代次数Z; 设置阶段迭代序号Z= 1 ; 设置用户编号v= 1 ; 设置可辨多径编号P= 1 ; 步骤四、通过下述过程进行PA-SLSS迭代运算：1. 奋韩全信号r，2. 取用户v的等效字典矩阵Av，以其K。个列向量依次计算其中I卜| |2表示2-范数；3. 取a(k)最小值所对应的序列值I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4. 根据步骤3所得结果对预测索引向量I、预测复增益向量L和预测字典矩阵艮 据下述公式进行更新：>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 ^ 转到步骤2 ;如果p>P，转到步骤6 ;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 1 ;如果v>V，转到步骤7 ;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$Z，赋值v-l，p-1， 转到步骤1 ;如果z>Z，转到步骤五； 步骤五、输出V个用户在P条可辨多径上的延时和复增益估计结果：用户v第p条可辨 多径的延迟的估计值为€胃=-t^，该条多径的复增益的估计值为 其中A表示在字典矩阵中相邻列向量之间的延迟差。2.-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，其特征在于，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； 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； 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， 得到延时和复增益估计结果。
【专利摘要】本发明涉及一种基于压缩感知的直扩序列码分多址上行链路信道参数估计方法及装置，属于通信信号处理技术领域。该装置包括并行多通道压缩感知接收和PA-SLSS迭代搜索两个模块：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；PA-SLSS迭代搜索模块调用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，得到信道参数估计结果。对比现有技术，本发明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，由此降低了对ADC前端的要求。
【IPC分类】H04L25/02, H04B1/7097
【公开号】CN105024957
【申请号】CN201510471669
【发明人】苗夏箐, 罗士荀, 王帅, 安建平
【申请人】北京理工大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年8月4日