1.一种基于压缩感知的M2M通信系统中导频优化设计方法,其特征在于,包括:
根据M2M通信系统所采用的调制方案的星座点集合,确定用户节点的初始导频序列pk,将所有用户节点的初始导频序列组合成一个初始导频矩阵P;
对所述初始导频矩阵P进行复数域到实数域的变换,得到矩阵Q,对矩阵Q采用基于SVD分解的优化算法进行优化,得到优化后的导频矩阵Popti。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的根据M2M通信系统所采用的调制方案的星座点集合,确定用户节点的初始导频序列pk,将所有用户节点的初始导频序列组合成一个初始导频矩阵P,包括:
确定M2M通信系统所采用的调制方案所对应的星座点集合Λ,从星座点集合Λ中可重复随机挑选出N个元素组成第k个用户的初始导频序列pk∈ΛN,依次生成出所有用户节点的初始导频序列,将所有用户节点的初始导频序列组合成一个初始导频矩阵P=[p1,p2,...,pK]∈ΛN×K。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述的对所述初始导频矩阵P进行复数域到实数域的变换,得到矩阵Q,包括:
定义将矩阵从复数域转换为实数域的函数f(·),利用所述函数f(·)对所述初始导频矩阵P进行复数域到实数域的变换,得到2N×2K维实数矩阵Q;
其中Pr表示矩阵P的实部,Pi表示矩阵P的虚部。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述的对矩阵Q采用基于SVD分解的优化算法进行优化,得到优化后的导频矩阵Popti,包括:
①对矩阵Q进行列归一化,得到
②初始集合Ω为空集;初始长度为K的向量w,向量w的第j个元素为与其它列的相关性平方和加上与其它列的相关性平方和;初始长度为K的数组Γ,数组Γ的元素依次为向量w元素从大到小排列的序号,令j=Γ(1),其中Γ(1)为数组的第1个元素;
③将元素j加入集合Ω,用2N×(2K-2)维矩阵表示中除去和后剩下的矩阵,对进行SVD分解,得则选取酉矩阵V中的最后一列Vend更新令ρ表示调制符号集合的平均能量,则更新为
④更新导频向量pj实部的值为的前N个元素,更新导频向量pj虚部的值为的后N个元素;更新pj的每个元素为距离该元素最近的星座点,依据步骤①和②更新
⑤定义长度为K的向量向量的第j个元素为与其它列的相关性平方和加上与其它列的相关性平方和;定义长度为K的数组数组元素依次为向量元素从大到小排列的序号;
⑥令t=1;
⑦如果令j=t,令跳到步骤④;如果并且令j=t,令跳到步骤④;如果并且Γ(t)∈Ω,令t=t+1;
⑧如果t≤K重复步骤⑧;如果t>K,则停止迭代,得到最优的导频矩阵Popti。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述的方法还包括:
利用优化后的导频矩阵Popti对M2M通信系统中多用户接入进行检测和信道联合估计,并利用信道估计结果对用户发送信息进行恢复。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述的利用优化后的导频矩阵Popti对M2M通信系统中多用户接入进行检测和信道联合估计,包括:
用户节点i所对应的信道冲击响应为其中Lh表示该离散信道的抽头时延总个数,在接收端接收的导频序列的观测结果为:
其中表示优化后的用户节点i的导频,*表示卷积,n表示加性高斯白噪声;
根据矩阵卷积变换,将式(1)进行变换得
其中表示向量的卷积矩
阵。因此由式(2)可以进一步得到
yp=Aph+n (3)
其中表示导频卷积矩阵的集合,而表示所有用户节点的信道冲击响应的集合;
使用压缩感知重构信号算法对稀疏向量h进行求解。