可见光信道估计方法与系统技术方案

本发明专利技术提供一种可见光信道估计方法与系统，对导频信号对应的信道传递函数进行最小二乘估计，并对收到导频信号的空间位置的时域信道冲激响应进行最大似然估计，获取可见光信道中不同位置的时域信道冲激响应的最大似然估计，计算相同时刻不同时延下可见光信道中每个抽头的协方差系数，自适应选取最佳的可变统计窗口长度，再计算每个抽头的时域估计均值作为贝叶斯估计所需均值，根据贝叶斯估计所需均值，获得信道冲激响应的时域贝叶斯估计。整个过程中，自适应地根据每个抽头的协方差系数来确定最佳统计窗口的长度，计算贝叶斯估计所需要的参数，从而为可见光通信系统提供完整而精确的信道估计参数，实现对可见光信道的准确估计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可见光
，特别是涉及可见光信道估计方法与系统。
技术介绍
近年来，可见光通信(Visible Light Communications，VLC)技术的出现，成为传 统无线通信系统的一个重要补充，为下一代无线通信系统与网络的演进注入了新的强大动 力。传统的基于射频(Radio Frequency，RF)的无线通信系统，在实际部署中一般采用 基于导频的信道估计方案(Pilot-Aided Channel Estimation，PACE)。由于此类方案实现 较为简单，结合插值算法可以方便地计算得到相邻导频之前的信道参数，因而得到了广泛 的应用。然而，和无线信道模型相比，VLC信道模型的信道冲击响应（Channel Impulse Response，CIR)抽头随空间位置变化的包络不服从瑞利分布，并且信道响应的值为实值，在 接收机移动的过程中，接收机所处的空间位置发生改变，每一个信道路径对应的抽头不服 从传统的多普勒谱，对其位置改变所导致的信道变化进行跟踪变得较为困难。与此同时，和 传统无线通信的瑞利衰落信道模型的功率延迟分布(Power Delay Profile，Η)Ρ)的稀疏性 相比，VLC信道模型的TOP抽头数目更多。 在无线通信领域已提出了许多信道估计方案，然而，和传统的无线通信相比最大 的不同是，VLC采用的是强度调制/直接检测（Intensity Modulation/Direct Detection， 頂/DD)，因而其时域的CIR是非负实数。因此，对于VLC信道模型，上述一般信道估计算法可 能可以直接沿用，但是性能通常不能达到最优。为了取得性能的更进一步突破，需要提出一 种适用于VLC信道条件下的信道估计算法。
技术实现思路
基于此，有必要针对一般信道估计算法无法准确获得可见光信道估计值的问题， 提供一种能够准确获得可见光信道估计值的可见光信号估计方法与系统。 -种可见光信道估计方法，包括步骤： 获取可见光信道中相应的导频信号，对导频信号对应的信道传递函数进行最小二 乘估计，并对收到导频信号的空间位置的时域信道冲激响应进行最大似然估计，获取可见 光信道中不同位置的时域信道冲激响应的最大似然估计； 根据可见光信道中不同位置的时域信道冲激响应的最大似然估计，计算相同时刻 不同时延下可见光信道中每个抽头的协方差系数； 根据每个抽头的协方差系数，自适应选取最佳的可变统计窗口长度； 根据最佳的可变统计窗口长度和每个抽头的协方差系数，计算每个抽头的时域估 计均值作为贝叶斯估计所需均值； 根据贝叶斯估计所需均值和每个抽头的协方差系数，获得信道冲激响应的时域贝 叶斯估计。 -种可见光信道估计系统，包括： 处理模块，用于获取可见光信道中相应的导频信号，对导频信号对应的信道传递 函数进行最小二乘估计，并对收到导频信号的空间位置的时域信道冲激响应进行最大似然 估计，获取可见光信道中不同位置的时域信道冲激响应的最大似然估计； 第一计算模块，用于根据可见光信道中不同位置的时域信道冲激响应的最大似然 估计，计算相同时刻不同时延下可见光信道中每个抽头的协方差系数； 窗口长度选取模块，用于根据每个抽头的协方差系数，自适应选取最佳的可变统 计窗口长度；第二计算模块，用于根据最佳的可变统计窗口长度和每个抽头的协方差系数，计 算每个抽头的时域估计均值作为贝叶斯估计所需均值； 贝叶斯估计模块，用于根据贝叶斯估计所需均值和每个抽头的协方差系数，获得 信道冲激响应的时域贝叶斯估计。 本专利技术可见光信道估计方法与系统，对导频信号对应的信道传递函数进行最小二 乘估计，并对收到导频信号的空间位置的时域信道冲激响应进行最大似然估计，获取可见 光信道中不同位置的时域信道冲激响应的最大似然估计，计算相同时刻不同时延下可见光 信道中每个抽头的协方差系数，自适应选取最佳的可变统计窗口长度，再计算每个抽头的 时域估计均值作为贝叶斯估计所需均值，根据贝叶斯估计所需均值和每个抽头的协方差系 数，获得信道冲激响应的时域贝叶斯估计。整个过程中，自适应地根据每个抽头的协方差系 数来确定最佳统计窗口的长度，计算贝叶斯估计所需要的参数，从而为可见光通信系统提 供完整而精确的信道估计参数，实现对可见光信道的准确估计。【附图说明】 图1为本专利技术可见光信道估计方法第一个实施例的流程示意图； 图2为本专利技术可见光信道估计方法第二个实施例的流程示意图； 图3为本专利技术可见光信道估计系统第一个实施例的结构示意图； 图4为本专利技术可见光信道估计系统第二个实施例的结构示意图； 图5为真实VLC信道传输函数随接收机空间位置变化的示意图；图6为在Eb/No为30dB的情况下通过本专利技术可见光信道估计方法与系统处理所得到 的信道传输函数估计值； 图7为本专利技术可见光信道估计方法与系统所获得的信道估计值的均方误差随信噪 比Eb/No变化的性能曲线； 图8为本专利技术可见光信道估计方法与系统的误码率随Eb/No变化的性能曲线。【具体实施方式】如图1、图2所示，一种可见光信道估计方法，包括步骤： S100:获取可见光信道中相应的导频信号，对导频信号对应的信道传递函数进行 最小二乘估计，并对收到导频信号的空间位置的时域信道冲激响应进行最大似然估计，获 取可见光信道中不同位置的时域信道冲激响应的最大似然估计。最小二乘(Least Square，LS)是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和 寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得 的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。最小二乘法还可用于曲线拟合。最大似然估 计(Maximum Likelihood，ML)是一种统计方法，它用来求一个样本集的相关概率密度函数 的参数。收到导频信号的空间位置是指接收机接收到该导频信号时在空间中所处的物理位 置，一般可用三维空间坐标系来表征。 在其中一个实施例中，步骤SlOO具体包括： S120:获取可见光信道中相应的导频信号，对导频信号对应的信道传递函数进行 最小二乘估计，获得收到导频信号的空间位置的信道估计。 S140:根据收到导频信号的空间位置的信道估计，对收到导频信号的空间位置的 时域信道冲激响应进行最大似然估计，获得收到导频信号的空间位置的时域信道冲激响应 的最大似然估计。 S160:计算可见光信道中不同位置的时域信道冲激响应的最大似然估计。 首先针对可见光信道中导当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可见光信道估计方法，其特征在于，包括步骤：获取可见光信道中相应的导频信号，对所述导频信号对应的信道传递函数进行最小二乘估计，并对收到所述导频信号的空间位置的时域信道冲激响应进行最大似然估计，获取所述可见光信道中不同位置的时域信道冲激响应的最大似然估计；根据所述可见光信道中不同位置的时域信道冲激响应的最大似然估计，计算相同时刻不同时延下可见光信道中每个抽头的协方差系数；根据所述每个抽头的协方差系数，自适应选取最佳的可变统计窗口长度；根据所述最佳的可变统计窗口长度和所述每个抽头的协方差系数，计算每个抽头的时域估计均值作为贝叶斯估计所需均值；根据所述贝叶斯估计所需均值和所述每个抽头的协方差系数，获得信道冲激响应的时域贝叶斯估计。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈贤煜，江明，
申请(专利权)人：广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44