基于DFT-SAMP算法的MIMO-VLC系统压缩感知信道估计

作     者：张峰 凌锦炜 刘叶楠 赵黎 ZHANG Feng;LING Jinwei;LIU Yenan;ZHAO Li

作者机构：西安工业大学电子信息工程学院西安710021 

出 版 物：《光子学报》 (Acta Photonica Sinica)

年 卷 期：2023年第52卷第4期

页      面：44-54页

核心收录：

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0803[工学-光学工程] 0701[理学-数学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(No.12004292) 陕西省科技厅一般项目(No.2021GY-107) 西安市科技计划(No.2020KJRC0040) 

主　　题：MIMO-VLC 压缩感知 信道估计 误码率 

摘      要：多输入多输出(Multiple-input-multiple-output,MIMO)可见光通信(Visible Light Communications,VLC)系统接收端需精确的信道状态信息用以解调信号,而常用的最小二乘算法对噪声敏感,估计误差较大,难以保证可靠性。基于信道稀疏特性,利用压缩感知方法进行MIMO-VLC信道估计,提出一种基于离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)的稀疏度预测自适应匹配追踪(DFT Based Prediction-sparsity Adaptive Matching Pursuit,DFT-SAMP)算法。首先,通过DFT的稀疏度预测方法对信道冲激响应的稀疏度进行预估计,将估计的稀疏度作为算法初始步长,以快速逼近真实稀疏度,提高算法效率;其次,采用SAMP算法重构信道冲激响应,提高信道估计准确性,保证通信可靠性。基于2×2的MIMO-VLC系统信道估计实验结果表明,导频数为32时,本文算法相较于最小二乘算法在误码率满足前向纠错的误码率阈值(3.8×10^(−3))时所需的信噪比降低4.5 dB;利用DFT-SAMP算法进行信道估计,在保证可靠性的同时,运行效率相比SAMP算法提升约69%,为MIMO-VLC系统信道估计提供了更为有效的方式。