一种可见光系统的LOS信道估计方法

技术领域

本发明涉及可见光通信与定位技术领域，特别是涉及一种可见光系统的LOS信道估计方法。

背景技术

随着无线通信的发展，人们对通信的需求也越来越高，已经遍布在各个行业之中，例如军事、医疗、物流等，这使得无线通信系统需要提供更大的吞吐量和更高的数据传输速率。要做到这一点，第一步就是找出信号所经过信道的特性，这个过程被称为信道估计。因此，信道估计成为学术界和工业界的一个热门研究内容。

在可见光系统中，通信状态信息(CSI)在特定子载波上的信道估计对于通信是足够的，然而CSI是由LOS-NLOS组成的，并且定位性能受NLOS影响显著，特别是当环境具有高反射率或接收器靠近反射器时。由于几何约束，NLOS分量比LOS分量具有更大的路径延迟，因此可以在较宽的带宽上来估计CSI可以提高信道脉冲响应的时间分辨率，从而可以在时域上减轻NLOS信道对LOS信道的影响。然而，这种方法有几个方面需要考虑。首先，当路径延迟不是采样时间的整数倍时，由于采样偏移会导致信道抽头内存在潜在的能量泄露，因此在进行LOS信道估计时，采样偏移对信道抽头的影响是需要考虑的；此外，由于空子载波(包括直流、分配给其他LED进行复用的子载波以及保护带中的子载波)的CSI无法估计，会导致信道抽头产生额外的偏置，进一步研究零子载波对LOS信道估计的影响也应该被考虑。因此，找到一种解决上述问题的LOS信道估计方法尤为重要。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明对多led-多pd的DCO-OFDM通信系统的LOS信道估计中出现采样偏移对信道抽头的影响进行了讨论，并进一步的研究了空子载波对LOS信道估计的影响。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种可见光系统的LOS信道估计方法，包括：

将原本用于通信的信道状态信息估计值用于估计每个LED-PD链路之间的LOS幅度，建立物理信道模型，对物理信道模型h(t)作反傅里叶变换，分析采样偏移量、采样率和空子载波对LOS信道估计的影响。

所述的建立物理信道模型包括：

定义物理信道模型h(t)，将可见光系统中PD和LED之间的物理信道h(t)由视距和非视距共同组成表示，其表达式为：

h(t)＝ηδ(t-τ)+h

式中，第一项是LOS信道贡献，第二项是NLOS信道贡献，τ是LOS信道贡献的延迟，τ

对物理信道模型h(t)作反傅里叶变换包括：

将LOS路径延迟τ表示为τ＝(d+ò)T

各通道抽头在频域的信道矢量h的反傅里叶变换表达式为：

式中，h

所述的采样偏移量和采样率对LOS信道估计的影响包括：

导致NLOS分量的能量泄露到其他抽头中，从而产生偏置，然而/>

所述的空子载波对LOS信道估计的影响，包括：

子载波的排列使得LED有一组以S

所述的建立物理信道模型还包括对LOS信道系数η建模：

当信道被定义为PD输出电流与LED驱动电流之比时，η表达式为：

式中，α

所述的建立物理信道模型还包括分析物理信道模型h(t)和NLOS信道贡献中的h

对于NLOS信道，由于因果约束，h

h

h

考虑到房间内环境物体的运动相对缓慢，只要接收机的位姿固定，h(t)看作是时不变的。

所述的通过提高采样率以获得较大的d

当LOS信道存在时，IDFT{h}的最大抽头与LOS信道有关，因为LOS信道贡献的大小通常大于NLOS通道贡献的大小，所以IDFT{h}的最大抽头的大小被认为是估计η的值；

导致NLOS分量的能量泄露到其他抽头中，从而产生偏置，然而/>

因此，通过提高采样率以获得较大的d

本发明的有益效果是：本方法能解决在信道估计中由于采样偏移导致的能量泄露，能够减轻空子载波对信道估计的影响。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是PD与LED之间的LOS与NLOS链路。

具体实施方式

下面结合具体附图1和实例对本发明的实施方式进行进一步详细说明。

出于通信目的，假设采用适当的同步算法来实现帧同步，CSI的表达式为：

式中，

式中K＝∣S

为N

为信道矩阵，式中，

h

为了尽可能准确地从h中恢复η的大小，本发明通过估计采样偏移量来抵消其影响，通过使用插值来补偿零子载波以提高信道抽头的质量。

首先，根据每个LED-PD对的估计有效信道来设计LOS信道幅度的估计，则实际信道

然后，对

再进一步地考虑h(t)是实数，并利用厄米对称性质，可以得到一个基于非负部分估计的全向量估计

最后，为了减轻采样偏移的影响，采样最大峰导比(MPLR)方法来估计ò，表达式如下：

式中，⊙为Hadamard积，

因此，用