基于向量量化的簡化ＤＦＴ 濾波信道估計

摘 要：在５Ｇ 通信系統中，正交頻分復用（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，ＯＦＤＭ） 技術被廣泛應用于物理層，而ＯＦＤＭ 信道估計算法通常涉及大量的矩陣運算，其中矩陣乘法計算對整個系統的實現復雜度有著重要影響。基于離散傅里葉變換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ＤＦＴ） 濾波的ＯＦＤＭ 信道估計算法利用一對ＤＦＴ ／ 離散傅里葉反變換（ＩｎｖｅｒｓｅＤｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ＩＤＦＴ），在時域上消除最小二乘法（Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ，ＬＳ）、最小均方誤差（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ ＳｑｕａｒｅＥｒｒｏｒ，ＭＭＳＥ） 等基礎估計算法結果中的噪聲，算法簡單有效，但引入的ＤＦＴ ／ ＩＤＦＴ 導致其實現復雜度顯著上升。從ＤＦＴ濾波中的ＩＤＦＴ 入手，提出一種簡化的ＯＦＤＭ 信道估計實現方法。該方法借助ＭＡＤＤＮＥＳＳ 算法，將ＩＤＦＴ 的計算過程轉化為向量量化（Ｖｅｃｔｏｒ Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ，ＶＱ） 的查表過程，去除了大量的乘法和加法操作，大幅降低了ＩＤＦＴ 過程的計算復雜度。針對ＭＡＤＤＮＥＳＳ 算法中質心優化過程的內存開銷問題，引入了子采樣方法，在降低嶺回歸算法所需內存開銷的同時，保證了系統整體性能幾乎無損。仿真結果表明，與采用精確矩陣乘法的ＩＤＦＴ 運算相比，所提出的簡化方法在信道估計準確度上的性能損失可控制在０． ５ ｄＢ 以內，同時計算復雜度僅為精確算法的８％ 。

關鍵詞：正交頻分復用；信道估計；向量量化；ＭＡＤＤＮＥＳＳ；嶺回歸

中圖分類號：ＴＮ９２９． ５ 文獻標志碼：Ａ

文章編號：１００３－３１０６（２０２４）１０－２２９６－０９