基于J-SAWOMP算法的UFMC系统信道估计

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230334

摘要/Abstract

摘要：

通用滤波多载波（universal filtered multi-carrier，UFMC）是一种面向5G通信系统的多载波调制技术，为了验证UFMC系统的优势并进一步提升其信道估计效果，在UFMC系统下提出了一种基于Jaccard相似度准则的自适应正交匹配追踪算法（J-SAWOMP）.该算法采用Jaccard相似度度量准则计算原子间的相似系数，优化了匹配原子的筛选方式，同时采用阈值弱选择方式选出最佳原子，最后利用回溯思想进一步筛选相关性更好的原子，提高信号重构精度.实验结果表明，与经典匹配追踪算法相比，J-SAWOMP在UFMC系统下具有更好的信道估计性能.

关键词: Jaccard相似度, 匹配追踪, 信道估计, 通用滤波多载波, 自适应

Abstract:

Universal filtered multi-carrier （UFMC） is a multi-carrier modulation technology for 5G communication systems. In order to verify the advantages of the UFMC system and further improve the channel estimation effect， an adaptive orthogonal matching pursuit algorithm （J-SAWOMP） based on Jaccard similarity criterion is proposed， which uses the Jaccard similarity metric criterion to calculate the similarity coefficient between atoms， and optimizes the screening method of matching atoms， and selects the best atoms by using the weak threshold selection method. Finally， the backtracking idea is used to further select the atoms with better correlation to improve the accuracy of signal reconstruction. Experimental results show that compared with the classical match-chase algorithm， the J-SAWOMP algorithm has better channel estimation performance under the UFMC system.

Key words: Jaccard similarity, matching pursuit, channel estimation, universal filtered multi-carrier（UFMC）, adaptive

中图分类号:

TN 911.7

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图/表 11

图1 UFMC系统模型

Fig.1 UFMC system model

图 2 J-SAWOMP算法流程图

Fig.2 Flow chart of J-SAWOMP algorithm

图 3 不同α下基于J-SAWOMP算法的信号恢复情况

Fig.3 Signal recovery based on J-SAWOMP algorithm under different α

图 4 α取值0.1，0.5，0.7时信号的恢复情况（a）—α=0.1；（b）—α=0.5；（c）—α=0.7.

Fig.4 Signal recovery under α of 0.1, 0.5, and 0.7

图 5 6种算法在不同稀疏度K下的残差

Fig.5 Residual comparison of 6 algorithms under different sparsity K

图 6 5种算法在不同稀疏度K下的残差

Fig.6 Residual comparison of 5 algorithms under different sparsity K

图 7 5种算法在不同稀疏度K下的运行时间

Fig.7 Runtime comparison of 5 algorithms under different sparsity K

表1 UFMC系统仿真环境

Table 1 UFMC simulation environment

参数名称	数值
子载波数	20
子载波间隔	10
子频带数/ MHz	16
符号调制方式	16QAM
导频数	8
导频分布图案	菱形图案
滤波器	切比雪夫滤波器

图 8 UFMC系统下3种算法MSE性能对比

Fig.8 MSE performance comparison of 3 algorithms under UFMC system

图 9 UFMC系统下3种算法BER性能对比

Fig.9 BER performance comparison of 3 algorithms under UFMC system

图 10 UFMC系统下3种算法运行时间对比

Fig.10 Runtime comparison of 3 algorithms under UFMC system

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