基于序参量非正交变换的通信系统盲信道估计方法
【专利摘要】本发明涉及移动通信中的信道估计领域。本发明的基于序参量非正交变换的通信系统盲信道估计方法，包括如下步骤：步骤一：计算MIMO-OFDM通信系统信道的相关矩阵；步骤二：选取接收信号的序参量，根据接收信号Y(t)={y(t1)，y(t2)，…y(tM)}，选取其二阶矩的N个主要特征值及其对应的特征向量作为序参量；步骤三：估计MIMO-OFDM通信系统非正交信道的特性，即其各个信道的冲激响应，求解非正交基函数；步骤四：将信号按照非正交基函数进行非正交分解，通过盲分离估计出源信号，其分解系数x1，…，xN即是分离出来的源信号向量本发明不需要在发送端加入导频序列，只利用接收端的接收信号来对信道进行盲估计，能有效的节省带宽，并且计算复杂度较低，估计精度较高。
【专利说明】基于序参量非正交变换的通信系统盲信道估计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及移动通信中的信道估计领域，尤其涉及一种应用于多输入多输出-正交频分复用通信系统盲信道估计方法。
【背景技术】
[0002]在MMO-OFDM(MM0-0FDM通信系统即为多输入多输出-正交频分复用通信系统)系统中不同的天线发送不同的信号，每一个天线、每一个子载波都有多个信道参数，信道估计比较困难。当信道变化较快时，由于通过信道估计所得到的信道状态信息会很快过时，因此为了得到信道的瞬时状态信息需要付出很大的代价，使得系统的传输效率降低，同时也会使得误码率增高。针对目前MIM0-0FDM系统中信道估计存在的困难和问题，急需一种方案来达到更好的信道估计效果。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是解决在信道估计领域中，特别在MMO-OFDM系统中，由于天线的空间相关性，信号传输的路径相关性，使得信道特性的估计系统比较复杂以及估计结果不够准确的问题，提供一种基于序参量非正交变换的通信系统盲信道估计方法。
[0004]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:包括如下步骤:
[0005]步骤一:计算MMO-OFDM通信系统信道的相关矩阵，
[0006]Rsp =? ?RTx ?RP
[0007]将正定矩阵Rsp分 解为正定矩阵U的平方，即Rsp=U2,其中，Alx表示发送端天线的相关矩阵K g示接收端天线的相关矩阵，Rp表示路径相关矩阵；
[0008]步骤二:选取接收信号的序参量，根据接收信号Y (t) = {y U1)，y (t2)，…y (tM)}，选取其二阶矩的N个主要特征值及其对应的特征向量作为序参量，使得他们所包含的信息熵为信号总信息熵的90%，包含了源信号的主要信息，剩下的M-N个次要特征值及其对应的特征向量包含了加性噪声的主要信息，占信号总信息熵的10%，通过寻找序参量的方法将信号的主信号空间与噪声信号空间分离开来；
[0009]步骤三:估计MMO-OFDM通信系统非正交信道的特性，即其各个信道的冲激响应，求解非正交基函数，
[0010]H (I) = (/7,0 )，Ii2 {?\…，/1., (I))τ
[0011]//(/)为估计的各个信道的冲激响应，hi(t)，i = 1,2,…，N为非正交基，这些非正交基函数代表了信道的特性，Rsp是比(t)，i = 1,2,…，N的相关函数矩阵，为正定矩阵，并且Rsp体现了信道函数间的关系，特殊地，如果Rsp是单位矩阵I，则相应的基即为单位正交基，说明信道之间不存在相关性，是完全正交信道，如果Rsp不是单位矩阵，则说明信道之间具有相关性；
[0012]步骤四:将信号按照非正交基函数//(0 = (/?1(/)Λ(/)，…，/MO)'进行非正交分解，通过盲分离估计出源信号，其分解系数X1,…，Xn即是分离出来的源信号向量i。
[0013]其中，步骤一所述的计算MMO-OFDM通信系统信道的相关矩阵，按如下步骤进行:
[0014]通过Kronecker内积即克罗内克内积来计算如下公式中的空间、路径相关矩阵，
[0015]Rsp: Rrx ? RTx ? Rp
[0016]其中，A7x表示发送端天线的相关矩阵，表示接收端天线的相关矩阵，Rp表示路径相关矩阵，Rp的计算既依赖于路径相关，也依赖于功率延迟截面rop，也就是说，即使在系统中没有路径相关，Rp也不一定是单位矩阵，这是因为Rp对角线上的元素描述了每个径依赖于功率延迟截面的平均能量，其中，，d Rp的计算按如下方法:
[0017](I)设信号到达接收天线的第P条路径的角度为&~，相移Φ『/由下式计算:
[0018]=屯人心)=2π-Λ ψρ
[0019]其中，λ为载波波长，ρ表示第ρ条路径，r表示到r个阵元，dK力相邻阵元之间的距离，则接收天线阵列的相移用向量表示:
[0020]aRx =j-Jejq>^p...eJ<t>ilRx Λ'ρ ]T ,
[0021](2)发射天线阵列的相移用向量Y表示:
[0022]<=[1(6,? …，
[0023]于是得到:
[0024]RSx =aR/X (aR/)T
[0025]RTx ^ar/ X(a^f；
[0026](3)就可以得到相关矩阵的表达式为:
[0027]Rra = Rrx ? RTx
[0028](4)通过下式计算路径相关矩阵:
[0029]R,.[/?."] = I( O </><1 )；
P\diag^0,..,Yl^Ip = Q
L-\
[0030]其中，式中&---ι 是功率延迟截面 PDP，Ym / Ym+1=3dB, (m=0，…，L_l)，=1，
Vm JM=Om 二O
P是路径相关因子。
[0031]步骤二所述的选取接收信号的序参量，按如下步骤进行:
[0032](I)根据接收信号Y⑴={7匕)，7&2)，…y (tM)}，令M>N估计其相关矩阵，
[0033]Zil Cv,/) = /:Ρ.'(.ν.)Κ(/)],々;.(Λ0为接收信号的相关矩阵，Y(S)表示接收信号在时刻s点的值；
[0034](2)解下列积分方程，
[0035]f R..(sJ)0(/)l// = Arp(s)
Jo -.
【权利要求】
1.一种基于序参量非正交变换的通信系统盲信道估计方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一:计算MMO-OFDM通信系统信道的相关矩阵，
2.根据权利要求1所述的基于序参量非正交变换的通信系统盲信道估计方法，其特征在于，步骤一所述的计算MIM0-0FDM通信系统信道的相关矩阵，按如下步骤进行: 通过Kronecker内积来计算如下公式中的空间、路径相关矩阵，
3.根据权利要求1所述的基于序参量非正交变换的通信系统盲信道估计方法，其特征在于，步骤二所述的选取接收信号的序参量，按如下步骤进行: (1)根据接收信号Y⑴=Wt1Lya2)，...7(^)}，令11》估计其相关矩阵， ll.1sj) = E[Y(s)Y{r)]，Y(S)表示接收信号在时刻S点的值； (2)解下列积分方程，
f R,{sjy,H>)cii = A4{s) JO J'
设吞⑴=(<Ρι(Ο,Ψι(O,…，(Pn(0)r，则φ[运(.)], = Λ^(5),其中 Λ 为相应的对角阵Λ ^diagdzl2，.λ' )，φ{?) = {φι{?),φ2{?),...,φΝ(?))Τ , φ{$)是其中一个序参量，φ{$)、$00是所有序参量构成的函数集分别在时刻s、t的表达式； (3)对λ由大到小排序，选择N个最大λ值作为序特征值，与之相对应有包含N个炉(O是序参量，使得他们所包含的信息熵为信号总信息熵的90%，余下10%的信息熵作为加性噪声的信息熵，特征值之间通常有典型的关系λ) \ ? λΝ^ λΝ+1>..> λΜ，这里的Μ>Ν，选取的N个主特征值及其对应的特征向量包含了源信号的主要信息，剩下的M-N个次要特征值及其对应的特征向量则包含了加性噪声的主要信息； (4)通过特征值的个数可以估计源信号的个数，通过寻找序参量的方法可以将信号的主信号空间与噪声信号空间分离开来。
4.根据权利要求1所述的基于序参量非正交变换的通信系统盲信道估计方法，其特征在于，步骤三所述的估计MMO-OFDM通信系统非正交信道的特性，即其各个信道的冲激响应，按如下步骤进行: 将Φ[0(.)]5 = Λ#0)两边左乘U并做如下变形，φ陶.)L = IJlllJ lA1./ ι?/φ)
(6(//(/) = ^/^(/), P=U^1AU-1, 即满足方程?[(5(.)] = 0Μ( .)，列/)为序参量，φ是求序参量运算的算子形式，U是由前面求出的信道相关矩阵Rsp计算得到，Rsp = U27Q = Rsp = UUA(Z) = A(ZU2(Z)^sMO)7即为估计的各个信道的冲激响应。
5.根据权利要求书中所述的基于序参量非正交变换的通信系统盲信道估计方法，其特征在于，步骤四所述的将信号按照非正交基函数H(t) =进行非正交分解，通过盲分离估计出源信号，按如下步骤进行:X =Rsp lb I 石表示将接收信号分解在各个信道上，每个信道上所包含的信号成分，通过上式消除相关性，求出的X= (X1.,..., ΧΝ)即为估计出的源信号。
【文档编号】H04L25/02GK103475603SQ201310420500
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】张瑞, 郭银景, 卫阿盈, 高荣华, 韩进, 张秀娟, 祁亚萍, 郭华 申请人:山东科技大学