基于导频信道估计的mimo系统软检测方法_2

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附图对本发明做进一步的描述。
[0039] 结合附图1,对实现本发明的具体步骤描述如下:
[0040] 步骤1,输入数据矢量和导频矢量。
[0041] 在多入多出ΜΜ0检测模型中,输入数据信号为采用格雷码方式映射的16QAM调制 信号组成的数据矢量,数据矢量的每个元素均由4个比特位组成。
[0042] 在多入多出ΜΜ0检测模型中,任意输入一个单位阵的导频信号,利用功率归一化 公式,对导频信号进行功率归一化,得到导频矢量。
[0043] 功率归一化的公式如下:
[0045] 其中,xt表示导频矢量,
_表示开平方根操作,N表示多入多出ΜΙΜΟ系统接收天 线的数目,X表示相乘操作,I表示Ν行Ν列的单位矩阵。
[0046] 步骤2,获取接收信号。
[0047] 在多入多出ΜΜ0检测模型中,任意设定一个初始信道矩阵,初始信道矩阵中的元 素服从均值为〇方差为1的正态分布。
[0048] 采用导频辅助的信道估计方法,对初始信道矩阵进行估计,得到随机信道矩阵。
[0049] 导频辅助的信道估计方法的具体步骤如下:
[0050] 第一步,在多入多出ΜΜ0检测模型中,从(0, 10)区间中任意选取一个实数作为多 入多出ΜΜ0检测模型的总功率,从(0, 1)区间中任意选取一个实数作为数据矢量传输功率 的分配比值;
[0051] 第二步,按照下式,计算数据矢量的传输功率:
[0052] Pd= PXr
[0053] 其中,Pd表示数据矢量的传输功率,P表示多入多出MM0检测模型的总功率,r表 示数据矢量传输功率的分配比值;
[0054] 第三步,按照下式,计算导频矢量传输功率:
[0055] Pt= P-P d
[0056] 其中,Pt表示导频矢量传输功率,P表示多入多出MM0检测模型的总功率,P d表示 数据矢量的传输功率;
[0057] 第四步,按照下式,计算导频矢量的接收值:
[0059] 其中,yt表示导频矢量的接收值,P t表示导频传输功率,/"表示开平方根操作,X 表示相乘操作,Ht表示初始信道矩阵,X ,表示导频矢量,ν ,表示服从均值为0,方差为1的正 态分布的测量噪声矢量;
[0060] 第五步,按照下式,计算初始信道矩阵行向量的估计值:
[0062] 其中,hj表示初始信道矩阵行向量的估计值,j表示初始信道矩阵行向量的序号, j = 1,2,…,N,N表示多入多出ΜΜ0系统中接收天线的数目,f表示开平方根操作,X表 示相乘操作,Pt表示导频矢量的传输功率,y t表示导频矢量的接收值;
[0063] 第六步,用初始信道矩阵行向量的估计值h,的转置与数据矢量的传输功率P d的平方根相乘,得到信道估计矩阵氏,j表示初始信道矩阵行向量的估计值的序号,j = 1,2, "·,Ν,Ν表示多入多出ΜΜ0系统中接收天线的数目;
[0064] 第七步,用初始信道矩阵行向量的估计误差值&的转置与数据矢量的传输功率P d 的平方根相乘,得到信道估计误差矩阵H2, e表示信道估计误差矩阵H2的第e个行向量的序 号,e = 1,2,…,N,N表示多入多出MMO系统中接收天线的数目,信道矩阵行向量的估计误 差值ge服从均值为〇,方差为
·的正态分布,P表不总功率;
[0065] 第八步,用信道估计矩阵氏与信道估计误差矩阵Η 2相加,得到Μ行N列的随机信 道矩阵Η,其中,Μ表示多入多出ΜΜ0系统中发送天线的数目,Ν表示多入多出ΜΜ0系统中 接收天线的数目。
[0066] 采用线性时不变传输方法,对数据矢量在随机信道矩阵中进行传输,得到数据矢 量的接收值。
[0067] 线性时不变传输方法的公式如下:
[0069] 其中,yd表示数据矢量的接收值,P d表示数据矢量的传输功率,^表示开平方根 操作,X表示相乘操作,Η表示随机信道矩阵,X表示数据矢量,%表示服从均值为0,方差 为1的正态分布的信道噪声矢量。
[0070] 步骤3,预滤波。
[0071] 采用最小均方误差MMSE信号检测方法,对数据矢量的接收值进行分解,得到预滤 波加权矩阵。
[0072] 最小均方误差MMSE信号检测方法的具体步骤如下:
[0073] 第一步,按照下式,计算数据矢量接收值的合并噪声:
[0075] 其中,ζ表不数据矢量接收值的合并噪声,?4表不数据矢量的传输功率,表不开 平方根操作,X表示相乘操作,&表示信道矩阵行向量的估计误差值,e表示信道估计误差 矩阵第e个行向量的序号,e = 1,2,…,N,N表示多入多出ΜΙΜΟ系统中接收天线的数目,Xl表示数据矢量的第i个元素,i表示数据矢量元素的下标,i = 1,2,…,N,hj表示初始信道 矩阵行向量的估计值,j表示初始信道矩阵行向量的估计值的序号,j = 1,2,…,Ν,Σ表示 求和操作,vd表示信道噪声矢量;
[0076] 第二步,按照下式,计算数据矢量接收值的合并噪声的协方差:
[0078] 其中,〇:!表示数据矢量接收值的合并噪声的协方差,?,表示数据矢量的传输功 率,N表示多入多出MM)系统中接收天线的数目,P表示多入多出MM)检测模型的总功 率,X表示相乘操作,X表示数据矢量,I I · I I2表示求二范数操作,I N表示N行N列的单位 矩阵;
[0079] 步骤三,按照下式,计算预滤波加权矩阵:
[0080] ff = (H^XHi+o xXIN)
[0081] 其中,W表示预滤波加权矩阵,?表示信道估计矩阵,(·)1表示转置操作,X表示 相乘操作,σ :!表示数据矢量接收值的合并噪声的协方差,I N表示N行N列的单位矩阵,N表 示多入多出ΜΙΜΟ系统中接收天线的数目,(·)1表示求逆操作。
[0082] 步骤4,输出软检测的比特位。
[0083] 将预滤波加权矩阵的行向量与数据矢量的接收值相乘,得到本地信号检测值。
[0084] 采用高斯分布的概率密度方法,对预滤波加权矩阵进行分解,得到本地信号检测 值的条件概率密度分布。
[0085] 高斯分布的概率密度方法的具体步骤如下:
[0086] 第一步,按照下式,计算数据矢量接收值的合并噪声能量:
[0088] 其中,σ η表示数据矢量接收值的合并噪声能量,η表示数据矢量接收值的合并噪 声能量的序号,η = 1,2,···,Ν,Ν表示多入多出ΜΙΜΟ系统中接收天线的数目,?,表示数据 矢量的传输功率,11 · 112表示求二范数操作,X表示相乘操作,wm表示预滤波加权矩阵的 第m个行向量,m表示预滤波加权矩阵行向量的序号,m = 1,2,…,N,m = η,Σ表示求和 运算,卜表示初始信道矩阵行向量的估计值,j表示初始信道矩阵行向量的估计值的序号, j = 1,2,…,N ;
[0089] 第二步,将预滤波加权矩阵的行向量wm与初始信道矩阵行向量的估计值h 相乘, 得到加权系数P ;
[0090] 第三步,按照下式,计算本地检测值的条件概率密度分布:
[0092] 其中,f(yk|Xl)表示本地检测值的条件概率密度的分布,y k表示本地检测值,k表 示本地检测值元素的序号,k = 1,2,…,N,N表示多入多出ΜΜ0系统中接收天线的数目,Xl表示数据矢量X的第i个元素,i表示数据矢量元素的序号,i = k,π表示圆周率,X表 示相乘操作,exp (·)表示求指数操作,σ η表示数据矢量接收值的合并噪声能量,η表示数 据矢量接收值的合并噪声能量的序号,n = k,Ρ表示加权系数,| · |2表示求模值的平方操 作。
[0093] 采用对数似然比方法,对本地信号检测值的条件概率密度分布取似然对数,得到 软检测的比特位,并输出软检测的比特位。
[0094] 对数似然比方法的具体步骤如下:
[0095] 第一步,按照下式,计算本地检测值的条件概率密度分布的对数似然比:
[0097] 其中,L (bu)表示本地检测值的条件概率密度分布的对数似然比,bu表示数据矢 量第i个元素的第1个比特位,i表示数据矢量元素的序号,i = 1,2,…,N,N表示多入多 出ΜΙΜΟ系统中接收天线的数目,1表示数据矢量元素比特位的序号,1 = 1,2,…,4, In( ·) 表示取自然对数操作,Σ表示求和操作,Si表示数据矢量X中所有的第1个比特位取值为1 的元素的集合,Xi表示数据矢量X的第i个元素,X S p e表示属于符号,S。表示数据矢 量X中所有的第1个比特位取值为0元素的集合,χρ表示数据矢量X的第P个元素,P = 1,2,…,N,p乒i,Xpe s。,f (yk I Xi)表示数据矢量第i个元素Xi的本地检测值的条件概率 密度分布,,yk表示本地检测值,k表示本地检测值元素的序号,k = i,f(y k |
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