一种编码mimo系统的快速迭代信道估计方法
【专利摘要】本发明公开了一种编码MIMO系统的快速迭代信道估计方法，包括以下步骤，步骤1，根据接收信号和导频序列，对MIMO系统进行LS信道估计；步骤2，基于估计出的信道信息，反馈turbo均衡恢复的已调信号；步骤3，利用已调信号作为已知信号，进行RLS的递推自适应信道估计；步骤4，利用估计出的信道信息，重复步骤2～3，直到达到选定的turbo均衡迭代次数时终止。本发明利用简单的LS估计为以后的RLS自适应信道估计选择了较好的初始值，可以加快信道估计值收敛于准确值的过程，同时简化了信道估计算法，获得了较好的系统性能。
【专利说明】
-种编码MI MO系统的快速迭代信道估计方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种编码MIMO系统的快速迭代信道估计方法，属于无线通信技术领 域。
【背景技术】
[0002] 随着移动通信及互联网技术的迅猛发展，未来无线通信系统不仅要求提供高的通 信速率，还要求提供各种高质量的通信业务。为了获得高传输速率，MIMO技术一经提出就吸 引了研究者的广泛关注，已成为一种重要的物理层传输技术。
[0003] 另一方面，为了获得可靠的传输数据，需要接收机采用各种信号处理技术准确估 计传输数据。传统通信系统把信道均衡和信道译码分开来单独考虑，处理起来比较简单，但 实际上，运两者之间是有内在联系的，基于迭代思想的化rk)均衡联合考虑均衡和信道译码 运两个本质上有关联的部分，将均衡、交织器和信道译码看成一个串行级联的化Ao码，将 软信息在均衡器和信道译码器之间迭代传递，很好地提高了恢复信号的性能。
[0004] 在MIMO系统中，只要采用能提供软信息的信道编码，比如，卷积码，turbo码，LDPC 码等，在接收端同样可W运用turk)均衡技术。turbo均衡技术的一个前提条件是已知信道 信息。如何获取准确的信道信息，则依赖于信道估计技术。已有研究有的直接采用化S算法， 迭代更新时间较长;有的则采用较复杂的Kalman非线性估计器。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种编码MIMO系统的快速迭代信道估计方 法。
[0006] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0007] -种编码MIMO系统的快速迭代信道估计方法，包括W下步骤，
[000引步骤1，根据接收信号和导频序列，对MIMO系统进行LS信道估计；
[0009] 步骤2,基于估计出的信道信息，反馈化Ao均衡恢复的已调信号；
[0010] 步骤3,利用已调信号作为已知信号，进行化S的递推自适应信道估计；
[0011] 步骤4,利用估计出的信道信息，重复步骤2~3,直到达到选定的turbo均衡迭代次 数时终止。
[0012] 步骤1的具体过程为，选择合适长度的导频序列，即导频序列长度大于发送天线数 目X多径数，分析接收信号与导频信号之间的关系，选择若干组接收信号进行组合，得到相 应的矩阵表达式，进行LS信道估计。
[0013] 步骤2的具体过程为，均衡器利用估计出的信道信息进行均衡，得到外部软信息， 经过解交织，送至解码器，解码器将均衡器来的外部软信息转化为先验信息作为输入，进行 信道译码，得到关于已编码比特的外部软信息，依次经过交织器、调制器后，得到关于已调 信号的先验软信息，将其转化为已调符号的均值、方差信息反馈给均衡器，同时依据已调信 号的先验软信息，进行判决，得到用于下一次的信道估计的已调信号。
[0014] 步骤3的具体过程为，设定化S代价函数，初始化化S递推算法中的相关矩阵，并将 估计出的信道信息作为信道权值的初始值，选择反馈的已调信号进行递推更新，得到新的 信道估计值。
[0015] 编码MIMO系统是指采用具有软信息的信道编码器，经交织后再进行调制的系统。
[0016] 本发明所达到的有益效果：本发明采用的编码MIMO系统的快速迭代信道估计方 法，首先利用导频序列设计线性LS信道估计，根据得到的信道信息进行turbo均衡，经交织、 调制，得到关于已调信号的先验软信息，将其转化为已调符号的均值、方差信息反馈至均衡 器；同时根据turbo均衡得到的已调信号的先验软信息，对其进行判决，获得相应的已调信 号，再将其反馈至信道估计器，选择部分已调信号作为参考信号进行化S递推更新，得到新 的信道信息，进行下一次的turbo均衡，再根据上一次更新后的信道信息W及反馈的数据进 行化S更新，重复此过程，直到迭代过程结束;本发明利用简单的LS估计为W后的化S自适应 信道估计选择了较好的初始值，可W加快信道估计值收敛于准确值的过程，同时简化了信 道估计算法，获得了较好的系统性能。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的流程图。
[0018] 图2为本发明适用系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明作进一步描述。W下实施例仅用于更加清楚地说明本发明 的技术方案，而不能W此来限制本发明的保护范围。
[0020] 如图1所示，一种编码MIMO系统的快速迭代信道估计方法，包括W下步骤：
[0021 ]步骤1，根据接收信号和导频序列，对MIMO系统进行LS(最小二乘)信道估计。
[0022] 选择合适长度的导频序列，即导频序列长度大于发送天线数目X多径数，分析接 收信号与导频信号之间的关系，选择若干组接收信号进行组合，得到相应的矩阵表达式，进 行LS信道估计。
[0023] 接收信号的表达式为，
[0024]
[0025] 其中，每根发送天线至接收天线的信道均为L径的多径信道，Hi为1径的MrXMt的信 道矩阵
[0026]
[0027] IVh刃及巧乂巧甄，IVlr刃巧叹乂巧甄，rk为k时亥IjMr根接收天线上的接收信号，hi, j(l) 表示从发送天线j到接收天线i的第I径衰落信道，ri,k为k时刻第i根接收天线上的接收信 号，ie[l，Mr]，je[l，Mt]
为k-1时亥ijMt根发送天线上的 信号向量，Sj,k-i为k-1时刻第j根发送天线上的信号，
峨声向 量，Vi,k为k时刻第i根接收天线上的噪声；
[002引假设导频序列长度大于MtXL,取MtXL组接收信号组合成矩阵Y，
[0029] Y =册+Z
[0033] 取k = l可得，LS信道估计为
[0034] 步骤2,基于估计出的信道信恳，反馈化Ao均衡恢复的已调信号。
[0035] 均衡器利用估计出的信道信息进行均衡，得到外部软信息，经过解交织，送至解码 器，解码器将均衡器来的外部软信息转化为先验信息作为输入，进行信道译码，得到关于已 编码比特的外部软信息，依次经过交织器、调制器后，得到关于已调信号的先验软信息，将 其转化为已调符号的均值、方差信息反馈给均衡器，同时依据已调信号的先验软信息，进行 判决，得到用于下一次的信道估计的已调信号。
[0036] 步骤3,利用已调信号作为已知信号，进行化S(递归最小二乘）的递推自适应信道 估计。
[0037] 设定化S代价函数，初始化化S递推算法中的相关矩阵，并将估计出的信道信息作 为信道权值的初始值，选择n巧偶的口谓倍县袖^軒迸地巧盛值至Ii呵的信道估计值。
[003引设定化S代价函I ^遗忘因子，ri,k为k时 刻第i根接收天线上的接收信号，
％发送信号向量，
与要估计的权值向量，M为递 推过程中使用的数据量，设M=IO,使用递推算法进行化S自适应信道估计W得到所有的Wi (i = l，...，Mr)。
[0039] 进行递推过程的初始化:Wi的初始值从中获得，矩阵Pi的初始值设为Pi = I, I为 MtL X MtL的单位阵。
[0040] 递推更新：
[0041] 八，更新4 = 4+1，计算误差信^
[0042] Wi化-1)为k-1时刻的要估计的权值向量；
[0043] B，更新
[0044] Ki(k)^JkW劝I的墙游向吾-P;化-I时劝I的巧晚；
[0045] C，更蔚
[0046] Pi化)为k时刻的矩阵；
[0047] D，更新 Wi 化）=wi 化-1)+Ki 化）e 化）；
[0048] Wi化)为k时刻的要估计的权值向量。
[0049] 步骤4,利用估计出的信道信息，重复步骤2~3,直到达到选定的turbo均衡迭代次 数时终止。
[0050] 上述MIMO系统是指采用具有软信息的信道编码器，经交织后再进行调制的系统， 具体结构如图2所示。发送端每根天线发送不同的信号(包括导频信号和数据信号两部分）， 分别经过信道编码、交织、调制过程送入信道，接收端利用导频序列设计线性LS信道估计， 根据得到的信道信息进行化rk)均衡，经交织、调制，得到关于已调信号的先验软信息，将其 转化为已调符号的均值、方差信息反馈至均衡器；同时根据化rbo均衡得到的已调信号的先 验软信息，进行判决，获得相应的已调信号，再将其反馈至信道估计器，选择部分已调信号 作为参考信号进行化S递推更新，得到新的信道信息，进行下一次的化rbo均衡，再根据上一 次更新后的信道信息W及反馈的数据进行化S更新，重复此过程，直到迭代过程结束。
[0051] 上述方法利用简单的LS估计为W后的化S自适应信道估计选择了较好的初始值， 可W加快信道估计值收敛于准确值的过程，同时简化了信道估计算法，获得了较好的系统 性能。
[0052] W上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可W做出若干改进和变形，运些改进和变形 也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种编码ΜΙΜΟ系统的快速迭代信道估计方法，其特征在于:包括以下步骤， 步骤1，根据接收信号和导频序列，对ΜΜ)系统进行LS信道估计； 步骤2，基于估计出的信道信息，反馈turbo均衡恢复的已调信号； 步骤3，利用已调信号作为已知信号，进行RLS的递推自适应信道估计； 步骤4,利用估计出的信道信息，重复步骤2~3,直到达到选定的turbo均衡迭代次数时 终止。2. 根据权利要求1所述的一种编码ΜΙΜΟ系统的快速迭代信道估计方法，其特征在于:步 骤1的具体过程为， 选择合适长度的导频序列，即导频序列长度大于发送天线数目X多径数，分析接收信 号与导频信号之间的关系，选择若干组接收信号进行组合，得到相应的矩阵表达式，进行LS 信道估计。3. 根据权利要求1所述的一种编码ΜΙΜΟ系统的快速迭代信道估计方法，其特征在于:步 骤2的具体过程为， 均衡器利用估计出的信道信息进行均衡，得到外部软信息，经过解交织，送至解码器， 解码器将均衡器来的外部软信息转化为先验信息作为输入，进行信道译码，得到关于已编 码比特的外部软信息，依次经过交织器、调制器后，得到关于已调信号的先验软信息，将其 转化为已调符号的均值、方差信息反馈给均衡器，同时依据已调信号的先验软信息，进行判 决，得到用于下一次的信道估计的已调信号。4. 根据权利要求1所述的一种编码ΜΙΜΟ系统的快速迭代信道估计方法，其特征在于:步 骤3的具体过程为， 设定RLS代价函数，初始化RLS递推算法中的相关矩阵，并将估计出的信道信息作为信 道权值的初始值，选择几组反馈的已调信号进行递推更新，得到新的信道估计值。5. 根据权利要求1-4任意一项所述的一种编码ΜΙΜΟ系统的快速迭代信道估计方法，其 特征在于:编码ΜΜ0系统是指采用具有软信息的信道编码器，经交织后再进行调制的系统。
【文档编号】H04L25/03GK105847193SQ201610158358
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】居美艳, 李岳衡, 谭国平, 李黎
【申请人】河海大学