专利名称：多维信道参数提取方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术，特别涉及一种多维信道参数提取方法。
背景技术：
随着无线通信技术的发展，为了能够有效承载海量的多媒体业务，对无线通信系 统传输速率以及频谱效率的要求越来越高。多输入多输出(Multi-hput Multi-Output, ΜΙΜΟ)技术正是为了提高无线通信系统的传输速率以及频谱效率而提出的新一代无线通信 系统的关键技术。该技术利用在多个天线上收发信号来抑制信道衰落，能在不增加带宽的 情况下成倍地提高无线通信系统的容量和频谱利用率。但由于MIMO技术的性能也受制于 信道的空时衰落特性，而宽带信道又会呈现新的频率选择特性，因此，建立合适的宽带MIMO 信道模型，研究宽带MIMO信道的空、时、频三维衰落特性是最大发挥MIMO技术优势的前提 和关键。在建模过程中，需要在实际的地理传播环境中进行宽带无线信道的测量，获取大 量的信道冲激响应，然后从中提取出表征信道特性的特征参数，包括多径信号的传播时延、 离开角、到达角、多普勒频移、极化复幅度系数等，进而根据提取出的特征参数对该环境的 信道传播特性进行建模或对现有模型进行校正，最后得到较为完善的宽带MIMO信道模型， 从而为无线通信系统中的传输技术、资源管理和网络规划提供参考依据。由此可见，信道参数提取是信道建模过程中的关键环节。为了从测量得到的信道 冲激响应中提取出信道特征参数，需要一种高精度的、多维联合的提取方法。目前应用较为 广泛的是空间交替广义期望最大化方法。作为最大似然估计方法的一种扩展，该方法将一 个多维的估计问题分解为多个一维的估计问题，能够联合地估计出多径信号的各个参数， 且不局限于收发天线阵列的结构。
图1为现有信道参数估计方法流程示意图。参见图1，该流程包括步骤101，设置测量快照序号k，开始对第k个测量快照进行信道参数提取。步骤102，利用串行干扰消除方法对所有L径信号的信道参数进行初始化，得到所 有L径信号的信道参数的初始值。步骤103，将迭代轮次η的初始值设为1，开始第1轮迭代。步骤104，将多径信号的序号1初始化为1，开始对第1径信号的信道参数进行提 取。步骤105，计算第1径信号的条件期望。步骤106，搜索使第1径信号的似然函数最大化的信道参数值，得到第η轮迭代后 第1径信号的信道参数提取结果。本步骤106中，依次搜索使第1径信号的似然函数最大化的传播时延、多普勒频 移、水平离开角、垂直离开角、水平到达角、垂直到达角和极化复幅度系数等参数，在搜索某 一个参数时，其他参数保持固定，且等于最近一次更新后的值。步骤107，判断多径信号的序号1是否等于最大多径数L。若是，则第η轮迭代结
4束，得到第η轮迭代后所有L径信号的信道参数提取结果；否则将序号1加1，并返回执行 步骤105。步骤108，判断第η轮迭代后所有L径信号的信道参数提取结果是否与第η_1轮迭 代后的结果相同。若是，则说明结果收敛，该结果即为第k个测量快照的所有L径信号的最 终信道参数提取结果；否则说明结果不收敛，将η加1，并返回执行步骤104。步骤109，判断测量快照的序号k是否等于最大快照数K。若是，则整个信道参数 提取过程结束；否则将k加1，并返回执行步骤101。由上述流程可见，现有的信道参数提取方法，主要存在以下两个问题1)忽略了测量快照之间的相关性，且相邻测量快照的信道参数相近。现有方法在 对每一个测量快照进行信道参数提取时，都要先独立地使用一次串行干扰消除方法对信道 参数值进行初始化。而串行干扰消除方法在实际执行过程中效率较低，耗时较长，使得初始 化过程占到了整个信道参数提取流程执行时间的70 %左右。2)忽略了多径信号通常以簇的形式传播，且同一簇内各径信号的信道参数相近。 现有方法对于每一径信号，在搜索使其似然函数最大化的信道参数值时，对于每一个信道 参数，都需要在其取值域内进行全局搜索。这样的搜索策略效率较低。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是如何提供一种多维信道参数提取方案，以提高信道 参数提取过程中信道参数初始化的效率，同时提高搜索使似然函数最大化的信道参数值的 效率。(二)技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了一种多维信道参数提取方法，该方法包括步 骤Si、根据信道测量过程中测量设备的参数设置和测量环境的相关信息计算本地区 域的范围以及每个本地区域的范围内包含的测量快照数；所述本地区域是指将一条连续的 测量路线划分而成的多个区域；S2、根据步骤Sl的计算结果判定当前测量快照在其所处本地区域的范围内的位 置；S3、根据步骤S2的判定结果选择采用串行干扰消除方法或基于测量快照间相关 性的方法对当前测量快照的各径信道参数进行初始化；S4、采用带有优先级的搜索策略对各径信道参数进行迭代运算，并在迭代运算过 程中按照使各径信道参数的似然函数最大化且单调不减的原则更新信道参数。其中，所述测量设备包括移动台，且所述测量设备的参数设置和测量环境的相关 信息包括测量信号的中心载频f。、信道采样速率fs以及移动台运动速度V。其中，步骤Sl中计算本地区域的范围d的方法为
权利要求
1.一种多维信道参数提取方法，其特征在于，该方法包括步骤51、根据信道测量过程中测量设备的参数设置和测量环境的相关信息计算本地区域的 范围以及每个本地区域的范围内包含的测量快照数；所述本地区域是指将一条连续的测量 路线划分而成的多个区域；52、根据步骤Sl的计算结果判定当前测量快照在其所处本地区域的范围内的位置；53、根据步骤S2的判定结果选择采用串行干扰消除方法或基于测量快照间相关性的 方法对当前测量快照的各径信道参数进行初始化；54、采用带有优先级的搜索策略对各径信道参数进行迭代运算，并在迭代运算过程中 按照使各径信道参数的似然函数最大化且单调不减的原则更新信道参数。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量设备包括移动台，且所述测量设备 的参数设置和测量环境的相关信息包括测量信号的中心载频f。、信道采样速率fs以及移 动台运动速度V。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤Sl中计算本地区域的范围d的方法为 d = 2(U =生兀fc其中C表示光速。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算每一个本地区域的范围d内所含测 量快照数的方法为
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中判断当前测量快照在其所处本地 区域的范围内位置的方法为计算
6.如权利要求1或5所述的方法，其特征在于，若判定当前测量快照为其所处本地区域 的范围内第1个测量快照，则采用串行干扰消除方法对各径信道参数进行初始化；否则采 用基于测量快照间相关性的初始化方法。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于测量快照间相关性的初始化方法为
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述带有优先级的搜索策略为
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，按下式计算所述优先搜索域
10.如权利要求1 9任一项所述的方法，其特征在于，按照使各径信道参数的似然函 数单调不减的原则更新信道参数是指判断式
全文摘要
本发明公开了一种多维信道参数提取方法，该方法包括步骤S1、根据信道测量过程中测量设备的参数设置和测量环境的相关信息计算本地区域的范围以及每个本地区域的范围内包含的测量快照数；S2、根据步骤S1的计算结果判定当前测量快照在其所处本地区域的范围内的位置；S3、根据步骤S2的判定结果选择采用串行干扰消除方法或基于测量快照间相关性的方法对当前测量快照的各径信道参数进行初始化；S4、采用带有优先级的搜索策略对各径信道参数进行迭代运算，并在迭代运算过程中按照使各径信道参数的似然函数最大化且单调不减的原则更新信道参数。应用本发明，可以提高多维信道参数提取过程的效率，同时保证提取结果的准确性。
文档编号H04W28/16GK102098705SQ20111006218
公开日2011年6月15日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者刘宝玲, 张平, 张建华, 黄程祥 申请人:北京邮电大学