专利名称：分布式多天线移动信道特征参数的联合估计方法
技术领域：
本发明涉及无线移动信道特征参数获取技术领域，具体指一种用于移动通信接收设备的分布式多天线移动信道特征参数的联合估计方法。
背景技术：
无线移动信道具有三类时变特征参数信道衰落、时间延迟(时延)和频率偏置(频偏)，其中时间延迟和信道衰落结合在一起考虑时，信道衰落呈现出复信道衰落。这些参数是移动通信接收设备在相干检测、均衡及同步时不可或缺的信息。因此，快速获取高精度的信道特征参数，是提高接收设备性能的前提。现有信道特征参数的获取技术可分为三大类①利用短或长的前导序列进行估计；②利用导频序列进行估计；③盲或半盲的估计。在现有的获取方案中，很多都是将三类 特征参数孤立开来，通过简化接收信号模型，认为接收信号在某两类参数已经得到而只获取其中一类参数，或是将信道衰落和时延联合估计、或者信道衰落和频率偏置联合估计，鲜有各参数的联合估计，且很多都是针对时不变的无线信道特征参数获取，很少以时变参数的观点来获取信道的特征参数。事实上，无线通信系统的特征参数呈现时变的特点，复信道衰落为快时变参数，而频率偏置为慢时变参数，特别是在快速移动环境下都呈现明显的时变特点，采用序列估计方法对三类特征参数联合获取，会改善无线移动环境下移动设备信号质量和通信性能。
发明内容
本发明的目的在于对现有的多天线移动通信系统在对信道特征参数获取时很少联合估计，可能导致估计虽方差较小但偏置较大；或将特征参数视作在若干个符号周期不变，采用定常参数估计方法获取，与无线信道是典型的时变信道的特性还有较大出入；或由于计算复杂度较高而导致难以实际应用的情况下，提供一种分布式多天线移动信道特征参数的联合估计方法，它既适用于一般移动通信场合如移动端静止、步行等特征参数慢速变动的场合，又适用于快速移动通信场合如车载终端通信场合下的一种多天线移动信道参数的序列迭代联合估计方法。本发明通过以下技术方案实现，对由复信道衰落和频率偏置所构成的非线性耦合观测模型在估计值处做一阶泰勒级数展开，进行观测模型的线性化处理；确定各参数的初值、初值误差方差、过程噪声方差和观测噪声方差；运用扩展卡尔曼滤波联合获得参数估计值，当估计误差方差达到稳态后，提供给接收机用于同步和均衡。本发明的分布式多天线移动信道特征参数的联合估计方法的具体步骤是A、进行初始化，包括各参数的初值和初值方差，构造过程噪声方差和观测噪声方差;B、用信道特征参数的随机动态模型一步递推参数的预测值；C、由某一个接收天线上导频处的接收信号，利用信道特征参数的一步递推预测值，构造各参数的一阶泰勒级数展开系数，以及构造一阶近似的观测值，然后运用扩展卡尔曼滤波进行信道特征参数的联合估计；D、随着时间序列的增加重复步骤B、C，当估计误差方差达到稳态后，提供给接收端同步和均衡。还包括所述A中的进行初始化，包括设定上一个k_l时刻复信道衰落的实部和虚部及频率偏置的初值
权利要求
1.ー种分布式多天线移动信道特征參数的联合估计方法，其特征是对随机信道參数的非线性接收模型的ー阶近似模型，采用扩展卡尔曼滤波进行參数的联合估计，包括 A、进行初始化，包括各參数的初值和初值方差，构造过程噪声方差和观测噪声方差； B、用信道特征參数的随机动态模型一歩递推參数的预测值； C、由某一个接收天线上导频处的接收信号，利用信道特征參数的一步递推预测值，构造各參数的ー阶泰勒级数展开系数，以及构造ー阶近似的观测值，然后运用扩展卡尔曼滤波进行信道特征參数的联合估计； D、随着时间序列的增加重复步骤B、C，当估计误差方差达到稳态后，提供给接收端同步和均衡。
2.如权利要求I所述的分布式多天线移动信道特征參数的联合估计方法，其特征是，还包括 所述A中的进行初始化，包括设定上ー个k-Ι时刻复信道衰落的实部和虚部及频率偏置的初值 = ReCZil 卜,),Im(/7, 'k—,命,,Re(hXr .人.—,)，Ιηι( ιΧτ^), Χτ^ ，设定え的方差曷4…；设定移动信道各特征參数的过程噪声方差矩阵込」=麵び,·-*<, v (设定观测噪声方差矩阵 Λ* = ￡/ ,_·5 く. 0.5 く I; 所述B中的随机动态模型，是指由某一根发送天线和某一根接收天线间移动信道特征參数的动态模型为xp, k = Apxp, ^+Bp Θ p, k_i，其中P表示第P个发送天线，k表示时刻，Ap为系统矩阵，Bp为过程噪声矩阵，Θ “ベ是均值为O、方差矩阵为Qp,k的过程噪声，进而构成各发送天线和该根接收天线间信道的随机动态模型Xk = Αχη+Β θ η，式中，A由各Ap组成，B由各Bp组成，θ η的方差矩阵Q1^1由QpH组成； 所述B的ー步递推參数的预测值，是指·^M 」H己为ろ^,=[ズ， 其中Il =RePl ., ". も /)，ろ=lm(/ uM···.· k]kJ)ろM J ; 所述C中的导频处的接收信号，是指某一个接收天线上导频处的观测信号I',,其中Νχ为发送天线个数,Wp为接收端已知的第P个发送天线的发 射功率，hp,k为第P个发送天线和该接收天线间在时刻k的复信道衰落，Sp, k为时刻k从第P个发送天线上发送的导频符号，《p,k = 23ifp,kTs为归ー化后的载波频率偏置，fp,k为时刻k的绝对实际频率偏置，Ts为符号周期，O < ωρ,,< Ji , ηk为均值是O、实部和虚部的方差各是0.5く的复高斯观测噪声； 所述C中的各參数的ー阶泰勒级数展开系数，包括信道衰落实部的展开系数ノ ノレ4;_1，信道衰落虚部的展开系数25=\产'…具、ノー^^ 频率偏置的展开系数所述C中的构造ー阶近似的观测值，是指
全文摘要
本发明分布式多天线移动信道特征参数的联合估计方法，具体指一种用于移动通信接收设备的分布式多天线移动信道特征参数的联合估计方法，涉及无线移动信道特征参数获取技术领域。该方法包括序贯估计复信道衰落和频率偏置，提供给接收端同步和均衡。其主要步骤包括对由复信道衰落和频率偏置所构成的非线性耦合观测模型在估计值处做一阶泰勒级数展开，进行观测模型的线性化处理；确定各参数的初值、初值误差方差、过程噪声方差和观测噪声方差；运用扩展卡尔曼滤波联合获得参数估计值，当估计误差方差达到稳态后，提供给接收机用于同步和均衡。本发明具有性能稳定、计算量低，易于实现，适用性强等特点。
文档编号H04L25/02GK102710565SQ20121021446
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月26日 优先权日2012年6月26日
发明者张静 申请人:上海师范大学