专利名称：一种基于mimo-ofdm相关信道的去耦合预测方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种利用信道空间，频率和时间的相关性进行
MIM0-0FDM的信道预测方法。
背景技术：
正交频分复用(OFDM)是高速数据接入技术的一种常用的调制方法，比如地面数字视频广播(DVB-T) [I]和超三代(B3G)无线通信系统[2]。现在很多高性能OFDM传输方案，比如自适应多用户资源分配[3]和预编码[4]，要求发送端知道当前信道状态信息(CSI)。在频分复用系统中(FDD)，CSI只能通过接收端信道估计然后反馈给发送端。然而在高速移动环境中，信道变化很快，发送端通过信道反馈得到的CSI由于反馈延时的原因而过 时，这将给系统带来很大的性能损失[5]。一种有效的克服信道时延的方法是信道预测。在OFDM系统中，已有文献指出利用频率间的相关特性可以有效的改善信道预测性能[7]。在单输入单输出(SISO)系统中，考虑频率和时间相关性的两维信道预测算法已有研究[5] [6]。为了进一步提高通信传输速率而不增加信号带宽，多输入多输出(MIMO)被引进通信系统。在MMO系统中，如果天线之间没有相关性，信道预测时可以直接用SISO的信道预测方法，而没有必要考虑其它天线的信号。然而当天线之间具有相关性时，考虑空间相关性改善信道预测的性能是有必要的[7]。综上所述，同时利用空间和频率相关特性可以对预测性能有较大的改善。然而，虽然已有文章对仅仅利用空时相关和时频相关性的信道预测算法已有研究，但是没有文献对同时考虑空间，时间和频率相关性的信道预测算法进行研究。文献[5]中提出了一种考虑时间和频率相关性的信道预测算法，但是它只考虑了SISO的场景。文献[8]提出了一种利用空间和时间相关性的信道预测算法，它只考虑了单载波的场景，忽略了频率相关性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种新的考虑空间，频率和时间相关性的MIM0-0FDM的信道预测方法，该方法利用信道间，频率间相关性提供的信息，使其在无线时变环境下保持鲁棒性强，精度高，计算复杂度比较低等特点。本发明首先分析了信道相关函数可以去耦合写成仅和时间、频率、空间有关的相关函数之积。基于相关函数去耦合的性质，本发明提出了一种有效利用空间、频率、时间相关特性并且保持低复杂度的信道预测算法。本发明提出的预测算法分三步，每步经过一个一维信道滤波器，分别考虑时间、频率和空间。第一步的滤波器只考虑时间相关性，第二步的滤波器考虑频率相关特性，第三部考虑空间相关特性。本发明方法在降低计算复杂度的同时有效的提高了预测性能。下面对本方法进行介绍。
首先介绍OFDM系统和信道预测模型。考虑一个MIM0-0FDM系统，发送端M根天线，接收端N根天线，K个子载波[12]。在发送端，第m根发送天线，第i个发送符号，第k个子载波的发送符号AM通过离散傅立叶逆变换(IFFT)变到时域。然后添上循环前缀(CP)。在接收端，移除CP，再通过傅立叶变换(FFT)变换到频域上。假设接收端理想同步,第η根天线的接收符号Yn (i, k)可以表示成
权利要求
1. 一种基于MIMO-OFDM相关信道的去耦合预测方法，其特征在于具体步骤如下 (1)发送端在发送数据中按照协议插入导频； (2)根据插入的导频，在接收端的导频点利用最小二乘法LS进行信道估计，得到频域的信道系数； (3)建立AR模型，将上述步骤(2)得到的频域信道系数通过“去耦合预测器”计算，对信道系数进行预测； 其中，步骤(3)中所述“去耦合预测器”的计算方法如下 Ca)首先通过时域滤波器，只考虑时间相关性，时域滤波系数为W,，预测的信道系数/U·、M+ ,如式(23) 诗n,m (j + P, k)f = WiHjjjm (%kY( 23 ) 其中U ‘ / 表不第i个信号，第k个子载波 求得其滤波系数》'为Wi =r_(H_ +^IT1(24) ^siso表示I时间自相关矩阵。
计算得到均方误差为 MSEf = Rs(O) — r3jw(R3i3i, + β21)'1TiiJ ·(25) 其中Ed 是βχβ时间自相关矩阵，它的元素为(20)I— = Ir/mrtipT；), (OytHp +Q- WJ ·(21) (b)让经过时域滤波器的数据再经过一个频域滤波器，频域滤波系数为^，预测的信道系数A如式(26)舜辱(i + P，k'}f = wf 这罪(i + Phr，(26) 其中Hs,*, (!+ ) = ΦΧ}Κ (!' + P, fci)i + P，hh...货》JH ￠!+2 , ) }](27) 根据正交性原则，得到胃/的解为
全文摘要
本发明属于通信技术领域，具体为一种基于MIMO-OFDM相关信道的信道预测方法。本发明首先分析了信道相关函数可以去耦合写成时间、频率、相关性有关的独立函数之间，然后该方法利用AR模型建模，分三步经过三个滤波器，三个滤波器分别考虑时间、频率、空间相关特性。从仿真可以得出，有效的利用频率和空间相关性可以改善预测性能。本发明方法在降低计算复杂度的同时有效的提高了预测性能。
文档编号H04L25/02GK102891816SQ20121041123
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者刘莉红, 冯辉, 胡波, 杨涛 申请人:复旦大学