一种考虑同频干扰的mimo-ofdm信道估计方法
【专利摘要】本发明公开了一种考虑同频干扰的MIMO-OFDM信道估计方法，包括以下步骤：1)利用MIMO-OFDM导频信号的观测样本，基于最小二乘法的估计准则，获得信道冲激响应的初始估计；2)利用信道冲激响应的初始估计，基于残差估计方法得到干扰协方差矩阵的初始估计值；3)利用干扰协方差矩阵的初始估计值，基于Cholesky分解和时域“低通滤波”，获得干扰协方差矩阵的改善估计值；4)利用干扰协方差矩阵的改善估计值，基于最大似然估计准则获得信道冲激响应和信道频率响应的改善估计值。本发明方法计算复杂度低，估计误差性能好，且随着天线数的增多，性能增益也越大。
【专利说明】—种考虑同频干扰的MIMO-OFDM信道估计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及MMO-OFDM无线通信系统，特别涉及考虑同频干扰的MMO-OFDM系统中的信道估计方法。
【背景技术】
[0002]在频谱资源日趋紧张的情况下，进一步提升频谱效率是无线通信系统设计的重要目标之一。采用多天线发送和多天线接收(MIMO)的无线传输技术，可以在不额外增加时间与频率资源的情况下，通过挖掘空间维度资源，提高无线传输的有效性与可靠性，最终达到提升频谱效率的目的。正交频分复用(OFDM)技术将高速数据流转换成一组并行传输的数据流，并使子信道的频带交叠，具有较强的抗多径干扰能力和较高的频带利用率。MIM0-0FDM技术在过去十余年来一直是无线通信领域研究的主流技术之一。
[0003]在移动通信系统中，对信道进行准确的估计是实现相干解调的前提，是决定移动通信系统可靠性和有效性的重要因素之一。在未来移动通信系统中，不同小区间进行频率复用以提高频谱效率，但同时也带来了同信道干扰。传统的信道估计方法是将同信道干扰当作白噪声处理，这在同信道干扰较为严重的场景(如小区边缘)中会带来严重的性能瓶颈。因此在存在同信道干扰的情况下，研究MIM0-0FDM系统中信道估计技术是非常有意义的。
【发明内容】
[0004]技术问题:本发明提供一种低复杂度、高精度的考虑同频干扰的MIM0-0FDM信道估计方法。
[0005]技术方案:本发明的一种考虑同频干扰的MMO-OFDM信道估计方法，包括以下步骤:
[0006]1)利用MIM0-0FDM导频信号的观测样本，基于最小二乘法估计准则，获得导频位置的信道冲激响应初始估计值；
[0007]2)利用步骤I)获得的信道冲激响应的初始估计，基于残差估计方法计算干扰协方差矩阵的初始估计值；
[0008]3)利用步骤2)计算得到的干扰协方差矩阵的初始估计值，基于Cholesky分解和时域“低通滤波”，获得干扰协方差矩阵的改善估计值；
[0009]4)利用步骤3)获得的干扰协方差矩阵的改善估计值，基于最大似然估计准则获得信道冲激响应的改善估计值和信道频率响应的改善估计值。
[0010]本发明的优选方案中，步骤I)的详细流程为:
[0011]首先在接收端获取MMO-OFDM信号在Np个导频符号的N。个子载波上的NeNp点观测样本{yk，n}，O ≤ k ≤ Nc-1,0≤η≤Np-1，其中每个观测样本yk，n都是队X I的列向量，表示在第η个导频符号的第k个子载波，队根接收天线上的接收信号；由收发双方协商可知导频位置发送的导频信号为Ixt J，0Nc-1,0Np-1，其中每个导频信号乂^都是NtX I的列向量，表示在第η个导频符号的第k个子载波，Nt根发送天线上发送的导频信号；其中参数:导频符号个数Np、子载波个数N。、发送天线根数Nt、接收天线根数队在系统中均为确定已知的；
[0012]然后按照下式计算导频信号Xtn的扩展形式Gk，n:
【权利要求】
1.一种考虑同频干扰的MIM0-0FDM信道估计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)利用MM0-0FDM导频信号的观测样本，基于最小二乘法估计准则，获得导频位置的 信道冲激响应初始估计值；2)利用所述步骤1)获得的信道冲激响应的初始估计，基于残差估计方法计算干扰协 方差矩阵的初始估计值；3)利用所述步骤2)计算得到的干扰协方差矩阵的初始估计值，基于Cholesky分解和 时域“低通滤波”，获得干扰协方差矩阵的改善估计值；4)利用所述步骤3)获得的干扰协方差矩阵的改善估计值，基于最大似然估计准则获 得信道冲激响应的改善估计值和信道频率响应的改善估计值。
2.根据权利要求1所述的考虑同频干扰的MIM0-0FDM信道估计方法，其特征在于，所述 步骤1)的具体流程为：首先在接收端获取MM0-0FDM信号在Np个导频符号的N。个子载波上的NeNp点观测样 本
3.根据权利要求1或2所述的考虑同频干扰的MIM0-0FDM信道估计方法，其特征在于， 所述步骤2)的具体流程为：首先利用步骤1)中得到的导频位置的信道冲激响应的初始估计值|进行求卷积运算，得到导频信号通过导频位置的信道冲激响应初始估计值所描述的信道到达接收端的信号，然后将所述到达接收端的信号，减去接收天线收到的观测样 本{yk,n}，0Nc-1,0Np-1,即得到干扰信号的初始估计值；最后将干扰信号的初始估计值与其共轭转置的乘积在Np个导频位置求平均，从而获得干扰协方差矩阵的初始 估计值。
4.根据权利要求1所述的考虑同频干扰的MM0-0FDM信道估计方法，其特征在于，所述步骤3)的具体流程为: 31)分别对N。个子载波上干扰协方差矩阵的初始估计值进行Cholesky分解，得到NrXNr上三角矩阵O≤Nc-1 ；32)取出上三角矩阵(j冲第i行第j列元素,联立向量,然后对向量％进行“低通滤波”，得到除去噪声影响的向量Vij; 33)将所述除去噪声影响的向量Vij的第k个元素作为第i行第j列元素置换掉上三角矩阵@中原来的元素，得到重构的上三角矩阵jNr,0k Nc-1 ； 34)利用所述步骤33)中重构的上三角矩阵^和公式良伊得到第k子载波上干扰协方差矩阵的改善估计值A
5.根据权利要求1所述的考虑同频干扰的MMO-OFDM信道估计方法，其特征在于，所述步骤4)中，利用下式获得信道冲激响应的改善估计值:同时，根据?,与1_的关系6ml = Vecf 針…爲丨f利用^得到对应的氧然后根据 计算出第七个子载波上的信道频率响应的改善估计值I
【文档编号】H04B7/04GK103475602SQ201310418937
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】曹敦, 孟鑫, 江彬, 高西奇, 尤肖虎 申请人:东南大学