基于多模型加權(quán)軟切換的信道自適應(yīng)估計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于無(wú)線電通信領(lǐng)域，公開(kāi)了一種基于多模型加權(quán)軟切換的信道自適應(yīng)估計(jì)方法。首先建立信道系統(tǒng)模型，選擇時(shí)頻雙選信道，確定信道參數(shù)。然后基于信道模型和估計(jì)方法建立信道估計(jì)子模型和多模型信道估計(jì)庫(kù)，分析并計(jì)算信道估計(jì)模型的模型誤差和估計(jì)誤差。最后根據(jù)模型誤差和估計(jì)誤差結(jié)合的切換指標(biāo)，通過(guò)LUMV的加權(quán)多模型自適應(yīng)估計(jì)算法來(lái)完成模型的切換。本發(fā)明提出了在傳輸信道模型不確定條件下，結(jié)合信道模型和估計(jì)方法，將多模型自適應(yīng)控制理論中的多模型思想引入到信道估計(jì)中，并且采用一種線性誤差最小方差的加權(quán)多模型自適應(yīng)估計(jì)方法來(lái)完成切換，使信道估計(jì)方法在復(fù)雜信道范圍內(nèi)具有高魯棒性和精確性。
【專利說(shuō)明】基于多模型加權(quán)軟切換的信道自適應(yīng)估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)線電通信領(lǐng)域，涉及一種基于多模型加權(quán)軟切換的信道自適應(yīng)估計(jì)方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]信道估計(jì)算法針對(duì)建立的信道模型按照不同的準(zhǔn)則設(shè)計(jì)估計(jì)算法以獲得模型參數(shù)值。常用的信道估計(jì)算法有最大似然ML估計(jì)、EM估計(jì)(EM算法是當(dāng)觀測(cè)數(shù)據(jù)不完備時(shí)，實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)ML估計(jì)的迭代算法)、LS估計(jì)、RLS估計(jì)、LMMSE估計(jì)、Kalman濾波等。ML/EM估計(jì)基于最大似然準(zhǔn)則，是在對(duì)被估計(jì)的參數(shù)沒(méi)有任何先驗(yàn)知識(shí)的情況下，利用已知的若干觀測(cè)值(完備或不完備)估計(jì)該參數(shù)，其有效性較高，復(fù)雜度也較高；LS以估計(jì)值和目標(biāo)值的二乘誤差最小化為目標(biāo)，算法簡(jiǎn)單，但受信噪比和CIR長(zhǎng)度的影響較大，故經(jīng)常作為初始估計(jì)步驟再結(jié)合其他算法進(jìn)行改進(jìn)；基于觀測(cè)值和信道統(tǒng)計(jì)特性，LMMSE估計(jì)以估計(jì)值和目標(biāo)值的均方誤差最小化(MMSE)為目標(biāo)進(jìn)行估計(jì)，性能相對(duì)較好，Kalman濾波結(jié)合AR模型作為一種MMSE估計(jì)器，具有自適應(yīng)跟蹤的特性，在不確定信道估計(jì)特性情況下仍可有效進(jìn)行估計(jì)。
[0003]基于以上分析可見(jiàn)，建立信道模型、設(shè)計(jì)估計(jì)算法并有效跟蹤信道狀態(tài)的突變成為提高信道估計(jì)性能的關(guān)鍵。目前的研究分析了不同模型和估計(jì)方法下的誤差并不斷改進(jìn)方法以減小誤差，但是不同的模型和估計(jì)過(guò)程在不同的信道環(huán)境下的信道估計(jì)誤差的性能存在很大差異，且性能相對(duì)較好的估計(jì)方法與信道統(tǒng)計(jì)特性的獲得緊密相關(guān)，因此，迫切需要研究強(qiáng)健的信道估計(jì)方案，應(yīng)用于實(shí)際的未知的復(fù)雜環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服不同的信道模型和估計(jì)過(guò)程在不同的信道環(huán)境下的信道估計(jì)誤差的性能存在很大差異，且性能相對(duì)較好的估計(jì)方法與信道統(tǒng)計(jì)特性的獲得緊密相關(guān)的不足，本發(fā)明提供了一種信道估計(jì)多模型加權(quán)軟切換方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:首先分析無(wú)線信道各種估計(jì)算法的性能及條件因素，確定使用估計(jì)算法。然后，建立信道系統(tǒng)模型，選擇時(shí)頻雙選信道，確定信道參數(shù)?；谛诺滥Ｐ秃凸烙?jì)方法建立信道估計(jì)子模型和高覆蓋性和靈活性的多模型信道估計(jì)庫(kù)。分析并計(jì)算信道估計(jì)模型的模型誤差和估計(jì)誤差。最后根據(jù)模型誤差和估計(jì)誤差結(jié)合的切換指標(biāo)，通過(guò)LUMV的加權(quán)多模型自適應(yīng)估計(jì)算法來(lái)完成模型的切換，以達(dá)到優(yōu)化的目的。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案包括以下步驟:
[0007]步驟1，建立信道系統(tǒng)模型。
[0008]本發(fā)明采用時(shí)頻雙選信道。用h(t; τ )表示(t_ τ )時(shí)刻的發(fā)送符號(hào)對(duì)t時(shí)刻接收符號(hào)產(chǎn)生的影響系數(shù)，假設(shè)發(fā)送序列和接受序列的抽樣間隔均為Ts，并用/ = b / T」替代τ。數(shù)據(jù)塊傳輸系統(tǒng)的發(fā)送符號(hào)為u(i)，〖 = p/7；」，在u(i)中取N(1≤N≤200)個(gè)連續(xù)符號(hào)構(gòu)成第k(k ^ I)個(gè)數(shù)據(jù)塊uk。
[0009]假設(shè)信道為瑞利信道，信道的路徑最大時(shí)延及最大多普勒頻移為τ _和f_，且滿足2 τ maxfmax < 1，并且其信道狀態(tài)在一個(gè)傳輸數(shù)據(jù)塊的范圍上是緩慢變化的。則數(shù)據(jù)塊Uk上的信道hk(η; I)可用基擴(kuò)展(Basic Expend Model, BEM)模型表示如下:
【權(quán)利要求】
1.一種基于多模型加權(quán)軟切換的信道自適應(yīng)估計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟I，建立信道系統(tǒng)模型； 采用時(shí)頻雙選信道；用h(t; τ)表示(t-τ)時(shí)刻的發(fā)送符號(hào)對(duì)t時(shí)刻接收符號(hào)產(chǎn)生的影響系數(shù)，假設(shè)發(fā)送序列和接受序列的抽樣間隔均為Ts，用/ =卜/7；」替代τ ;數(shù)據(jù)塊傳輸系統(tǒng)的發(fā)送符號(hào)為u(i)，i =匕/?；」，在u(i)中取N個(gè)連續(xù)符號(hào)構(gòu)成第k個(gè)數(shù)據(jù)塊uk，I≤N≤200，k≥I ; 假設(shè)信道為瑞利信道，信道的路徑最大時(shí)延及最大多普勒頻移為τ max和fmax，滿足2Tmaxfmax< 1，且其信道狀態(tài)在一個(gè)傳輸數(shù)據(jù)塊的范圍上是緩慢變化的；則數(shù)據(jù)塊Uk上的信道hk(n;l)用基擴(kuò)展模型表示如下:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多模型加權(quán)軟切換的信道自適應(yīng)估計(jì)方法，其特征在于，所述步驟3建立信道估計(jì)多模型的方法如下: (1)建立信道模型集組合； 信道估計(jì)模型庫(kù)為M= (B，E)，其中，B為信道模型集，其表達(dá)式為:
B = {bj IP-BEM, CE-BEM-AR} (10) 式中，E = {e! = LS, e2 = Kalman},是估計(jì)方法集； 以兩模型M1和M2為例，模型庫(kù)為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多模型加權(quán)軟切換的信道自適應(yīng)估計(jì)方法，其特征在于，所述步驟4進(jìn)行信道估計(jì)多模型加權(quán)軟切換的方法如下:(1)計(jì)算線性誤差最小方差； 假設(shè)模型為其估計(jì)輸出、估計(jì)誤差和估計(jì)誤差的方差分別為:
【文檔編號(hào)】H04W72/00GK103560984SQ201310529529
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】楊睿哲, 宗亮, 張琳, 張延華, 孫恩昌 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)