一種編碼mimo系統(tǒng)的快速迭代信道估計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種編碼MIMO系統(tǒng)的快速迭代信道估計(jì)方法，包括以下步驟，步驟1，根據(jù)接收信號(hào)和導(dǎo)頻序列，對(duì)MIMO系統(tǒng)進(jìn)行LS信道估計(jì)；步驟2，基于估計(jì)出的信道信息，反饋turbo均衡恢復(fù)的已調(diào)信號(hào)；步驟3，利用已調(diào)信號(hào)作為已知信號(hào)，進(jìn)行RLS的遞推自適應(yīng)信道估計(jì)；步驟4，利用估計(jì)出的信道信息，重復(fù)步驟2～3，直到達(dá)到選定的turbo均衡迭代次數(shù)時(shí)終止。本發(fā)明利用簡(jiǎn)單的LS估計(jì)為以后的RLS自適應(yīng)信道估計(jì)選擇了較好的初始值，可以加快信道估計(jì)值收斂于準(zhǔn)確值的過(guò)程，同時(shí)簡(jiǎn)化了信道估計(jì)算法，獲得了較好的系統(tǒng)性能。
【專利說(shuō)明】
-種編碼MI MO系統(tǒng)的快速迭代信道估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種編碼MIMO系統(tǒng)的快速迭代信道估計(jì)方法，屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著移動(dòng)通信及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)不僅要求提供高的通 信速率，還要求提供各種高質(zhì)量的通信業(yè)務(wù)。為了獲得高傳輸速率，MIMO技術(shù)一經(jīng)提出就吸 引了研究者的廣泛關(guān)注，已成為一種重要的物理層傳輸技術(shù)。
[0003] 另一方面，為了獲得可靠的傳輸數(shù)據(jù)，需要接收機(jī)采用各種信號(hào)處理技術(shù)準(zhǔn)確估 計(jì)傳輸數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)通信系統(tǒng)把信道均衡和信道譯碼分開來(lái)單獨(dú)考慮，處理起來(lái)比較簡(jiǎn)單，但 實(shí)際上，運(yùn)兩者之間是有內(nèi)在聯(lián)系的，基于迭代思想的化rk)均衡聯(lián)合考慮均衡和信道譯碼 運(yùn)兩個(gè)本質(zhì)上有關(guān)聯(lián)的部分，將均衡、交織器和信道譯碼看成一個(gè)串行級(jí)聯(lián)的化Ao碼，將 軟信息在均衡器和信道譯碼器之間迭代傳遞，很好地提高了恢復(fù)信號(hào)的性能。
[0004] 在MIMO系統(tǒng)中，只要采用能提供軟信息的信道編碼，比如，卷積碼，turbo碼，LDPC 碼等，在接收端同樣可W運(yùn)用turk)均衡技術(shù)。turbo均衡技術(shù)的一個(gè)前提條件是已知信道 信息。如何獲取準(zhǔn)確的信道信息，則依賴于信道估計(jì)技術(shù)。已有研究有的直接采用化S算法， 迭代更新時(shí)間較長(zhǎng);有的則采用較復(fù)雜的Kalman非線性估計(jì)器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種編碼MIMO系統(tǒng)的快速迭代信道估計(jì)方 法。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種編碼MIMO系統(tǒng)的快速迭代信道估計(jì)方法，包括W下步驟，
[000引步驟1，根據(jù)接收信號(hào)和導(dǎo)頻序列，對(duì)MIMO系統(tǒng)進(jìn)行LS信道估計(jì)；
[0009] 步驟2,基于估計(jì)出的信道信息，反饋化Ao均衡恢復(fù)的已調(diào)信號(hào)；
[0010] 步驟3,利用已調(diào)信號(hào)作為已知信號(hào)，進(jìn)行化S的遞推自適應(yīng)信道估計(jì)；
[0011] 步驟4,利用估計(jì)出的信道信息，重復(fù)步驟2~3,直到達(dá)到選定的turbo均衡迭代次 數(shù)時(shí)終止。
[0012] 步驟1的具體過(guò)程為，選擇合適長(zhǎng)度的導(dǎo)頻序列，即導(dǎo)頻序列長(zhǎng)度大于發(fā)送天線數(shù) 目X多徑數(shù)，分析接收信號(hào)與導(dǎo)頻信號(hào)之間的關(guān)系，選擇若干組接收信號(hào)進(jìn)行組合，得到相 應(yīng)的矩陣表達(dá)式，進(jìn)行LS信道估計(jì)。
[0013] 步驟2的具體過(guò)程為，均衡器利用估計(jì)出的信道信息進(jìn)行均衡，得到外部軟信息， 經(jīng)過(guò)解交織，送至解碼器，解碼器將均衡器來(lái)的外部軟信息轉(zhuǎn)化為先驗(yàn)信息作為輸入，進(jìn)行 信道譯碼，得到關(guān)于已編碼比特的外部軟信息，依次經(jīng)過(guò)交織器、調(diào)制器后，得到關(guān)于已調(diào) 信號(hào)的先驗(yàn)軟信息，將其轉(zhuǎn)化為已調(diào)符號(hào)的均值、方差信息反饋給均衡器，同時(shí)依據(jù)已調(diào)信 號(hào)的先驗(yàn)軟信息，進(jìn)行判決，得到用于下一次的信道估計(jì)的已調(diào)信號(hào)。
[0014] 步驟3的具體過(guò)程為，設(shè)定化S代價(jià)函數(shù)，初始化化S遞推算法中的相關(guān)矩陣，并將 估計(jì)出的信道信息作為信道權(quán)值的初始值，選擇反饋的已調(diào)信號(hào)進(jìn)行遞推更新，得到新的 信道估計(jì)值。
[0015] 編碼MIMO系統(tǒng)是指采用具有軟信息的信道編碼器，經(jīng)交織后再進(jìn)行調(diào)制的系統(tǒng)。
[0016] 本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：本發(fā)明采用的編碼MIMO系統(tǒng)的快速迭代信道估計(jì)方 法，首先利用導(dǎo)頻序列設(shè)計(jì)線性LS信道估計(jì)，根據(jù)得到的信道信息進(jìn)行turbo均衡，經(jīng)交織、 調(diào)制，得到關(guān)于已調(diào)信號(hào)的先驗(yàn)軟信息，將其轉(zhuǎn)化為已調(diào)符號(hào)的均值、方差信息反饋至均衡 器；同時(shí)根據(jù)turbo均衡得到的已調(diào)信號(hào)的先驗(yàn)軟信息，對(duì)其進(jìn)行判決，獲得相應(yīng)的已調(diào)信 號(hào)，再將其反饋至信道估計(jì)器，選擇部分已調(diào)信號(hào)作為參考信號(hào)進(jìn)行化S遞推更新，得到新 的信道信息，進(jìn)行下一次的turbo均衡，再根據(jù)上一次更新后的信道信息W及反饋的數(shù)據(jù)進(jìn) 行化S更新，重復(fù)此過(guò)程，直到迭代過(guò)程結(jié)束;本發(fā)明利用簡(jiǎn)單的LS估計(jì)為W后的化S自適應(yīng) 信道估計(jì)選擇了較好的初始值，可W加快信道估計(jì)值收斂于準(zhǔn)確值的過(guò)程，同時(shí)簡(jiǎn)化了信 道估計(jì)算法，獲得了較好的系統(tǒng)性能。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本發(fā)明的流程圖。
[0018] 圖2為本發(fā)明適用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。W下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明 的技術(shù)方案，而不能W此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020] 如圖1所示，一種編碼MIMO系統(tǒng)的快速迭代信道估計(jì)方法，包括W下步驟：
[0021 ]步驟1，根據(jù)接收信號(hào)和導(dǎo)頻序列，對(duì)MIMO系統(tǒng)進(jìn)行LS(最小二乘)信道估計(jì)。
[0022] 選擇合適長(zhǎng)度的導(dǎo)頻序列，即導(dǎo)頻序列長(zhǎng)度大于發(fā)送天線數(shù)目X多徑數(shù)，分析接 收信號(hào)與導(dǎo)頻信號(hào)之間的關(guān)系，選擇若干組接收信號(hào)進(jìn)行組合，得到相應(yīng)的矩陣表達(dá)式，進(jìn) 行LS信道估計(jì)。
[0023] 接收信號(hào)的表達(dá)式為，
[0024]

[0025] 其中，每根發(fā)送天線至接收天線的信道均為L(zhǎng)徑的多徑信道，Hi為1徑的MrXMt的信 道矩陣
[0026]
[0027] IVh刃及巧乂巧甄，IVlr刃巧嘆乂巧甄，rk為k時(shí)亥IjMr根接收天線上的接收信號(hào)，hi, j(l) 表示從發(fā)送天線j到接收天線i的第I徑衰落信道，ri,k為k時(shí)刻第i根接收天線上的接收信 號(hào)，ie[l，Mr]，je[l，Mt]
為k-1時(shí)亥ijMt根發(fā)送天線上的 信號(hào)向量，Sj,k-i為k-1時(shí)刻第j根發(fā)送天線上的信號(hào)，
峨聲向 量，Vi,k為k時(shí)刻第i根接收天線上的噪聲；
[002引假設(shè)導(dǎo)頻序列長(zhǎng)度大于MtXL,取MtXL組接收信號(hào)組合成矩陣Y，
[0029] Y =冊(cè)+Z
[0033] 取k = l可得，LS信道估計(jì)為
[0034] 步驟2,基于估計(jì)出的信道信懇，反饋化Ao均衡恢復(fù)的已調(diào)信號(hào)。
[0035] 均衡器利用估計(jì)出的信道信息進(jìn)行均衡，得到外部軟信息，經(jīng)過(guò)解交織，送至解碼 器，解碼器將均衡器來(lái)的外部軟信息轉(zhuǎn)化為先驗(yàn)信息作為輸入，進(jìn)行信道譯碼，得到關(guān)于已 編碼比特的外部軟信息，依次經(jīng)過(guò)交織器、調(diào)制器后，得到關(guān)于已調(diào)信號(hào)的先驗(yàn)軟信息，將 其轉(zhuǎn)化為已調(diào)符號(hào)的均值、方差信息反饋給均衡器，同時(shí)依據(jù)已調(diào)信號(hào)的先驗(yàn)軟信息，進(jìn)行 判決，得到用于下一次的信道估計(jì)的已調(diào)信號(hào)。
[0036] 步驟3,利用已調(diào)信號(hào)作為已知信號(hào)，進(jìn)行化S(遞歸最小二乘）的遞推自適應(yīng)信道 估計(jì)。
[0037] 設(shè)定化S代價(jià)函數(shù)，初始化化S遞推算法中的相關(guān)矩陣，并將估計(jì)出的信道信息作 為信道權(quán)值的初始值，選擇n巧偶的口謂倍縣袖^軒迸地巧盛值至Ii呵的信道估計(jì)值。
[003引設(shè)定化S代價(jià)函I ^遺忘因子，ri,k為k時(shí) 刻第i根接收天線上的接收信號(hào)，
％發(fā)送信號(hào)向量，
與要估計(jì)的權(quán)值向量，M為遞 推過(guò)程中使用的數(shù)據(jù)量，設(shè)M=IO,使用遞推算法進(jìn)行化S自適應(yīng)信道估計(jì)W得到所有的Wi (i = l，...，Mr)。
[0039] 進(jìn)行遞推過(guò)程的初始化:Wi的初始值從中獲得，矩陣Pi的初始值設(shè)為Pi = I, I為 MtL X MtL的單位陣。
[0040] 遞推更新：
[0041] 八，更新4 = 4+1，計(jì)算誤差信^
[0042] Wi化-1)為k-1時(shí)刻的要估計(jì)的權(quán)值向量；
[0043] B，更新
[0044] Ki(k)^JkW勸I的墻游向吾-P;化-I時(shí)勸I的巧晚；
[0045] C，更蔚
[0046] Pi化)為k時(shí)刻的矩陣；
[0047] D，更新 Wi 化）=wi 化-1)+Ki 化）e 化）；
[0048] Wi化)為k時(shí)刻的要估計(jì)的權(quán)值向量。
[0049] 步驟4,利用估計(jì)出的信道信息，重復(fù)步驟2~3,直到達(dá)到選定的turbo均衡迭代次 數(shù)時(shí)終止。
[0050] 上述MIMO系統(tǒng)是指采用具有軟信息的信道編碼器，經(jīng)交織后再進(jìn)行調(diào)制的系統(tǒng)， 具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。發(fā)送端每根天線發(fā)送不同的信號(hào)(包括導(dǎo)頻信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)兩部分）， 分別經(jīng)過(guò)信道編碼、交織、調(diào)制過(guò)程送入信道，接收端利用導(dǎo)頻序列設(shè)計(jì)線性LS信道估計(jì)， 根據(jù)得到的信道信息進(jìn)行化rk)均衡，經(jīng)交織、調(diào)制，得到關(guān)于已調(diào)信號(hào)的先驗(yàn)軟信息，將其 轉(zhuǎn)化為已調(diào)符號(hào)的均值、方差信息反饋至均衡器；同時(shí)根據(jù)化rbo均衡得到的已調(diào)信號(hào)的先 驗(yàn)軟信息，進(jìn)行判決，獲得相應(yīng)的已調(diào)信號(hào)，再將其反饋至信道估計(jì)器，選擇部分已調(diào)信號(hào) 作為參考信號(hào)進(jìn)行化S遞推更新，得到新的信道信息，進(jìn)行下一次的化rbo均衡，再根據(jù)上一 次更新后的信道信息W及反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行化S更新，重復(fù)此過(guò)程，直到迭代過(guò)程結(jié)束。
[0051] 上述方法利用簡(jiǎn)單的LS估計(jì)為W后的化S自適應(yīng)信道估計(jì)選擇了較好的初始值， 可W加快信道估計(jì)值收斂于準(zhǔn)確值的過(guò)程，同時(shí)簡(jiǎn)化了信道估計(jì)算法，獲得了較好的系統(tǒng) 性能。
[0052] W上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可W做出若干改進(jìn)和變形，運(yùn)些改進(jìn)和變形 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種編碼ΜΙΜΟ系統(tǒng)的快速迭代信道估計(jì)方法，其特征在于:包括以下步驟， 步驟1，根據(jù)接收信號(hào)和導(dǎo)頻序列，對(duì)ΜΜ)系統(tǒng)進(jìn)行LS信道估計(jì)； 步驟2，基于估計(jì)出的信道信息，反饋turbo均衡恢復(fù)的已調(diào)信號(hào)； 步驟3，利用已調(diào)信號(hào)作為已知信號(hào)，進(jìn)行RLS的遞推自適應(yīng)信道估計(jì)； 步驟4,利用估計(jì)出的信道信息，重復(fù)步驟2~3,直到達(dá)到選定的turbo均衡迭代次數(shù)時(shí) 終止。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種編碼ΜΙΜΟ系統(tǒng)的快速迭代信道估計(jì)方法，其特征在于:步 驟1的具體過(guò)程為， 選擇合適長(zhǎng)度的導(dǎo)頻序列，即導(dǎo)頻序列長(zhǎng)度大于發(fā)送天線數(shù)目X多徑數(shù)，分析接收信 號(hào)與導(dǎo)頻信號(hào)之間的關(guān)系，選擇若干組接收信號(hào)進(jìn)行組合，得到相應(yīng)的矩陣表達(dá)式，進(jìn)行LS 信道估計(jì)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種編碼ΜΙΜΟ系統(tǒng)的快速迭代信道估計(jì)方法，其特征在于:步 驟2的具體過(guò)程為， 均衡器利用估計(jì)出的信道信息進(jìn)行均衡，得到外部軟信息，經(jīng)過(guò)解交織，送至解碼器， 解碼器將均衡器來(lái)的外部軟信息轉(zhuǎn)化為先驗(yàn)信息作為輸入，進(jìn)行信道譯碼，得到關(guān)于已編 碼比特的外部軟信息，依次經(jīng)過(guò)交織器、調(diào)制器后，得到關(guān)于已調(diào)信號(hào)的先驗(yàn)軟信息，將其 轉(zhuǎn)化為已調(diào)符號(hào)的均值、方差信息反饋給均衡器，同時(shí)依據(jù)已調(diào)信號(hào)的先驗(yàn)軟信息，進(jìn)行判 決，得到用于下一次的信道估計(jì)的已調(diào)信號(hào)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種編碼ΜΙΜΟ系統(tǒng)的快速迭代信道估計(jì)方法，其特征在于:步 驟3的具體過(guò)程為， 設(shè)定RLS代價(jià)函數(shù)，初始化RLS遞推算法中的相關(guān)矩陣，并將估計(jì)出的信道信息作為信 道權(quán)值的初始值，選擇幾組反饋的已調(diào)信號(hào)進(jìn)行遞推更新，得到新的信道估計(jì)值。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的一種編碼ΜΙΜΟ系統(tǒng)的快速迭代信道估計(jì)方法，其 特征在于:編碼ΜΜ0系統(tǒng)是指采用具有軟信息的信道編碼器，經(jīng)交織后再進(jìn)行調(diào)制的系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】H04L25/03GK105847193SQ201610158358
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日
【發(fā)明人】居美艷, 李岳衡, 譚國(guó)平, 李黎
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)