[发明专利]多天线移动信道特征参数的序列迭代联合估计方法

说明书

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多天线移动信道特征参数的序列迭代联合估计方法。

背景技术

在宽带移动通信系统中采用收发端配置多个天线的多天线技术即多输入多输出(MIMO)技术，可使有限带宽的无线通信显著地增加信道容量。在MIMO系统的接收端获取无线信道状态信息(CSI)，特别是获取信道的多径衰落、多径时延以及多普勒频率偏置这三类特征参数，不仅是达到理论容量的有效途径，也是进行相干解调、符号检测和解码的必要信息，还是MIMO系统预编码、天线选择、无线资源管理及调度等实施时的主要参照。但在MIMO系统接收端进行信道特征参数的获取相比于单天线系统要复杂得多。当MIMO系统的不同收发对间信道衰落、时延和频率偏置各不相同，特别是当今正广泛研究的通过分散在不同地点的无线终端组成的分布式多天线系统，如协作中继MIMO系统、协作多点发送/接收MIMO系统等来获得发送分集和接收分集增益并增加链路可靠性，同时将面临维数较高且信道特征参数耦合的接收信号，而从该接收信号中有效获取信道特征参数将有利于先进的MIMO接收机的设计。

如所周知，多天线信道是多径时变信道，当接收机带宽B和符号周期T_s一定时，其对小尺度衰落，每条主路径p可用信道衰落、频率偏置、时延三类特征参数{h_p，f_p，τ_p}的亚扩展函数来表征，其等同于若干个不可分辨的时延小于1/2B并且频率偏置小于1/2T_s的路径的和。在信道衰落和时延结合处理时即信道为复信道衰落时，信道的特征参数都呈现随机时变性，复信道衰落的实部和虚部为快时变参数，而频率偏置为慢时变参数。但是，现有多天线信道特征参数的获取技术还很少用时变参数的方法，往往采用将三类特征参数分别估计或两两估计的方法，而很少对三类特征参数联合估计的方法，与此同时，在获取方法和接收机性能上也还有待进一步改善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在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距离；或由于计算复杂度较高而导致难以实际应用的情况下，提供的一种多天线移动信道特征参数的序列迭代联合估计方法，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，使接收设备获得高精度的参数估计值，从而进行符号同步、频率同步和均衡。

本发明基于统计信号处理框架，将适用于时不变参数的蒙特卡洛期望最大化估计算法与粒子滤波方法相结合，将多参数的并行估计转变为序列串行迭代估计，显著减小了计算量，可快速得到较高精度的时变参数估计值。

本发明通过以下技术方案实现，首先进行初始化，包括确定各参数的初值和初值方差以及重要性粒子及其权重；其次计算参数的一步预测值和一步预测粒子；然后用一步预测值构造某个发送和接收天线对间的隐含信号；再利用隐含信号更新粒子的重要性权重，得到当前估计值；依次估计每个发送接收天线对间的无线信道特征参数，随时间更新递推估计。

本发明多天线移动信道特征参数的序列迭代联合估计方法，其特征对多个时变的复信道衰落和频率偏置，利用序贯的导频处接收信号构造分层的隐含信号，同时利用参数的随机动态模型，运用粒子滤波对多个时变的特征参数做联合递推估计。

以下对本发明多天线移动信道特征参数的序列迭代联合估计方法(步骤)作进一步说明：

A、进行多天线移动信道特征参数的初始化，包括确定复信道衰落的初值和初值方差，还包括确定对参数初始采样的重要性粒子的个数、重要性粒子的初值及其重要性权重；

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和参数粒子的预测值；

C、用接收天线导频处的接收信号和信道特征参数的随机动态模型，采用序列迭代估计方式的粒子滤波，估计每个发送接收天线对间的无线信道特征参数，包括构造隐含信号，利用隐含信号更新粒子的重要性权重，归一化粒子的重要性权重，得到当前估计值；获得参数估计值后，则利用已获得的估计值来构造隐含信号进而估计其他参数；对各参数的粒子进行重要性重采样；

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：