[发明专利]一种MIMO信号的协方差矩阵估计方法

权利要求书

1.一种MIMO信号的协方差矩阵估计方法，所述方法包括以下步骤： 

1）基于接收端获取的MIMO信号的观测样本计算出样本自相关函数； 

2）利用所述样本自相关函数，构造一个低复杂度的半定规划SDP问题，利用半定规划SDP求解工具求得该问题的最优解； 

3）利用SDP问题的最优解求得MIMO信号自相关函数的估计值R； 

4）利用MIMO信号自相关函数的估计值R求得MIMO信号在各频率分量上协方差矩阵的估计值Σ(ω)。 

2.根据权利要求1所述的MIMO信号的协方差矩阵估计方法，其特征在于，所述步骤1）的详细步骤为：首先在接收端获取MIMO信号在时域上的连续N点观测样本，其中每个s_n都是N_r×1的列向量，表示在时刻n，N_r根接收天线上的接收信号，对于给定的阶数L，其中L一般不超过无线信道的最大延迟扩展，计算该MIMO信号在时域中的样本自相关函数，其中的计算表达式为： 

其中(·)^H表示取共轭转置。 

3.根据权利要求1所述的MIMO信号的协方差矩阵估计方法，其特征在于，所述步骤2）的详细步骤为：利用步骤1）中得到的样本 自相关函数，构造如下半定规划SDP问题： 

其中 

tr(·)表示取迹，(·)^-1表示求逆，(·)^T表示取转置，Λ为待优化的变量，其是N_rL×N_r的矩阵，Λ_n是Λ的子块，每个Λ_n都是N_r×N_r的方阵，为步骤1）中计算得到的样本自相关函数，W为固定的参数矩阵，其中 与分别表示N_r维与(L-1)N_r维单位矩阵，矩阵A≥0表示A应为半正定矩阵，利用SDP工具求得上述SDP问题中Λ的最优值。 

4.根据权利要求1所述的MIMO信号的协方差矩阵估计方法，其特征在于，所述步骤3）的详细步骤为：利用步骤2）中得到的最优解计算MIMO信号自相关函数的估计值R，表达式为： 

其中为步骤1）中计算得到的样本自相关函数，W为固定的参数矩阵。 

5.根据权利要求1所述的MIMO信号的协方差矩阵估计方法，其 特征在于，所述步骤4）的详细步骤为：利用步骤3）中求得的自相关函数估计值R，计算MIMO信号在各频率分量上的协方差矩阵估计值，表达式为： 

其中Σ(ω)表示该MIMO信号在频率ω上协方差矩阵的估计值，每个R_n来自R的子块，具体形式为，其中每个R_n都是N_r×N_r的方阵。 

6.根据权利要求3所述的MIMO信号的协方差矩阵估计方法，其特征在于，还有另外一种等价的半定规划SDP问题，其形式为： 

其中Z为N_r×N_r的方阵，t为实数，Λ、Z与t全部是待优化的变量，为步骤1）中计算得到的样本自相关函数，W为固定的参数矩阵，表示W的平方根，即，表示对求逆，利用SDP工具求得上述SDP问题中Λ的最优值。