[发明专利]一种瑞利信道最大多普勒频移估计方法

说明书

本发明涉及一种瑞利信道最大多普勒频移估计方法，包括：采集接收信号序列，构造接收信号矩阵；对矩阵进行奇异值分解，计算矩阵的能量谱；估计接收信号序列信噪比；确定接收信号序列的重构阶次；重构接收信号序列；判断重构后的接收信号序列噪声带宽和最大多普勒频移的估计值是否满足不等式关系，如若不满足则增加接收信号序列重构阶次并重复步骤(5)、(6)直至重构后的接收信号序列噪声带宽和最大多普勒频移满足不等式关系。本发明通过增加重构信号的阶次去寻找最佳的噪声带宽使噪声带宽和最大多普勒频移满足所给的不等式，解决在含噪声信号下瑞利信道最大多普勒频移的估计问题，实现瑞利信道最大多普勒频移在给定误差内的准确估计。

技术领域

本发明涉及无线信道技术领域，尤其是一种瑞利信道最大多普勒频移估计方法。

背景技术

无线信道目前作为一种高速的通信媒介其特征参数提取存在着巨大的挑战，无线信道特征参数的提取对通信系统的功率控制、资源分配都具有着重要的意义。无线信道易受到噪声和其他信道因素的影响，使无线信道特征参数的提取成为一个难题，尤其由于移动终端的动态变化导致的信道参数随时间产生改变，无线信道的时变性、复杂性成为制约无线信道特征参数提取的重大课题之一。

信号在无线通信信道传输时，当终端和发射机处于相对移动的状态下，接收信号在频域内具有明显的频移特性。接收信号的最大多普勒频移对通信系统移动终端速度的描述和系统资源分配都起着重要的作用。因此，实时、准确的估计信道的最大多普勒频移显得十分重要。最大多普勒频移的估计常用的方法有最大似然法、相关函数法等，这些方法计算复杂度高，抗噪性能差，难以保证接收信号在存在噪声情况下最大多普勒频移的准确估计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用奇异值分解来保留完整信号的特征的同时，使估计的最大多普勒频移和噪声带宽的比值满足所给定的误差要求，解决了在瑞利信道中接收信号在含噪声的情况下最大多普勒频移的估计问题的瑞利信道最大多普勒频移估计方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种瑞利信道最大多普勒频移估计方法，该方法包括下列顺序的步骤：

(1)在瑞利信道中，采集移动终端信号N点长的接收信号序列r(n),n＝1,2…,N，N为信号序列的长度，生成一个行数为a、列数为b的矩阵A_a×b；

(2)对矩阵A_a×b进行奇异值分解A_a×b＝UΛV^H，其中H为矩阵的转置，Λ＝diag{σ₁,σ₂,…,σ_r}为对角矩阵，U、V为列向量相互正交的矩阵，且分解得到的正奇异值满足σ₁≥σ₂≥…≥σ_iσ_i+1…≥σ_r0，计算Λ矩阵在阶次i，1≤i≤r的能量谱：其中r为正奇异值的个数；

(3)估计接收信号序列r(n)的信噪比γ；

(4)确定接收信号序列r(n)的重构矩阵阶次j：取在满足条件下的最小j值作为重构矩阵的阶次；

(5)保留前j个奇异值，构建新的对角矩阵得到新的接收信号序列矩阵：对矩阵反对角线取算数平均得到重构后的接收信号序列

其中l＝max(1,n-a+1),s＝min(b,n)，a为矩阵A_a×b的行数，b为矩阵A_a×b的列数；

(6)估计重构后的接收信号序列r～(n)的噪声带宽2B₀和最大多普勒频移的估计值若2B₀与的关系满足则真实的最大多普勒频移否则逐渐增加j值，重复步骤(5)、(6)。

在所述步骤(1)中，a×b维矩阵A_a×b的生成方式如下：