[发明专利]频率选择性衰落信道下MIMO-OFDM系统的发射天线数目估计方法

摘要

本发明公开了一种频率选择性衰落信道下MIMO-OFDM系统的发射天线数目估计方法，包括：(1)构造每个子载波的接收信号矩阵；(2)计算每个子载波的协方差矩阵；(3)对每个子载波对应的协方差矩阵做特征分解，利用迭代算法计算噪声方差的估计值集合，构造检测统计量；(4)求解判决门限值；(5)确定检测统计量属性；(6)确定发射天线数目。本发明的有益之处在于：求解判决门限值采用非渐进随机分析方法，在小规模样本数据条件下具有良好的收敛效果，确保估计的可靠性，大幅度提高了估计的实时性；估计噪声功率时采用迭代的方法，在小规模样本数条件下提高了估计的可靠性；判决门限值对有用信号功率的要求低，在小信噪比条件下具有更高的估计性能。

主权项

频率选择性衰落信道下MIMO‑OFDM系统的发射天线数目估计方法，其特征在于，该估计方法使用的系统模型包括一个发射机、一个接收机和一个侦听机，其中，发射机的天线数目为N_t，侦听机的天线数目为N_r，N_r>N_t，发送信号采用OFDM调制方式，每一帧OFDM的子载波数为N，该估计方法包括以下步骤：(1)构造每个子载波的接收信号矩阵：对时域接收信号进行OFDM解调，取出接收天线上第l帧OFDM符号的第i个子载波构造N_r×L维接收信号矩阵Y_i，其中，L为接收OFDM符号帧数，1≤l≤L，1≤i≤N；(2)计算每个子载波的接收信号协方差矩阵当L>N_r时，接收信号协方差矩阵为：当L≤N_r时，接收信号协方差矩阵为：(3)构造检测统计量：3a、对每个子载波对应的协方差矩阵进行特征分解，并将分解得到的特征值按降序排列：其中，λ_k,i表示按照降序排列的第k个特征值，1≤k≤N_r；3b、对于第i个子载波，根据特征值集合{λ_k,i|k＝1,2,...,N_r}和终止条件利用迭代算法计算噪声方差的估计值集合3c、对于第i个子载波，通过噪声方差估计值对特征值λ_k,i进行归一化处理得到相对应的随机变量U(k,i)；3d、构造检测统计量U_k：$U_k=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}U(k,i);$(4)求解判决门限值γ_k：${\mathrm{\γ}}_k=F^{-1}(1-P_{\mathrm{fa}}){\mathrm{\ϵ}}_{L,N_r-k}+{\mathrm{\μ}}_{L,N_r-k},$其中，F^‑1(1‑P_fa)表示第二类Tracy‑Widom分布的逆累积分布函数，P_fa表示预先设定的虚警概率，${\mathrm{\μ}}_{L,N_r-k}={\left(\sqrt{\frac{N_r-k}{L}+1}\right)}^2,$${\mathrm{\ϵ}}_{L,N_r-k}=\frac{1}{L^{2/3}}\left(\sqrt{\frac{N_r-k}{L}+1}\right){\left(\sqrt{\frac{L}{N_r-k}+1}\right)}^{1/3};$(5)确定检测统计量属性：如果检测统计量U_k大于判决门限γ_k，则将检测统计量U_k判定为信号统计量；如果检测统计量U_k小于判决门限γ_k，则将对应检测统计量U_k判定为噪声统计量；(6)确定MIMO系统发射天线数目：确定信号统计量的数目，并将该数目作为MIMO‑OFDM系统发射天线数目的估计值。