CN101072063A - 应用于多输入多输出系统的导频起始位置估计的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于多输入多输出系统的导频起始位置估计的方法，其包括步骤：多输入多输出系统的接收机预存一组理想导频符号；多输入多输出系统的发送机发射包括理想导频在内的符号序列；多输入多输出系统的接收机接收发射机发射的符号序列；在接收符号预定的导频范围内，以导频长度的接收符号、理想导频为输入获取代价函数值；在所得代价函数值中查找最佳代价函数值，其对应的导频长度的范围内的符号即为接收符号的导频，此接收符号的导频的第一个符号在整个接收符号序列中的位置即为导频起始位置。本发明方法由于利用了理想导频的正交性进行导频起始位置估计，采用了较为简单的代价函数实现，具有算法复杂度低，估计准确度高，方便工程实现的优点。

Description

应用于多输入多输出系统的导频起始位置估计的方法

技术领域

本发明涉及一种无线传输的方法，尤其涉及的是一种应用于多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，以下简称MIMO)数字无线通讯系统中的导频起始位置估计的方法。

背景技术

MIMO技术是无线通信领域智能天线技术的重大突破，它通过在不同天线上同时发射相互独立的信号，即空间复用技术，充分利用了空间信道的弥散特性，在不增加带宽的情况下成倍地提高了通信系统的容量和频谱利用率。

在数字无线通讯领域中，导频起始位置估计是常用的信号处理方法之一。基站和移动台之间，通常利用导频信息进行信道估计，但在进行信道估计前，需要知道接收信号中导频的起始位置。如果导频起始位置估计不准确，会造成信道估计有一定的偏差，继而影响解调性能，影响通信质量。

MIMO技术在带来通信系统容量和频谱利用率提高等优点的同时，还同时带来了信道的复杂性，增加了接收机进行导频起始位置估计的难度，这是因为，多输入多输出系统与传统无线通信系统相比，它引入了空间复用技术，即在不同天线上同时发射相互独立的信号。

由于通信信道对各相互独立的信号的影响不同，同时这些相互独立的信号经信道传输后混叠在一起被多输入多输出接收机接收，因此多输入多输出接收机需要在各信道的空间响应随机变化的条件下，利用混合接收信号找出导频起始位置，但是现有技术对导频起始位置估计尚无公开。

因此，现有技术还有待于继续发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于多输入多输出系统的导频起始位置估计方法，利用理想导频的正交性进行导频起始位置估计，对多输入多输出系统提供一种导频起始位置的估计方法。

为达到以上目的，本发明提供的一种导频起始位置估计的方法，其包括步骤：

A、多输入多输出系统的接收机预存一组理想导频符号；

B、多输入多输出系统的发送机发射包括理想导频在内的符号序列；

C、多输入多输出系统的接收机接收发射机发射的符号序列；

D、在接收符号预定的导频范围内，以导频长度的接收符号、理想导频为输入获取代价函数值；

E、在所得代价函数值中查找最佳代价函数值，其对应的导频长度的范围内的符号即为接收符号的导频，此接收符号的导频的第一个符号在整个接收符号序列中的位置即为导频起始位置。

所述的方法，其中，具体还包括：设接收机接收的信号矢量为r，且r＝{r₁，r₂，...，r_L}，其中r每一元素的下标L表示接收符号的时间顺序，某一元素r_i＝{r_1，i；r_2，i；...；r_N，i}，i为1到L的自然数，N表示接收天线的最大个数；设接收机预存的理想导频为s，且s＝{s_1，1，s_1，2，...s_1，m；s_2，1，s_2，2，...s_2，m；...；s_N，1，s_N，2，...s_N，m}，其中s每一元素的下标中，m表示理想导频的时间顺序且m≤L。

所述的方法，其中，所述步骤D、E所用的代价函数为 $\underset{i}{\max }\left(\underset{\mathrm{ch}}{\max c}\mathrm{\Σ}\right||r*{s_{\mathrm{ch}}}^{\′}|\left|\right),$ 或 $\underset{i}{\max }\left(\underset{\mathrm{ch}}{\max }\mathrm{\Σ}{\left|\right|r*{s_{\mathrm{ch}}}^{\′}\left|\right|}^2\right),$ 其中符号“*”表示“矩阵乘”，“s_ch′”表示某个天线的理想导频s的共轭转置，“‖‖”表示求向量的模，“∑”表示求和，“²”表示求平方，i的取值范围在接收符号序列预定的导频范围内。

所述的方法，其中，所述步骤E中查找代价函数值的最大值，其对应的导频长度的范围内的符号即为接收符号的导频，此接收符号的导频的第一个符号在整个接收符号序列中的位置即为导频起始位置。

本发明所提供的一种应用于多输入多输出系统的导频起始位置估计的方法，由于利用理想导频的正交性进行导频起始位置估计，采用了较为简单的代价函数实现，具有算法复杂度低，估计准确度高，方便工程实现的优点。

附图说明

图1为本发明应用于多输入多输出系统的导频起始位置估计的方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图，将对本发明的较佳实施例进行较为详细的说明。

本发明的应用于多输入多输出系统的导频起始位置估计的方法，如图1所示的，其包括：

开始101；

第一步102，MIMO系统的接收机预存一组理想导频符号；

第二步103，MIMO系统的发送机发射包括理想导频在内的符号序列；

第三步104，MIMO系统的接收机接收发射机发射的符号序列；

第四步105，在接收符号预定的导频范围内，以导频长度的接收符号、理想导频为输入获取代价函数值；

第五步106，在所得代价函数值中查找最佳代价函数值，其对应的导频长度的范围内的符号即为接收符号的导频，此接收符号的导频的第一个符号在整个接收符号序列中的位置即为导频起始位置；

结束107。

本发明所述方法中，可以假设接收机接收的信号矢量为r，且r＝{r₁，r₂，...，r_L}，其中r每一元素的下标L表示接收符号的时间顺序，r_i＝{r_1，i；r_2，i；...；r_N，i}，i为1到L的自然数，N表示接收天线的最大个数；设接收机预存的理想导频为s，且s＝s_1，1，s_1，2，...s_1，m；s_2，1，s_2，2，...s_2，m；...；s_N，1，s_N，2，...s_N，m}，其中s每一元素的下标，N表示接收天线的最大个数，m表示理想导频的时间顺序且m≤L。

由于理想导频是正交的，具有良好的自相关性和互相关性，每个天线对应不同的理想导频，且经过复杂的MIMO信道后还能保持这种自相关性和互相关性。

此时所述步骤第四步，  第五部所用的代价函数可以为 $\underset{i}{\max }\left(\underset{\mathrm{ch}}{\max }\mathrm{\Σ}\right||r*{s_{\mathrm{ch}}}^{\′}|\left|\right),$ 也可以为 $\underset{i}{\max }\left(\underset{\mathrm{ch}}{\max }\mathrm{\Σ}\right||r*{s_{\mathrm{ch}}}^{\′}|{|}^2),$ 但并不限于这两种。其中符号“*”表示“矩阵乘”，即参与运算的两个矩阵相乘，“s_ch′”表示某个天线的理想导频s的共轭转置，“‖‖”表示求向量的模，“∑”表示求和，“²”表示求平方，i的取值范围在接收符号序列预定的导频范围内，这对于从事相关领域的技术人员很容易理解，因此不再过多赘述。

在所述步骤第五步中查找代价函数值的最大值，其对应的导频长度的范围内的符号即为接收符号的导频，此接收符号的导频的第一个符号在整个接收符号序列中的位置即为导频起始位置。

本发明的较佳实施例可以采用：4根发射天线，4根接收天线，即4*4MIMO系统；π/4DQPSK调制方式；接收机预存的理想导频为s，长度为16个符号，具有良好的自相关性和互相关性，即s＝{s_1，1，s_1，2，...，s_4，16}；发射机每次发射长度为120个符号的序列，理想导频位于发射符号序列的最前列；接收机接收的信号矢量为r＝{r_1，1，r_1，2，...，r_4，120}；导频起始位置的搜索范围为第1个符号到第25个符号；步骤4采用代价函数 $\underset{i}{\max }\left(\underset{\mathrm{ch}}{\max }\mathrm{\Σ}{\left|\right|r*{s_{\mathrm{ch}}}^{\′}\left|\right|}^2\right)$ 进行，可获得10个代价函数值；然后在这10个代价函数值中找出最大的值，其对应的符号在接收符号中的位置即为导频起始位置。

本发明的上述应用于多输入多输出系统的导频起始位置估计的方法，其具有以下优点：

第一，本发明所公开的导频起始位置估计方法，利用理想导频良好的自相关性和互相关性，可采用的代价函数计算简单，具有算法复杂度低，方便工程实现的特点。

第二，本发明所公开的的导频起始位置估计方法，在较小的范围内逐符号估计，具有估计准确度高的特点。

总之，采用本发明提供的方法实现导频起始位置估计，具有算法复杂度低，估计准确度高，方便工程实现的特点。

同时应当理解的是，本发明请求保护范围阐明于所附权利要求书中，而不能以说明书的上述描述做为限制，凡是在本发明的宗旨之内的显而易见的修改亦应归于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1、一种应用于多输入多输出系统的导频起始位置估计的方法，其包括步骤：

A、多输入多输出系统的接收机预存一组理想导频符号；

B、多输入多输出系统的发送机发射包括理想导频在内的符号序列；

C、多输入多输出系统的接收机接收发射机发射的符号序列；

D、在接收符号预定的导频范围内，以导频长度的接收符号、理想导频为输入获取代价函数值；

E、在所得代价函数值中查找最佳代价函数值，其对应的导频长度的范围内的符号即为接收符号的导频，此接收符号的导频的第一个符号在整个接收符号序列中的位置即为导频起始位置。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体还包括：设接收机接收的信号矢量为r，且r＝{r₁，r₂，...，r_L}，其中r每一元素的下标L表示接收符号的时间顺序，某一元素r_i＝{r_1，i；r_2，i；...；r_N，i}，i为1到L的自然数，N表示接收天线的最大个数；设接收机预存的理想导频为s，且s＝{s_1，1，s_1，2，...s_1，m；s_2，1，s_2，2，...s_2，m；...；s_N，1，s_N，2，...s_N，m}，其中s每一元素的下标中，m表示理想导频的时间顺序且m≤L。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤D、E所用的代价函数为 $\underset{i}{\max }\left(\underset{\mathrm{ch}}{\max }\mathrm{\Σ}\right||r*{s_{\mathrm{ch}}}^{\′}|\left|\right),$ 或 $\underset{i}{\max }\left(\underset{\mathrm{ch}}{\max }\mathrm{\Σ}{\left|\right|r*{s_{\mathrm{ch}}}^{\′}\left|\right|}^2\right),$ 其中符号“*”表示“矩阵乘”，“s_ch′”表示某个天线的理想导频s的共轭转置，“‖‖”表示求向量的模，“∑”表示求和，“²”表示求平方，i的取值范围在接收符号序列预定的导频范围内。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤E中查找代价函数值的最大值，其对应的导频长度的范围内的符号即为接收符号的导频，此接收符号的导频的第一个符号在整个接收符号序列中的位置即为导频起始位置。

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