CN105007242B - 一种高速移动下块状导频的预测迭代信道估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种高速移动下块状导频的预测迭代信道估计方法。根据接收端接收到的信号矩阵以及导频时刻至前一时刻的信道估计矩阵，确定信道估计方程结构；依据复相关系数以及指数结构确定信道估计方程中的系数；将计算得到的信号解调为反映为二进制数据后，再经过映射成为解调信号，并由此更新信道估计值；计算该时刻下的残差及其归一化结果，与阈值比较，保证该方法在误差允许的范围内运行。该方法基于块状导频图样，具有良好的频率不敏感性，可以很好的解决高速移动下的多普勒频偏问题，结合预测迭代思想，使得该方法时间复杂度小，能够较好的应用在高速移动环境下。

Description

一种高速移动下块状导频的预测迭代信道估计方法

技术领域

本发明涉及无线信道估计，特别涉及高速移动下，基于大规模MIMO-OFDM系统块状导频图样的信道估计。

背景技术

随着我国高铁事业的快速发展，人们对高速移动通信业务的需求越来越高，对高速移动环境下的OFDM或MIMO-OFDM系统信道估计的研究显得尤为重要。当前信道估计方法主要分为三类，即基于导频的信道估计方法、半盲估计和盲估计。由于半盲估计和盲估计方法，计算时间复杂度大，收敛慢，因此不适用于高速移动环境下的信道估计。

基于导频的信道估计方法，针对导频的图样设计主要分为三类，即块状导频图样、梳状导频图样以及网状或二维散点状导频图样。基于块状的导频图样具有良好的频率不敏感性，基于梳状的导频图样具有良好的时间不敏感性，而基于网状或二维散点状的导频图样，能够节约一部分系统资源开销。

由于基于梳状的导频图样具有较好的时间不敏感性，因此可以解决高速移动环境下对时间的严格要求，但是，由于其对频率较为敏感，而在高速移动环境下的多径效应和多普勒频偏效应对信道产生了巨大的影响。由此现阶段诸多算法都致力于解决高速移动环境下的频偏问题，但带来了极大的计算复杂度，使得梳状导频图样不再具有足够的时间优势。而基于网状和二维散点状的导频图样由于在时间和频率上都较为敏感，因此不具有优势。

基于块状的导频图样，由于具有良好的频率不敏感特性，因此可以很好的克服多普勒频偏问题，而时间成为了其适用于高速移动环境的制约条件.

为解决这一问题，在此提出了一种高速移动下块状导频的预测迭代信道估计方法，将具有良好的抗多普勒频偏特性的块状导频图样拓展至高速移动环境下。

发明内容

发明目的：提出一种高速移动下块状导频的预测迭代信道估计方法，针对块状导频对时间敏感而导致其无法适应高速移动环境的问题，采用预测迭代的方法，使其对时间敏感性降低，而由于块状导频对频率不敏感，因此具有很好的克服多普勒频偏的效果。

为实现本发明的目的，其特征包括：

一种高速移动下块状导频的预测迭代信道估计方法，通过时刻k确定信道估计方程结构，根据归一化原则以及利用复相关系数结合指数结构，确定信道估计方程的系数，采用残差归一化方法，保证该算法在该条件下进行。

本发明的技术方案：

方法具体流程如附图1所示，根据接收端k时刻接收到的信号矩阵Y_o(k)以及导频时刻(0时刻)至k-1时刻的信道估计矩阵，确定k时刻的信道估计方程结构；利用复相关系数，依据指数结构以及通过归一化处理后，得到信道估计方程的权重；计算k时刻的残差，并作相应的归一化处理，并以此作为终止条件，保证该算法在误差允许范围内运用。

方法具体流程如下：

①初次得到导频数据，记为导频时刻(0时刻，见附图2)，此时，根据已知导频序列X_o(0)，接收到的导频序列Y_o(0)，得到导频时刻的估计信道H_o(0)。

②导频后一时刻，即1时刻，令此时的估计信道满足：

根据接收端接收的Y_o(1)，估计出此时的发送信号即：

③通过解调反映为二进制数据后，再经过映射成为解调信号X_i(1)，由此更新信道估计值：

④计算此时的残差

并对残差进行归一化处理

⑤导频第k时刻，即k时刻(k>1)，令此时的估计信道满足：

即：

其中，根据归一化条件，α_i满足：

⑥利用复相关系数确定α_i，α_i满足：

根据接收端接收的Y_o(k)，估计出此时的发送信号即：

⑦通过解调反映为二进制数据后，再经过映射成为解调信号X_i(k)，由此更新信道估计值：

⑧计算此时的残差

对残差进行归一化处理

⑨判断归一化残差是否满足：

其中，M为终止条件。

如果满足，则重复上述⑤～⑨步；如果不满足，则本次信道估计结束。

附图说明

图1一种高速移动下块状导频的预测迭代信道估计方法流程图；

图2导频图样时刻图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的事物或具有相同或类似功能的事物。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“导频时刻”、“k时刻”等表示时间的词语，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的方法或事物必须具有特定的时间和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“预测”、“估计”应做广义理解，例如，可以是天气预测或灾害预测，也可以是数据发展的预测，可以是直接估计，也可以通过中间媒介间接估计，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

一种高速移动下块状导频的预测迭代信道估计方法流程如附图1所示，具体如下：

开始；

步骤10，根据接收端k时刻接收到的信号矩阵Y_o(k)以及导频时刻(0时刻)至k-1时刻的信道估计矩阵，确定k时刻的信道估计方程结构；

步骤20，根据接收到的已知信息，确定k时刻信道估计方程中的参数，通过将计算得到的解调反映为二进制数据后，再经过映射成为解调信号X_i(k)，由此更新信道估计值

步骤40，判断比较归一化残差是否符合设定的阈值要求，即是否满足如果满足，重复步骤20，步骤30和步骤40；如果不满足，则本次信道估计结束。

在此说明书中，本发明已参照特定的实施实例做了描述。但是，很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (1)

1.一种高速移动下块状导频的预测迭代信道估计方法，其特征在于，包括：

S1，根据接收端k时刻接收到的信号矩阵Y_o(k)以及导频时刻(0时刻)至k-1时刻的信道估计矩阵，确定k时刻的信道估计方程结构；

S1-1，确定信道估计方程的变量个数，根据时刻k，确定信道估计方程的自变量个数为k-1，因变量个数为1；

S1-2，确定信道估计方程的结构，根据信道估计方程的变量个数，确定信道估计方程结构为：

即：

S2，根据S1中的已知信息，确定k时刻信道估计方程中的参数；

S2-1，根据信息的归一化原则，确定其k时刻下信道估计方程中的参数α_i满足：

S2-2，利用复相关系数，确定影响第i个自变量H_o(i)的归一化权重α_i的因子c_i；

S2-3，根据新信息的作用大于旧信息的作用的原则，利用影响第i个自变量H_o(i)的归一化权重α_i的因子c_i以及指数结构，确定第i个自变量H_o(i)的归一化权重b_i；

S2-4，对权重采取归一化处理，得到影响第i个自变量H_o(i)的归一化权重α_i；

S3，对估计残差进行归一化处理，并将其作为终止条件，保证估计残差在误差规定范围内进行；

S3-1，残差的归一化处理，计算k时刻的残差：

残差的归一化处理为：

S3-2，终止条件，根据设置的终止条件M，要求估计残差在的条件下进行。