專利名稱：一種基于mimo-ofdm相關(guān)信道的去耦合預測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用信道空間，頻率和時間的相關(guān)性進行
MIM0-0FDM的信道預測方法。
背景技術(shù)：
正交頻分復用(OFDM)是高速數(shù)據(jù)接入技術(shù)的一種常用的調(diào)制方法，比如地面數(shù)字視頻廣播(DVB-T) [I]和超三代(B3G)無線通信系統(tǒng)[2]?，F(xiàn)在很多高性能OFDM傳輸方案，比如自適應多用戶資源分配[3]和預編碼[4]，要求發(fā)送端知道當前信道狀態(tài)信息(CSI)。在頻分復用系統(tǒng)中(FDD)，CSI只能通過接收端信道估計然后反饋給發(fā)送端。然而在高速移動環(huán)境中，信道變化很快，發(fā)送端通過信道反饋得到的CSI由于反饋延時的原因而過 時，這將給系統(tǒng)帶來很大的性能損失[5]。一種有效的克服信道時延的方法是信道預測。在OFDM系統(tǒng)中，已有文獻指出利用頻率間的相關(guān)特性可以有效的改善信道預測性能[7]。在單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)中，考慮頻率和時間相關(guān)性的兩維信道預測算法已有研究[5] [6]。為了進一步提高通信傳輸速率而不增加信號帶寬，多輸入多輸出(MIMO)被引進通信系統(tǒng)。在MMO系統(tǒng)中，如果天線之間沒有相關(guān)性，信道預測時可以直接用SISO的信道預測方法，而沒有必要考慮其它天線的信號。然而當天線之間具有相關(guān)性時，考慮空間相關(guān)性改善信道預測的性能是有必要的[7]。綜上所述，同時利用空間和頻率相關(guān)特性可以對預測性能有較大的改善。然而，雖然已有文章對僅僅利用空時相關(guān)和時頻相關(guān)性的信道預測算法已有研究，但是沒有文獻對同時考慮空間，時間和頻率相關(guān)性的信道預測算法進行研究。文獻[5]中提出了一種考慮時間和頻率相關(guān)性的信道預測算法，但是它只考慮了SISO的場景。文獻[8]提出了一種利用空間和時間相關(guān)性的信道預測算法，它只考慮了單載波的場景，忽略了頻率相關(guān)性。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種新的考慮空間，頻率和時間相關(guān)性的MIM0-0FDM的信道預測方法，該方法利用信道間，頻率間相關(guān)性提供的信息，使其在無線時變環(huán)境下保持魯棒性強，精度高，計算復雜度比較低等特點。本發(fā)明首先分析了信道相關(guān)函數(shù)可以去耦合寫成僅和時間、頻率、空間有關(guān)的相關(guān)函數(shù)之積?；谙嚓P(guān)函數(shù)去耦合的性質(zhì)，本發(fā)明提出了一種有效利用空間、頻率、時間相關(guān)特性并且保持低復雜度的信道預測算法。本發(fā)明提出的預測算法分三步，每步經(jīng)過一個一維信道濾波器，分別考慮時間、頻率和空間。第一步的濾波器只考慮時間相關(guān)性，第二步的濾波器考慮頻率相關(guān)特性，第三部考慮空間相關(guān)特性。本發(fā)明方法在降低計算復雜度的同時有效的提高了預測性能。下面對本方法進行介紹。
首先介紹OFDM系統(tǒng)和信道預測模型。考慮一個MIM0-0FDM系統(tǒng)，發(fā)送端M根天線，接收端N根天線，K個子載波[12]。在發(fā)送端，第m根發(fā)送天線，第i個發(fā)送符號，第k個子載波的發(fā)送符號AM通過離散傅立葉逆變換(IFFT)變到時域。然后添上循環(huán)前綴(CP)。在接收端，移除CP，再通過傅立葉變換(FFT)變換到頻域上。假設(shè)接收端理想同步,第η根天線的接收符號Yn (i, k)可以表示成
權(quán)利要求
1. 一種基于MIMO-OFDM相關(guān)信道的去耦合預測方法，其特征在于具體步驟如下 (1)發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)中按照協(xié)議插入導頻； (2)根據(jù)插入的導頻，在接收端的導頻點利用最小二乘法LS進行信道估計，得到頻域的信道系數(shù)； (3)建立AR模型，將上述步驟(2)得到的頻域信道系數(shù)通過“去耦合預測器”計算，對信道系數(shù)進行預測； 其中，步驟(3)中所述“去耦合預測器”的計算方法如下 Ca)首先通過時域濾波器，只考慮時間相關(guān)性，時域濾波系數(shù)為W,，預測的信道系數(shù)/U·、M+ ,如式(23) 詩n,m (j + P, k)f = WiHjjjm (%kY( 23 ) 其中U ‘ / 表不第i個信號，第k個子載波 求得其濾波系數(shù)》'為Wi =r_(H_ +^IT1(24) ^siso表示I時間自相關(guān)矩陣。
計算得到均方誤差為 MSEf = Rs(O) — r3jw(R3i3i, + β21)'1TiiJ ·(25) 其中Ed 是βχβ時間自相關(guān)矩陣，它的元素為(20)I— = Ir/mrtipT；), (OytHp +Q- WJ ·(21) (b)讓經(jīng)過時域濾波器的數(shù)據(jù)再經(jīng)過一個頻域濾波器，頻域濾波系數(shù)為^，預測的信道系數(shù)A如式(26)舜辱(i + P，k'}f = wf 這罪(i + Phr，(26) 其中Hs,*, (!+ ) = ΦΧ}Κ (!' + P, fci)i + P，hh...貨》JH ￠!+2 , ) }](27) 根據(jù)正交性原則，得到胃/的解為
全文摘要
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于MIMO-OFDM相關(guān)信道的信道預測方法。本發(fā)明首先分析了信道相關(guān)函數(shù)可以去耦合寫成時間、頻率、相關(guān)性有關(guān)的獨立函數(shù)之間，然后該方法利用AR模型建模，分三步經(jīng)過三個濾波器，三個濾波器分別考慮時間、頻率、空間相關(guān)特性。從仿真可以得出，有效的利用頻率和空間相關(guān)性可以改善預測性能。本發(fā)明方法在降低計算復雜度的同時有效的提高了預測性能。
文檔編號H04L25/02GK102891816SQ20121041123
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者劉莉紅, 馮輝, 胡波, 楊濤 申請人:復旦大學