一種編碼mimo系統的快速迭代信道估計方法
【專利摘要】本發明公開了一種編碼MIMO系統的快速迭代信道估計方法，包括以下步驟，步驟1，根據接收信號和導頻序列，對MIMO系統進行LS信道估計；步驟2，基于估計出的信道信息，反饋turbo均衡恢復的已調信號；步驟3，利用已調信號作為已知信號，進行RLS的遞推自適應信道估計；步驟4，利用估計出的信道信息，重復步驟2～3，直到達到選定的turbo均衡迭代次數時終止。本發明利用簡單的LS估計為以后的RLS自適應信道估計選擇了較好的初始值，可以加快信道估計值收斂于準確值的過程，同時簡化了信道估計算法，獲得了較好的系統性能。
【專利說明】
-種編碼MI MO系統的快速迭代信道估計方法
技術領域
[0001] 本發明設及一種編碼MIMO系統的快速迭代信道估計方法，屬于無線通信技術領 域。
【背景技術】
[0002] 隨著移動通信及互聯網技術的迅猛發展，未來無線通信系統不僅要求提供高的通 信速率，還要求提供各種高質量的通信業務。為了獲得高傳輸速率，MIMO技術一經提出就吸 引了研究者的廣泛關注，已成為一種重要的物理層傳輸技術。
[0003] 另一方面，為了獲得可靠的傳輸數據，需要接收機采用各種信號處理技術準確估 計傳輸數據。傳統通信系統把信道均衡和信道譯碼分開來單獨考慮，處理起來比較簡單，但 實際上，運兩者之間是有內在聯系的，基于迭代思想的化rk)均衡聯合考慮均衡和信道譯碼 運兩個本質上有關聯的部分，將均衡、交織器和信道譯碼看成一個串行級聯的化Ao碼，將 軟信息在均衡器和信道譯碼器之間迭代傳遞，很好地提高了恢復信號的性能。
[0004] 在MIMO系統中，只要采用能提供軟信息的信道編碼，比如，卷積碼，turbo碼，LDPC 碼等，在接收端同樣可W運用turk)均衡技術。turbo均衡技術的一個前提條件是已知信道 信息。如何獲取準確的信道信息，則依賴于信道估計技術。已有研究有的直接采用化S算法， 迭代更新時間較長;有的則采用較復雜的Kalman非線性估計器。
【發明內容】
[0005] 為了解決上述技術問題，本發明提供了一種編碼MIMO系統的快速迭代信道估計方 法。
[0006] 為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：
[0007] -種編碼MIMO系統的快速迭代信道估計方法，包括W下步驟，
[000引步驟1，根據接收信號和導頻序列，對MIMO系統進行LS信道估計；
[0009] 步驟2,基于估計出的信道信息，反饋化Ao均衡恢復的已調信號；
[0010] 步驟3,利用已調信號作為已知信號，進行化S的遞推自適應信道估計；
[0011] 步驟4,利用估計出的信道信息，重復步驟2~3,直到達到選定的turbo均衡迭代次 數時終止。
[0012] 步驟1的具體過程為，選擇合適長度的導頻序列，即導頻序列長度大于發送天線數 目X多徑數，分析接收信號與導頻信號之間的關系，選擇若干組接收信號進行組合，得到相 應的矩陣表達式，進行LS信道估計。
[0013] 步驟2的具體過程為，均衡器利用估計出的信道信息進行均衡，得到外部軟信息， 經過解交織，送至解碼器，解碼器將均衡器來的外部軟信息轉化為先驗信息作為輸入，進行 信道譯碼，得到關于已編碼比特的外部軟信息，依次經過交織器、調制器后，得到關于已調 信號的先驗軟信息，將其轉化為已調符號的均值、方差信息反饋給均衡器，同時依據已調信 號的先驗軟信息，進行判決，得到用于下一次的信道估計的已調信號。
[0014] 步驟3的具體過程為，設定化S代價函數，初始化化S遞推算法中的相關矩陣，并將 估計出的信道信息作為信道權值的初始值，選擇反饋的已調信號進行遞推更新，得到新的 信道估計值。
[0015] 編碼MIMO系統是指采用具有軟信息的信道編碼器，經交織后再進行調制的系統。
[0016] 本發明所達到的有益效果：本發明采用的編碼MIMO系統的快速迭代信道估計方 法，首先利用導頻序列設計線性LS信道估計，根據得到的信道信息進行turbo均衡，經交織、 調制，得到關于已調信號的先驗軟信息，將其轉化為已調符號的均值、方差信息反饋至均衡 器；同時根據turbo均衡得到的已調信號的先驗軟信息，對其進行判決，獲得相應的已調信 號，再將其反饋至信道估計器，選擇部分已調信號作為參考信號進行化S遞推更新，得到新 的信道信息，進行下一次的turbo均衡，再根據上一次更新后的信道信息W及反饋的數據進 行化S更新，重復此過程，直到迭代過程結束;本發明利用簡單的LS估計為W后的化S自適應 信道估計選擇了較好的初始值，可W加快信道估計值收斂于準確值的過程，同時簡化了信 道估計算法，獲得了較好的系統性能。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發明的流程圖。
[0018] 圖2為本發明適用系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖對本發明作進一步描述。W下實施例僅用于更加清楚地說明本發明 的技術方案，而不能W此來限制本發明的保護范圍。
[0020] 如圖1所示，一種編碼MIMO系統的快速迭代信道估計方法，包括W下步驟：
[0021 ]步驟1，根據接收信號和導頻序列，對MIMO系統進行LS(最小二乘)信道估計。
[0022] 選擇合適長度的導頻序列，即導頻序列長度大于發送天線數目X多徑數，分析接 收信號與導頻信號之間的關系，選擇若干組接收信號進行組合，得到相應的矩陣表達式，進 行LS信道估計。
[0023] 接收信號的表達式為，
[0024]
[0025] 其中，每根發送天線至接收天線的信道均為L徑的多徑信道，Hi為1徑的MrXMt的信 道矩陣
[0026]
[0027] IVh刃及巧乂巧甄，IVlr刃巧嘆乂巧甄，rk為k時亥IjMr根接收天線上的接收信號，hi, j(l) 表示從發送天線j到接收天線i的第I徑衰落信道，ri,k為k時刻第i根接收天線上的接收信 號，ie[l，Mr]，je[l，Mt]
為k-1時亥ijMt根發送天線上的 信號向量，Sj,k-i為k-1時刻第j根發送天線上的信號，
峨聲向 量，Vi,k為k時刻第i根接收天線上的噪聲；
[002引假設導頻序列長度大于MtXL,取MtXL組接收信號組合成矩陣Y，
[0029] Y =冊+Z
[0033] 取k = l可得，LS信道估計為
[0034] 步驟2,基于估計出的信道信懇，反饋化Ao均衡恢復的已調信號。
[0035] 均衡器利用估計出的信道信息進行均衡，得到外部軟信息，經過解交織，送至解碼 器，解碼器將均衡器來的外部軟信息轉化為先驗信息作為輸入，進行信道譯碼，得到關于已 編碼比特的外部軟信息，依次經過交織器、調制器后，得到關于已調信號的先驗軟信息，將 其轉化為已調符號的均值、方差信息反饋給均衡器，同時依據已調信號的先驗軟信息，進行 判決，得到用于下一次的信道估計的已調信號。
[0036] 步驟3,利用已調信號作為已知信號，進行化S(遞歸最小二乘）的遞推自適應信道 估計。
[0037] 設定化S代價函數，初始化化S遞推算法中的相關矩陣，并將估計出的信道信息作 為信道權值的初始值，選擇n巧偶的口謂倍縣袖^軒迸地巧盛值至Ii呵的信道估計值。
[003引設定化S代價函I ^遺忘因子，ri,k為k時 刻第i根接收天線上的接收信號，
％發送信號向量，
與要估計的權值向量，M為遞 推過程中使用的數據量，設M=IO,使用遞推算法進行化S自適應信道估計W得到所有的Wi (i = l，...，Mr)。
[0039] 進行遞推過程的初始化:Wi的初始值從中獲得，矩陣Pi的初始值設為Pi = I, I為 MtL X MtL的單位陣。
[0040] 遞推更新：
[0041] 八，更新4 = 4+1，計算誤差信^
[0042] Wi化-1)為k-1時刻的要估計的權值向量；
[0043] B，更新
[0044] Ki(k)^JkW勸I的墻游向吾-P;化-I時勸I的巧晚；
[0045] C，更蔚
[0046] Pi化)為k時刻的矩陣；
[0047] D，更新 Wi 化）=wi 化-1)+Ki 化）e 化）；
[0048] Wi化)為k時刻的要估計的權值向量。
[0049] 步驟4,利用估計出的信道信息，重復步驟2~3,直到達到選定的turbo均衡迭代次 數時終止。
[0050] 上述MIMO系統是指采用具有軟信息的信道編碼器，經交織后再進行調制的系統， 具體結構如圖2所示。發送端每根天線發送不同的信號(包括導頻信號和數據信號兩部分）， 分別經過信道編碼、交織、調制過程送入信道，接收端利用導頻序列設計線性LS信道估計， 根據得到的信道信息進行化rk)均衡，經交織、調制，得到關于已調信號的先驗軟信息，將其 轉化為已調符號的均值、方差信息反饋至均衡器；同時根據化rbo均衡得到的已調信號的先 驗軟信息，進行判決，獲得相應的已調信號，再將其反饋至信道估計器，選擇部分已調信號 作為參考信號進行化S遞推更新，得到新的信道信息，進行下一次的化rbo均衡，再根據上一 次更新后的信道信息W及反饋的數據進行化S更新，重復此過程，直到迭代過程結束。
[0051] 上述方法利用簡單的LS估計為W后的化S自適應信道估計選擇了較好的初始值， 可W加快信道估計值收斂于準確值的過程，同時簡化了信道估計算法，獲得了較好的系統 性能。
[0052] W上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可W做出若干改進和變形，運些改進和變形 也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種編碼ΜΙΜΟ系統的快速迭代信道估計方法，其特征在于:包括以下步驟， 步驟1，根據接收信號和導頻序列，對ΜΜ)系統進行LS信道估計； 步驟2，基于估計出的信道信息，反饋turbo均衡恢復的已調信號； 步驟3，利用已調信號作為已知信號，進行RLS的遞推自適應信道估計； 步驟4,利用估計出的信道信息，重復步驟2~3,直到達到選定的turbo均衡迭代次數時 終止。2. 根據權利要求1所述的一種編碼ΜΙΜΟ系統的快速迭代信道估計方法，其特征在于:步 驟1的具體過程為， 選擇合適長度的導頻序列，即導頻序列長度大于發送天線數目X多徑數，分析接收信 號與導頻信號之間的關系，選擇若干組接收信號進行組合，得到相應的矩陣表達式，進行LS 信道估計。3. 根據權利要求1所述的一種編碼ΜΙΜΟ系統的快速迭代信道估計方法，其特征在于:步 驟2的具體過程為， 均衡器利用估計出的信道信息進行均衡，得到外部軟信息，經過解交織，送至解碼器， 解碼器將均衡器來的外部軟信息轉化為先驗信息作為輸入，進行信道譯碼，得到關于已編 碼比特的外部軟信息，依次經過交織器、調制器后，得到關于已調信號的先驗軟信息，將其 轉化為已調符號的均值、方差信息反饋給均衡器，同時依據已調信號的先驗軟信息，進行判 決，得到用于下一次的信道估計的已調信號。4. 根據權利要求1所述的一種編碼ΜΙΜΟ系統的快速迭代信道估計方法，其特征在于:步 驟3的具體過程為， 設定RLS代價函數，初始化RLS遞推算法中的相關矩陣，并將估計出的信道信息作為信 道權值的初始值，選擇幾組反饋的已調信號進行遞推更新，得到新的信道估計值。5. 根據權利要求1-4任意一項所述的一種編碼ΜΙΜΟ系統的快速迭代信道估計方法，其 特征在于:編碼ΜΜ0系統是指采用具有軟信息的信道編碼器，經交織后再進行調制的系統。
【文檔編號】H04L25/03GK105847193SQ201610158358
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月18日
【發明人】居美艷, 李岳衡, 譚國平, 李黎
【申請人】河海大學