[發明專利]一種60GHz毫米波通信系統下的信號檢測方法與裝置

有效

• 申請號: 201310007708.5
• 申請日: 2013-01-09
• 公開（公告）號: CN103117964B
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 李斌;孫夢巍;趙成林
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L1/00;H04L1/06
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 馬敬

1.一種信號檢測實現方法，能夠實現多徑信道非線性系統下的高性能信號檢測，其特征在于：充分考慮60GHz毫米波通信系統的非線性特性，利用新提出的動態狀態空間模型，實現對于信源信號和多徑信道增益的聯合估計；其中，所述新提出的動態狀態空間模型為：

x_k＝Fx_k-1+u_k,k＝1,2,....,；

y_k＝h^Hg(x_k)+v_k,k＝1,2,....,

x_k＝Fx_k-1+u_k,k＝1,2,....,稱為狀態方程，x_k表示k時刻狀態向量，x_k^H＝[x_k-L+1….x_k]_1×L，x_k稱為k時刻發射端隱藏狀態，x_k{A},k＝0,1,2,…,u_k^H＝[0 0…x_k]_1×L；F表示L×L階狀態轉移矩陣，

其中，所述L×L階狀態轉移矩陣為：

y_k＝h^Hg(x_k)+v_k,k＝1,2,....,稱為觀測方程，表示接收信號y_k與隱藏狀態x_k之間的映射關系；其中，g(.)表示非線性PA函數，g(.)的函數表達式為：

( G ( A ) = g A ( 1 + ( g A / A s a t ) 2 s ) 1 2 s ]]>

Ψ ( A ) = αA q 1 ( 1 + ( A / β ) q 2 ) ) ]]>

A和G(A)代表輸入和輸出的電壓幅值；線性增益g＝4.65；失真拐點平滑程度s＝0.81；輸出電壓幅度飽和值A_sat＝0.58V，上述Ψ(A)為輸入電壓幅值為A時產生的相位失真大小，單位為角度制；α,β,q₁,q₂的取值分別為2560,0.114,2.4,2.3；

利用泰勒級數一階展開思想，將線性化模型引入到粒子濾波重要性函數，根據所述重要性函數產生粒子；

其中，所述利用泰勒級數一階展開思想，將線性化模型引入到粒子濾波重要性函數，根據所述重要性函數產生粒子，包括：

將y_k＝h^Hg(x_k)+v_k,k＝1,2,....,在x_k＝x_k^*處進行一階展開，如下式所示：

y k = h H g ( x k * ) + h H [ ∂ g ( x k ) ∂ x k | x k = x k * ( x k - x k * ) ] + v k ]]>

其中，x⁽ⁱ⁾表示之前時刻生成的粒子，用前一時刻更新的信道均值統計量代替實際h，即有h等于

上述可用如下形式表達：

y k = h ^ k - 1 H g ( x k * ) + h ^ k - 1 H [ ∂ g ( x k ) ∂ x k | x k = x k * ( x k - x k * ) ] + v k ; ]]>

將多徑信道更新均值寫作

上述可用如下形式表達：

y k = Σ l = 1 L - 1 h ^ l , k - 1 g ( x k - l ( i ) ) + h ^ 0 , k - 1 g ( x k * ) + h ^ 0 , k - 1 [ ∂ g ( x k ) ∂ x k | x k = x k * ( x k - x k * ) ] + v k , ]]>

其中，x_k服從高斯分布，x_k的重要性函數可寫作如下形式：

π ( x k | x 0 : k - 1 ( i ) , y 0 : k , h ^ k - 1 ) = Δ p ( x k | x 0 : k - 1 ( i ) , y 0 : k , h ^ k - 1 ) ~ N ( m * , Σ * ) , ]]>

其中，高斯分布的方差和期望分別為：

Σ * - 1 = 1 σ 2 × [ ∂ g ( x k ) ∂ x k | x k = x k * ] H ∂ g ( x k ) ∂ x k | x k = x k * ]]>

m * = Σ * σ 2 × [ ∂ g ( x k ) ∂ x k | x k = x k * ] H × [ y k - Σ l = 1 L - 1 h ^ l , k - 1 g ( x k - l ( i ) ) - h ^ 0 , k - 1 g ( x k * ) + h ^ 0 , k - 1 ∂ g ( x k ) ∂ x k | x k = x k * x k * ] ]]>

根據所述重要性函數產生k時刻總數為P的離散粒子{x_k⁽ⁱ⁾}；

根據似然函數更新所述粒子的權重，其中，所述粒子的權重為：

w k ( i ) = w k - 1 ( i ) × p ( y k | x k - 1 ( i ) , h ^ k - 1 ) = w k - 1 ( i ) × p ( y k | x k ( i ) , h ^ k - 1 ) p ( x k ( i ) | x k - 1 ( i ) ) ∝ w k - 1 ( i ) × p ( y k | x k ( i ) , h ^ k - 1 ) ]]>

將所述權重進行歸一化重采樣，其中，所述歸一化重采樣的公式為：

基于最大似然準則對k時刻發射碼元進行判決，具體計算公式如下：

x ^ k = m a x a j ∈ A p ( x k = a j | x 0 : k - 1 ( i ) , y 0 : k ) ]]>

更新估計信道，其中，所述估計信道的更新公式為：

p ( h | x 0 : k , y 0 : k ) ~ N ( h ^ k , Σ ^ k k ) ]]>

其中，和分別表示在k時刻更新的信道期望和方差；

其中，

Σ ^ k = Σ ^ k - 1 - Σ ^ k - 1 g ( x ^ k ) [ g ( x ^ k ) ] H Σ ^ k - 1 [ g ( x ^ k ) ] H Σ ^ k - 1 g ( x ^ k ) + σ 2 . ]]>