[發明專利]一種MIMO中繼系統中聯合信號檢測與信道的估計方法

在審

• 申請號: 201710623716.0
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN107294885A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 仲濤;王俊峰;周紅明;刀學龍;張蘋珍;王蕊
• 申請（專利權）人: 玉溪師范學院
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L25/03;H04B7/0413
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 夏艷

技術領域

本發明屬于MIMO中繼系統技術領域，尤其涉及一種MIMO中繼系統中聯合信號檢測與信道的估計方法。

背景技術

MIMO中繼技術能擴大網絡覆蓋面，克服陰影效應，提高通信系統的有效性和可靠性成為當前的無線通信領域的一個研究熱點。對于MIMO中繼系統，中繼通常采用放大轉發(AF)，解碼轉發(DF)和壓縮轉發(CF)三種策略，其中AF策略由于實現簡單而得到了廣泛的使用。當前已有大量有關MIMO中繼的研究如中繼信道容量分析，最優功率分配和二元性分析等，這些研究都是在假設已知精確的CSI條件下進行的。但是在實際通信中，信道的CSI是未知的，需要被估計。傳統的信道估計方法通常采用發送導頻信號的方式來獲取CSI，但是當信道狀態變換較快時，需要頻繁地發送導頻信號對信道進行估計。導頻信號的頻繁發送需要占用相當一部分的頻譜資源，因而降低了系統的頻譜效率。PARAFAC模型的3個維度可與通信中的空域、時域和碼域相結合，無需信道和編碼矩陣等具體信息，就能實現信息符號的檢測。因此，PARAFAC模型已得到相關學者的廣泛關注和研究。已有研究表明PARAFAC建模技術應用于MIMO中繼系統也能有效地估計信道，利用信源發送信道訓練序列的方式，在信宿端對接收信號進行處理，并構造PARAGAC模型，并擬合該模型，從而實現信源至中繼信道和中繼至信宿信道的聯合估計。采用信源發射1次信道訓練的方法，并設計了一種低復雜度的算法。與基于最小二乘的信道估計方法相比，都需要較少信道訓練序列；仍然需要發送信道訓練序列，并沒有充分發揮PARAFAC模型的優點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種MIMO中繼系統中聯合信號檢測與信道的估計方法，旨在解決采用信源發射1次信道訓練的方法，仍然需要發送信道訓練序列，并沒有充分發揮PARAFAC模型的優點。

本發明是這樣實現的，一種MIMO中繼系統中聯合信號檢測與信道的估計方法，這種方法能夠在不增加傳輸帶寬的條件下成倍地提高無線信道的信道容量,因此被認為是下一代移動通信系統4G的關鍵技術之一。所述MIMO中繼系統中聯合信號檢測與信道的估計方法采用ALS算法對所構造的PARAFAC模型進行擬合；接收端已知擴展碼矩陣C，C為范德蒙矩陣；對于兩個未知加載矩陣，每一步更新其中一個矩陣，用已估計的矩陣作為待估矩陣的初始值，依次交替迭代更新直至收斂，得：

其中，和分別表示H_(SRD)和X的估計值，||·||_F表示Frobenius范數。

進一步，所述ALS算法的實現步驟如下：

步驟一，隨機初始化矩陣設δ(0)＝∞，i＝1；

步驟二，利用按照式更新矩陣X；

步驟三，利用按照式更新矩陣H_(SRD)；

步驟四，計算

步驟五，若|δ(i-1)-δ(i)|/δ(i)≤10^-6，則迭代結束；否則另i＝i+1，程序調至步驟二；

其中，i表示迭代次數，由于矩陣C已知，估計矩陣與原矩陣H_(SRD)、X之間只存在尺度模糊，該尺度模糊可以通過標準化的方式消除；此時，所估計的信號

進一步，所述MIMO中繼系統中聯合信號檢測與信道的估計方法利用KRST與編碼對信源端的發送信號進行編碼，信源發送的信息符號矩陣為其中每一個信息符號向量為s_n滿足功率限制條件采用對每一信息符號向量s_n進行編碼，然后對編碼后的信號Ξs_n進行對角化，可得信號最后對信號后乘擴展碼矩陣獲得時間分集，信源的發送信號矩陣表示為：

U＝diag(Ξs_n)C；

于第n個信息符號向量，信宿的接收信號為：

其中為組合信道矩陣，為噪聲矩陣，表示對角化操作，即取括號中矩陣的第n行元素置于對所得矩陣的對角線上，所得矩陣的其他位置元素都為0。

進一步，所述PARAFAC模型為：