[發(fā)明專利]一種基于多用戶MIMO中繼系統(tǒng)的聯(lián)合信號檢測與信道估計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711068381.7
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107863998A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜建和;毛越兒;常睿
• 申請（專利權(quán)）人: 中國傳媒大學(xué)
• 主分類號: H04B7/0452
• 分類號: H04B7/0452;H04L25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及多用戶MIMO中繼系統(tǒng)的聯(lián)合信號檢測與信道估計方法

背景技術(shù)

隨著無線通信領(lǐng)域?qū)Ω咚俾蕯?shù)據(jù)傳輸和廣泛網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的需求，MIMO中繼技術(shù)得到了越來越多的關(guān)注。中繼系統(tǒng)可以分為非再生中繼(即放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼(AF))和再生中繼(即解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼(DF))。對于未來的無線標(biāo)準(zhǔn)，多輸入多輸出通信中的AF中繼系統(tǒng)由于在擴展覆蓋范圍和增加空間分集方面存在優(yōu)勢，成為一種很有前景的解決方案。除了中繼，部署多天線的節(jié)點有助于進一步提高可達到的數(shù)據(jù)傳輸速率。此外，應(yīng)用時域、空域、頻域和碼域等維數(shù)的多維信號處理技術(shù)有助于提高通信可靠性和提高數(shù)據(jù)傳輸速率。

針對點對點通信系統(tǒng)，已有方案設(shè)計了基于平行因子(PARAFAC)模型的多用戶接收機。多用戶接收機可以實現(xiàn)空間特征、信道增益和所有用戶發(fā)送的信息符號矩陣的聯(lián)合估計。為了提高估計精度，相關(guān)學(xué)者在已有研究基礎(chǔ)上針對兩跳中繼系統(tǒng)提出了二線性交替最小二乘法(BALS)。該BALS算法比最小二乘算法(LS)需要更少的數(shù)據(jù)塊。同時，已存在的Khatri-Rao時空編碼技術(shù)(KRST)因其具有設(shè)計滿速率和滿分集的空時碼的能力以及實現(xiàn)速率和分集的折中受到了廣泛的關(guān)注。

已有工作多針對于點對點通信系統(tǒng)進行研究，即針對點對點多用戶系統(tǒng)，利用PARAFAC模型進行信道估計和信號檢測。而針對PARAFAC模型應(yīng)用于多用戶中繼系統(tǒng)，尚未存在相關(guān)方面的研究。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種多用戶MIMO中繼系統(tǒng)中檢測出信息符號，并估計信道的方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的基于多用戶MIMO中繼系統(tǒng)的聯(lián)合信號檢測與信號估計方法包括：

對傳輸信息符號的矩陣進行KRST編碼；

多個用戶同時將信息發(fā)送至中繼；

中繼放大所接收的信號，并將放大后的信號轉(zhuǎn)發(fā)至信宿；

將信宿處接收的信號構(gòu)造為PARAFAC模型；

利用BALS算法檢測出信息符號矩陣，并估測出組合信道。

進一步地，對信息符號傳輸矩陣進行KRST編碼，具體包括：

將用戶編碼后的信號寫為：

其中，信息符號矩陣在為第K個用戶傳送的信息符號矩陣。

進一步地，多個用戶同時將信息發(fā)送至中繼，包括：

信號通過信源與中繼間的信道進行傳輸

中繼接收的信號為：

進一步地，中繼放大所接收的信號，并將放大后的信號轉(zhuǎn)發(fā)至信宿，包括：

中繼通過矩陣放大接收到的信號，并通過信道將信號傳輸給接收機。因此，接收到的信號矩陣可以表示為：

進一步地，將信宿處接收到的信號構(gòu)造為PARAFAC模型，包括：

信宿處所有接收的信號構(gòu)造成的矩陣以PARAFAC模型的切片形式表示為：

其他兩種形式可表示為：

Y⁽¹⁾＝(C^T⊙S)(H_cp)^T+V⁽¹⁾

Y⁽²⁾＝(H_cp⊙C^T)S^T+V⁽²⁾

進一步地，利用BALS算法檢測出信息符號矩陣，并估測出組合信道，包括：

對于兩個未知的加載矩陣，每一步更新一個矩陣，所估計出的矩陣作為下一步估計矩陣的初始值，迭代更新直到收斂，即有：

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，其主要優(yōu)點在于：本發(fā)明能同時檢測每個用戶發(fā)送的信息符號，并且實現(xiàn)復(fù)合信道的估計，提高了信息傳輸效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的聯(lián)合信道檢測與信道估計方法流程圖；

圖2為本發(fā)明的用戶數(shù)目為K的MIMO中繼信道系統(tǒng)示意圖；

圖3為本發(fā)明在不同用戶數(shù)目下的BER性能曲線圖；

圖4為本發(fā)明在不同用戶數(shù)目下的NMSE性能曲線圖；

圖5為本發(fā)明中信宿端的天線數(shù)目對信號檢測的影響曲線圖

具體實施方式

為使本發(fā)明的特點和優(yōu)勢更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。