[發(fā)明專利]基于ARIMA濾波器的SAGE信道參數(shù)估計方法

有效

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• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN111600665B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王威;姜蘇英;侯俊;劉鑫一;張旭;賈愛琳;暢田田
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學(xué)
• 主分類號: H04B17/309
• 分類號: H04B17/309;H04B17/364;H04B17/391;H04W24/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發(fā)明公開了一種基于ARIMA濾波器的SAGE信道參數(shù)估計方法，包括以下步驟：信道參數(shù)初始化；初始化漫散射分量的ARIMA濾波器，使用測量數(shù)據(jù)減去初始化時估計得到的可視距分量和強反射/散射分量，從而對漫散射分量進(jìn)行初始化；建立漫散射分量的ARIMA模型；基于漫散射分量的ARIMA模型，設(shè)計ARIMA濾波器；采用基于ARIMA濾波器的SAGE信道估計方法依次計算每條路徑的參數(shù)，使用ARIMA濾波器對測量信號進(jìn)行濾波處理，使用SAGE算法基于濾波后的信號進(jìn)行迭代優(yōu)化，估計每條路徑的信道參數(shù)，對ARIMA濾波器的參數(shù)也進(jìn)行更新，估計漫散射分量，仿真結(jié)果表明與傳統(tǒng)的SAGE算法相比，在真實電波傳播環(huán)境下本發(fā)明方法可以更準(zhǔn)確的估計出可視距分量、強反射分量以及漫散射分量的信道參數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于ARIMA濾波器的SAGE信道參數(shù)估計方法。

背景技術(shù)

由于無線信道具有動態(tài)特性，因此無線傳輸環(huán)境中信道參數(shù)時刻變化。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，人們對無線通信質(zhì)量的要求越來越高。為了提高無線信道的通信質(zhì)量，保證信號有效傳輸，我們需要對信道參數(shù)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的估計，因此對高效精確的信道參數(shù)估計方法進(jìn)行研究具有重要的意義。

近年來，為了對入射平面波的信道參數(shù)如：復(fù)振幅、時延、入射角、離開角、多普勒頻率等進(jìn)行估計，有很多高精度的參數(shù)估計方法不斷提出，如：ESPRIT，MUSIC，Capon的最小方差法，空間交替期望最大化(Space Alternating Generalized Expectation,SAGE)等。其中，SAGE算法是一種高效的迭代算法，該算法目前應(yīng)用較為廣泛。該算法可將多維的估計問題分解為多個一維的估計問題，能夠聯(lián)合的估計出多個多徑信號的各個參數(shù)且不局限于收發(fā)天線的陣列結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)有的方法大多數(shù)都是直接使用SAGE算法或改進(jìn)SAGE算法對測量信號的可視距(LOS)分量和強反射分量的路徑參數(shù)進(jìn)行估計，但是由于原始的測量信號中含有很多漫散射分量，這些漫散射分量會對信號參數(shù)估計產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致SAGE算法有時無法達(dá)到全局最優(yōu)，不能得到準(zhǔn)確信道參數(shù)。針對該問題，文獻(xiàn)[A.T.Jost,W.Wang,D.Shutin,andF.Antreich,“Using an autoregressive model for DMC,”in 2012 6th EuropeanConference on Antennas and Propagation(EUCAP),March 2012,pp.3504–3508]提出將AR與SAGE算法相結(jié)合提高SAGE算法信道估計結(jié)果。該文獻(xiàn)利用直接利用AR模型建立漫散射分量的模型，但是估計的可視距分量、強反射分量及漫散射分量不夠準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種基于ARIMA濾波器的SAGE信道參數(shù)估計方法，采用ARIMA來建立漫散射分量的模型，而且基于該模型建立ARIMA濾波器。利用ARIMA濾波器可以從測量信號中過濾掉漫散射分量，剩余信號多為強反射分量，這樣可以更準(zhǔn)確的估計出強反射分量的信道參數(shù)，從而實現(xiàn)信道參數(shù)的更優(yōu)估計。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：基于ARIMA濾波器的SAGE信道參數(shù)估計，包括以下步驟：

S1，初始化所有路徑的信道參數(shù)，具體包括每條路徑的時延和復(fù)振幅；

S2，基于S1初始化的信道參數(shù)，計算初始漫散射分量，并基于所述初始漫散射分量，建立漫散射分量的ARIMA模型，基于漫散射分量的ARIMA模型，建立ARIMA濾波器；

S3，基于S2所得ARIMA濾波器，對測量信號進(jìn)行濾波處理，然后使用SAGE算法基于濾波后的信號進(jìn)行迭代優(yōu)化，估計每條路徑的信道參數(shù)，每迭代一次，對ARIMA濾波器的參數(shù)也進(jìn)行更新；

S4，估計漫散射分量。

S2中，計算初始漫散射分量具體如下：