專利名稱：信道估計方法、信號檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信4支術(shù)，尤其涉及應(yīng)用于空時分組碼(STBC, Space Time Block Coding)的信道估計技術(shù)及信號檢測技術(shù)。
背景技術(shù)：
空時分組碼可以在不犧牲帶寬的情況下實(shí)現(xiàn)發(fā)射分集，并獲得一定的分 集增益，還可以和多根接收天線相結(jié)合以降低多徑衰落的影響，達(dá)到多輸入 輸出(MIMO, Multiple-Input Multiple-Output)系統(tǒng)的容量?？諘r分組碼的性 能取決于信道估計的準(zhǔn)確性。如果采用導(dǎo)頻輔助的信道估計，則在信道快速 變化時需要插入很多導(dǎo)頻符號，既降低了帶寬效率，又增加了發(fā)射功率。而 卡爾曼信道估計方法可以減少導(dǎo)頻符號的數(shù)量，具有良好的性能。
2才艮發(fā)射天線、Ws #4妄收天線的Alamouti空時分組碼系統(tǒng)如圖1所示， 發(fā)射端包括空時編碼裝置(Space Time Encoder),接收端包括空時解碼裝置 (Space Time Decoder )、濾波裝置(Filter )、預(yù)測裝置(Prediction)和延遲裝 置(Delay )。
請繼續(xù)參見圖1,假設(shè)發(fā)送端在2"時刻的發(fā)送天線1、發(fā)送天線2上的發(fā) 射信號分別為l/V^(2")、 l/V^(2" + l),在2"+l時刻的發(fā)送天線1、發(fā)送天線
2上的發(fā)射信號分別為-l/V^'(2" + l)、 1/V5/(2w)，那么接收信號可表示為
r (2w) = l/V^ H (2w) (2") s (2w + l)了 + n (2")
r (2" +1) = l/V^ H (2w +1) [-/ (2" +1) / (2")了 + n (2w +1) 其中，r(")是"時刻的接收信號，維數(shù)為Wxl; H(")是"時刻的信道系數(shù) 矩陣，維數(shù)為A^x2,這里假設(shè)H(")為非相關(guān)瑞利平坦衰落信道矩陣；n(^為 相互獨(dú)立的均值為零、方差為《的加性復(fù)高斯白噪聲。
由于不同接收天線的信道系數(shù)相互獨(dú)立沒有相關(guān)性，2發(fā)多收系統(tǒng)的卡爾 曼信道估計方法與2發(fā)1收系統(tǒng)的信道估計方法一樣，只是增加了幾個同樣 功能的模塊，所以為了方便起見，這里只考慮2發(fā)1收的空時分組碼系統(tǒng)， 對于2發(fā)多收系統(tǒng)，可以將此過程應(yīng)用于每根接收天線來估計信道系數(shù)。
對于2發(fā)1收系統(tǒng)，令h(")-h(") 那么接收信號可重新表示為
5<formula>formula see original document page 6</formula>
下面結(jié)合圖1,對現(xiàn)有的卡爾曼信道估計方法和信號檢測方法進(jìn)行說明。 如圖2所示，包括
步驟S201:利用發(fā)送的已知序列初始化濾波裝置，獲得信道系數(shù)的初始值。
步驟S202:預(yù)測裝置利用前一時刻濾波裝置輸出的信道系數(shù)，預(yù)測當(dāng)前 時刻的信道系數(shù)。
步驟S203:空時解碼裝置利用預(yù)測裝置預(yù)測的信道系數(shù)對接收信號解碼。 步驟S204:濾波裝置利用空時解碼裝置輸出的解碼后的信號、預(yù)測裝置 預(yù)測的信道系數(shù)以及接收信號，獲得更精確的信道系數(shù)的估計值。 至此，卡爾曼信道估計方法結(jié)束。
繼續(xù)步驟S205:空時解碼裝置利用濾波裝置輸出的信道系數(shù)的估計值， 對接收信號進(jìn)行解碼，獲得更精確的發(fā)射信號。 至此，信號檢測過程結(jié)束。
下面具體介紹 一種信道估計方法和信號才全測方法。
有些資料(具體請參見"Space-Time Coding and Kalman Filtering for Time-Selective Fading Channels" ， IEEE Transactions on Communications, Vol.50， No.2, February 2002 )考慮到信道的時變特性，認(rèn)為2"時刻和2" + l時 刻的信道系數(shù)不相等，并應(yīng)用卡爾曼濾波跟蹤信道系數(shù)。
具體的，利用一階自回歸模型來建模信道系數(shù)M")的時變特性 /z(" = / /z("l) + v(A;)
其中，v("為均值為零、方差為一的復(fù)高斯噪聲，v("與A-l時刻的信道 系數(shù)/^A:-l)相互獨(dú)立。^i殳/z("為服從零均值、單位方差的復(fù)高斯分布，自相 關(guān)函數(shù)等于Jakes模型中的自相關(guān)函數(shù)
*(卜"]=<7。(2;^) 其中，r表示時間差，力為最大多譜勒頻率，J。(口)表示零階貝塞爾函數(shù)， 令r = {0,7;},根據(jù)式0] = /0(2兀_/>)可得到關(guān)于式 /^" = "/^-1) + <"的自相關(guān)函數(shù)的兩個方程其中，z;為一個發(fā)送符號時間長度，由此可得
〃^J。(2;r力7;)， crv2=l —〃2 對于2發(fā)1收的空時分組碼系統(tǒng)，可用如下狀態(tài)空間模型來表示 2w時刻
h(2n) = "h(2n-l) + v(2n) (1)
r(2n) = l/V^s(2n)h(2w) + w(2n) (2) 2" + l時刻
h(2w + l) = / h(2n) + v(2 + l) (3)
"2w + l) = l/V^s(2" + l)h(2w + l) + w(2w + l) ( 4 ) 其中，式(l)、式(3)分別為2",2" + l時刻的狀態(tài)方程，式(2)、式(4) 分另'J為 2",2" + l 時刻的觀ll量方程，h(2n卜[/ !(2") & (2")]7', s(2") = (2n) "2n +1)] ， s(2w +1) = (2n +1) / (2n)]。
這里用h(n I n-l)表示"時刻的預(yù)測信道系數(shù)，h(n I n)表示"時刻的濾波信道 系數(shù)，P("l"-l)表示n時刻的預(yù)測信道系數(shù)誤差的相關(guān)矩陣，P("W表示"時 刻的濾波信道系數(shù)誤差的相關(guān)矩陣，K"表示"時刻的卡爾曼增益矩陣， 2表 示復(fù)高斯白噪聲"(n)的方差，Q表示v(n)的協(xié)方差矩陣，分別為 五["(")-"*(")] = 0" 2,五[V(")'VH(")]:Q:o^21 ， I為2x2 6々單4立頭巨卩車。
基于上述條件，卡爾曼信道估計方法和信號檢測方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟如 圖3所示
步驟S301:預(yù)測2"、 2" + l的信道系數(shù)h(2nl2n-l)、 h(2n+l|2n-l)。 h(2n 12n-l) = / h(2n-l 12n-l)， h(2n+l 12n_l) = "2h(2n-l 12n-1)
P(2"|2"-l) = Q + / 2P(2"-l|2w-l)
其中，有關(guān)P的算式會在步驟S303中用到，但這里最好提前計算 P(2n|2n-1)。
步驟S302:利用預(yù)測信道系數(shù)h(2nl2n-1),h(2n+ll2n-l)對接收信號進(jìn)行解
碼，獲得發(fā)射信號為5(2")J(2" + 1),令
S(2w) = [^(2"p(2" + 1)]， S(2" + l) = [—f(2w + l) f (2w)]。
步驟S303:更新2"時刻的信道系數(shù)h(2nl2n)。 2"時刻的信道系數(shù)具體為h(2" I 2") = h(2" I 2"-l) + K2 ("2")-l/V^S(2")h(2w | 2"-1))
其中 K2 =l/V^P(2"|2" —1)SW(2")(1/2S(2")P(2"|2" —l)S"(2") + cr 2)_1
P(2" I 2w) = P (2w I 2w-1) _ l/V^K2 S(2")P (2w | 2 -1)
步驟S304:再次預(yù)測2"+l時刻的信道系數(shù)h(2n+l|2n)。 h(2n+l|2n) = 〃h(2n|2n)
P (2" +112w) = Q + "2P (2w I 2")
有關(guān)P的算式會在步驟S305中用到，但這里最好提前計算P(2n+ll2n)。
步驟S305:更新2"+l時刻的信道系數(shù)h(2n+ll2n+l)。 2w+l時刻的信道系數(shù)具體為
h (2" +11 2w +1) = h(2" +11 2w) + K2 +1 ^ (2w +1) - l/VIS(2" + l)h(2w +11 2w))
甘& K2"+i = l/* P (2" +11 2w)f (2" +1) (1/2S (2" +1) P (2" +112") Sw (2" +1) + cr 2)—1 其中, ，
P (2w +11 2w +1) = P (2w +11 2") - l/W K2 +1S(2" + l)P (2w +11 2")
步驟S306:利用更新后的信道系數(shù)h(2nl2n),h(2n+l 12n+l)再次對接收信號 進(jìn)行解碼，將解碼后的信號作為發(fā)射信號。
發(fā)明人在認(rèn)真分析現(xiàn)有技術(shù)后發(fā)現(xiàn)，上述卡爾曼信道估計方法和檢測方 法由于需要分別預(yù)測、更新2"時刻和2w + l時刻的信道系數(shù)，所以，每檢測一 次信號都需要進(jìn)行兩次卡爾曼信道估計，而且待估計的信道系數(shù)是二維的， 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度4艮高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例要解決的技術(shù)問題在于提供一種信道估計方法、信號檢測 方法及裝置，用以降低結(jié)合空時分組碼的卡爾曼信道估計和信號檢測的實(shí)現(xiàn) 復(fù)雜度。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種信道估計方法的實(shí)施例，在一個 碼元周期內(nèi)信道系數(shù)保持不變，包括獲得當(dāng)前時刻的預(yù)測的信道系數(shù)；根 據(jù)所述預(yù)測的信道系數(shù)，對接收信號進(jìn)行解碼，獲得發(fā)射信號；根據(jù)所述發(fā) 射信號和接收信號，獲得信道系數(shù)的估計值；以信道系數(shù)作為測量方程的目 標(biāo)值，并根據(jù)所述信道系數(shù)的估計值，更新當(dāng)前時刻的信道系數(shù)。
本發(fā)明提供一種信號檢測方法的實(shí)施例，在一個碼元周期內(nèi)信道系數(shù)保 持不變，包括獲得當(dāng)前時刻的預(yù)測的信道系數(shù)；根據(jù)所述預(yù)測的信道系數(shù)，對接收信號進(jìn)行解碼，獲得發(fā)射信號；根據(jù)所述發(fā)射信號和接收信號，獲得 信道系數(shù)的估計值；以信道系數(shù)作為測量方程的目標(biāo)值，并根據(jù)所述信道系 數(shù)的估計值，更新當(dāng)前時刻的信道系數(shù)；根據(jù)更新后的當(dāng)前時刻的信道系數(shù)， 對接收信號再次進(jìn)行解碼，獲得新的發(fā)射信號。
本發(fā)明提供一種信道估計裝置的實(shí)施例，在一個碼元周期內(nèi)信道系數(shù)保 持不變，包括預(yù)測裝置、濾波裝置及空時解碼裝置；所述預(yù)測裝置用于預(yù) 測當(dāng)前時刻的信道系數(shù)；所述空時解碼裝置用于根據(jù)所述預(yù)測裝置預(yù)測的信 道系數(shù)，對接收信號進(jìn)行解碼，獲得發(fā)射信號；所述濾波裝置用于根據(jù)所述 空時解碼裝置獲得的發(fā)射信號和接收信號，獲得信道系數(shù)的估計值，并以信 道系數(shù)作為測量方程的目標(biāo)值，再根據(jù)所述信道系數(shù)的估計值，更新當(dāng)前時 刻的信道系數(shù)。
本發(fā)明還提供一種信號檢測裝置的實(shí)施例，在一個碼元周期內(nèi)信道系數(shù) 保持不變，包括預(yù)測裝置、濾波裝置及空時解碼裝置；所述預(yù)測裝置用于 預(yù)測當(dāng)前時刻的信道系數(shù)；所述空時解碼裝置用于根據(jù)所述預(yù)測裝置預(yù)測的 信道系數(shù)，對接收信號進(jìn)行解碼，獲得發(fā)射信號；所述濾波裝置用于根據(jù)所 述空時解碼裝置獲得的發(fā)射信號和接收信號，獲得信道系數(shù)的估計值，并以 信道系數(shù)作為測量方程的目標(biāo)值，再根據(jù)所述信道系數(shù)的估計值，更新當(dāng)前 時刻的信道系數(shù)；所述空時解碼裝置獲得更新后的當(dāng)前時刻的信道系數(shù)后， 根據(jù)所述更新后的當(dāng)前時刻的信道系數(shù)，對接收信號再次進(jìn)行解碼，獲得新 的發(fā)射信號。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，由于一個碼元周期內(nèi)信道系數(shù)保持不變，所以2"時 刻和2 + 1時刻的信道系數(shù)是相同的，也就是說，只需要預(yù)測、更新2"時刻的 信道系數(shù)即可，無須再預(yù)測、更新2" + i時刻的信道系數(shù)。另外，本發(fā)明實(shí)施 例是使用一維的信道系數(shù)的估計值作為測量方程的，而現(xiàn)有的結(jié)合空時分組 碼的卡爾曼信道估計方法中的信道系數(shù)是二維的。由此可見，本發(fā)明實(shí)施例 確實(shí)降低了結(jié)合空時分組碼的卡爾曼信道估計和信號檢測的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。


圖1為現(xiàn)有的結(jié)合卡爾曼信道估計的Alamouti空時分組碼系統(tǒng)的示意
圖2為現(xiàn)有的結(jié)合了空時分組碼的卡爾曼信道估計方法和信號才企測方法的流程圖3為現(xiàn)有的結(jié)合了空時分組碼的卡爾曼信道估計方法和信號斥全測方法
的具體實(shí)現(xiàn)流程圖； '
圖4為本發(fā)明的結(jié)合了空時分組碼的卡爾曼信道估計方法和信號檢測方 法的流程圖5為本發(fā)明的一個應(yīng)用實(shí)施例的流程圖6為本發(fā)明實(shí)施例的一個仿真結(jié)果圖7為本發(fā)明實(shí)施例的另一個仿真結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式
下面對本發(fā)明的信道估計方法和信號檢測方法進(jìn)行具體說明。 本發(fā)明分別對現(xiàn)有的卡爾曼信道估計方法中的測量方程和狀態(tài)方程進(jìn)行 了改進(jìn)。
現(xiàn)有的卡爾曼信道估計方法以2"時刻和2w +1時刻的信道系數(shù)不相等為 前提，而在本發(fā)明的實(shí)施例中，以2n時刻和2" + l時刻的信道系數(shù)相等為前提， 即，/ (2") = /z(2" + l),其中，/z(2")為2w時刻的信道系it， /z(2w + l)為2" + l時刻 的信道系數(shù)。此時，2w時刻和2w + l時刻的接收信號都攜帶有信道信息，現(xiàn)有 的卡爾曼濾波估計方法^[艮難充分利用這兩個接收信號中的信道信息。不過， 在空時分組碼系統(tǒng)中，由于兩根天線的發(fā)射信號相互正交，假設(shè)空時解碼裝 置第 一次檢測的信號正確，那么可以采用很多種方式獲得當(dāng)前信道系數(shù)的初 始估計值。例如，采用最大似然(ML, Maximum Likelihood)估計可以得到 <formula>formula see original document page 10</formula>其中，<formula>formula see original document page 10</formula>為
空時解碼裝置第一次獲得的2w時刻和2" + l時刻的發(fā)射信號，r(2")為時刻的 接收信號，A(2")和&(2n)分別為第1根接收天線和第2根接收天線的信道系 數(shù)，w(2")和w(2w + l)分別為2w時刻和2" + l時刻的相互獨(dú)立的均ii為零、方差為《的加性復(fù)高斯白噪聲。
由于"(2")與"(2" +1)之間相互獨(dú)立，并且如果S(2")和S(2" +1)為M進(jìn)制調(diào) 相(MPSK)信號，則A(2")和^(2w)都服從均值為零、方差為^的復(fù)高斯分 布。
如果采用最小均方誤差(MMSE, Minimum Mean Square Error)估計，則 可以得到
^ (2")J = l/§ (2"廣r (2")/(l + ct)
+
A2 (2w)
本發(fā)明實(shí)施例采用動態(tài)模型來跟蹤信道系數(shù)的變化，其實(shí)質(zhì)是用 一個一 階自回歸模型來跟蹤信道系數(shù)在兩個相鄰時刻的差值，具體過程如下
+ = 1) + (〃-l)一-l) + v(A;) 定義一個新變量"("，令"(""〃-l)/z("-l),考慮到力和^的時變特性， 利用 一 階自回歸模型來跟蹤"("的變化， M(A:) = M(A:-1) + w(A:)
其中，M^"和v(^都為均值為零的高斯過程，W("的方差為W。在本發(fā) 明實(shí)施例中，利用粒子濾波器跟蹤/z(",并根據(jù)如下狀態(tài)空間模型及利用卡 爾曼濾波來跟蹤w(4:
豐卜豐-l) + w(" + v("
t/(A:) = w(A:_l) + w(A:)
需要說明的是，跟蹤性能的因素之一是一個比例因子乙5是關(guān)于0;的 函數(shù)，5的值越大，則當(dāng)前估計值的可信度越高。由于5的取值很難理論分析 得到，所以可以采用經(jīng)驗(yàn)值，并針對不同的信噪比取不同的值。
由于"("和""都是高斯變量，所以，"("+ ""仍然是一個高斯變量，
這里定義4"="("+""。
于是，可以用一階自回歸模型來跟蹤d(",具體用狀態(tài)空間模型表示為 其中，4"為均值為零、方差為《的復(fù)高斯變量。
本發(fā)明實(shí)施例采用如= +形式的測量方程，如
11d(" = c/&-1) + e("形式的狀態(tài)方程，并用序貫更新先驗(yàn)信息的序貫可信度最 大化(Sequential Evidence Maximization with Sequentially Updated Priors )方法 實(shí)時估計測量方程的參數(shù)《。具體的，狀態(tài)空間模型可表示為
狀態(tài)方程《(2")=《(2(" —+ (2")
測量方禾呈《(2") - & (2 (w -1))=《(2") + & (2")
其中，/表示發(fā)射天線序號，S(2")為信道的初始估計值，A,(2")代表測量 誤差，A(2w)服從均值為零、方差為《的高斯分布，e,(2")服從均值為零、方 差為0的復(fù)高斯分布，2"表示2w時刻。
現(xiàn)有的卡爾曼信道估計方法采用 一階自回歸模型作為狀態(tài)方程不能很好 的跟蹤信道在短時間內(nèi)的變化，并且還需要知道最大多譜勒頻率力。但是在 實(shí)際應(yīng)用中，需要估計力，而且力也可能隨著時間變化，所以，固定系數(shù)的 一階自回歸模型并不能很好的跟蹤信道系數(shù)。本發(fā)明實(shí)施例采用動態(tài)模型來 跟蹤信道系數(shù)的變化，就可以克服上述缺陷。
信道估計方法和信號檢測方法的實(shí)現(xiàn)步驟如圖4所示，包括
步驟S401:利用發(fā)送的已知序列初始化濾波裝置，獲得信道系數(shù)的初始 估計值。
步驟S402:預(yù)測裝置利用上一時刻濾波裝置輸出的信道系數(shù)，預(yù)測當(dāng)前 時刻的信道系數(shù)。
步驟S403:空時解碼裝置利用預(yù)測的信道系數(shù)對接收信號進(jìn)行解碼，得 到發(fā)射信號。
步驟S404:濾波裝置通過最大似然估計或者最小均方誤差估計的方式， 計算信道系數(shù)的估計值。
步驟S405:濾波裝置利用本發(fā)明實(shí)施例的上述測量方程和狀態(tài)方程濾波 當(dāng)前時刻的信道系數(shù)的估計值。
步驟S406:空時解碼裝置利用濾波后的信道系數(shù)，對接收信號進(jìn)行解碼， 獲得更精確的發(fā)射信號。
下面以2發(fā)1收空時分組碼系統(tǒng)為例，介紹本發(fā)明的一種應(yīng)用實(shí)施例。
發(fā)送端每隔r一/wen^/個符號插入一個導(dǎo)頻符號，這里的符號即為空時分 組碼，導(dǎo)頻符號表示為《、《。
在接收端，設(shè)定相鄰時刻信道系數(shù)差值的初始值《(010)、《(0|0),如果沒有先驗(yàn)信息，則可將《(0|0)、 ^(0|0)設(shè)置為0;設(shè)定相鄰時刻信道系數(shù)差值的 濾波誤差相關(guān)矩陣《(0|0)、 a(oio),由于程序?qū)Τ跏贾挡幻舾校砸话憧?br> 設(shè)為0.01到0.001之間；設(shè)定Q、込的初始值，同樣，由于程序?qū)Τ跏贾挡?敏感，所以一般可設(shè)為與a(oio)、尸2(0|0)同量級的值；設(shè)定序貫更新先驗(yàn)信 息的序貫可信度最大化方法實(shí)時估計《的窗口長度為TV ， 的取值不宜過大； 設(shè)置一個計數(shù)器Counter來確定何時更新Q、込，并將Counter的初始值設(shè)置 為0。
如圖5所示，應(yīng)用實(shí)施例的信號檢測方法包括
步驟S501:每隔r—/"fenw/個符號，通過導(dǎo)頻符號《、《，濾波裝置獲得 4言道系數(shù)的初始估iH直。
信道系數(shù)的初始估計值可以通過最大似然估計或者最小均方誤差估計的 方式獲得。
如果采用最小均方誤差估計的方式，則可以得到
/Z2(0|0)]r 二l/V^(S尸廣r(2")/(l + o""2),其中，SP =
7* 尸
下面的步驟S502-S506可以循環(huán)執(zhí)行。
步驟S502:預(yù)測裝置預(yù)測2"時刻的信道系數(shù)/z,(2" i 2("-1))。
由于本應(yīng)用實(shí)施例以兩個相鄰符號的信道系數(shù)相等為前提，即，2w時刻
的信道系數(shù)與2n + l時刻的信道系數(shù)相同，所以，預(yù)測裝置只需預(yù)測2"時刻的
信道系數(shù)即可。預(yù)測裝置可以根據(jù)2("-l)時刻的信道系數(shù)/z,.(2("-l)l2("-l))預(yù)
測2 時刻的信道系數(shù)/z,.(2" i 2(w-l))，具體如下
預(yù)觀'J的2"時刻的信道系數(shù)/z,(2"l2(w-1))具體為 /z,(2"|2("-l)),2("-l)|2("-l)) +《(2"|2("-l))
一^《(2"|2("-1))=《(2("—1)|2("-1)) ，
另外，為保證步驟S505使用《(2"12("-1)),這里還可以計算
f (2"|2("-1)) = 0+^ (2("-1)|2("-1)), " ，
'、、"''"；、〃，顯然，g(2(" —1)|2(" —1))是在2("-l)時
刻獲得的值，具體的，對于0時刻，可以為《(0|0)、 ？2(0|0)設(shè)置初始值。
步驟S503 :空時解碼裝置利用預(yù)測裝置預(yù)測的信道系數(shù) & (2" 12(" -1)),/^2" i 2(" -1》對接收信號進(jìn)行解碼，得到的發(fā)射信號為 ;(2")J(2w + l),令
13§(2")=
步驟S504:濾波裝置根據(jù)空時解碼裝置得到的發(fā)射信號，計算信道系數(shù) 的估計值。計算信道系數(shù)的估計值仍然可以通過最大似然估計或者最小均方 誤差估計的方式。
采用最大似然估計的方式為[4(2") &(2")]7 =l/V^(2")"r(2")
采用最小均方誤差估計的方式為 —4(2") &(2")]r =1/^(2") (2")/(1 + 0" 2)
步驟S505:濾波裝置通過濾波獲得2"時刻的信道系數(shù)/z,(2wl2w)。濾波裝 置可以根據(jù)計算的信道系數(shù)的估計值，得到2"時刻的信道系數(shù)&(2"I2")。具 體如下
濾波后的2w時刻的信道系數(shù)具體為 & (2w 12")=乜(2 (m _ 1) 12 (w —1)) +《(2m 12")
其中，《(2" 12")=《(2" 12(w —1)) + ^ (2")(S (2") —/z, (2" 12(" -l)))
《(2w)=《(2" 12 (" -1)) (f (2" 12 (" -1)) + o""2)—1
另外，為便于下一時刻預(yù)測信道系數(shù)，或者說，為便于下一次循環(huán)步驟 S501-506時，使用《(2"I2"),這里可以先計算 f (2w 12") = f (2" 12(w -1))-《(2") f (2" 12 (" —1))。
步驟S506:濾波裝置確定是否需要更新Q、込，如果需要，則采用序貫 更新先驗(yàn)信息的序貫可信度最大化方法更新。描述更新過程的程序具體如下CV w她r = TV — 1 For / = 1,2
五le, = 0]=《(2 (" -1) 12 (" - S (l + iV)(l + 2W) — 6備
*l2>4<|2,=o]
|附 |2-五[附，'.|0=0]
0 =
end = 0; ￡W For
= Cow她r +1;
步驟S507:空時解碼裝置利用濾波后的信道系數(shù)/^(2"l2"),&(2nl2")對接 收信號再次進(jìn)行解碼，得到新的發(fā)射信號。
本發(fā)明人除提供上述實(shí)施例外，還進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。仿真實(shí)驗(yàn)采用2發(fā)2 收的空時分組碼系統(tǒng)，8PSK調(diào)制方式，接收端使用迫零空時解碼裝置來檢測 發(fā)射信號。發(fā)送端每隔十個符號發(fā)送一個導(dǎo)頻符號，接收端首先利用導(dǎo)頻符 號獲得信道系數(shù)的最小均方誤差估計，然后利用空時解碼裝置^r測的發(fā)射信 號來跟蹤信道變化。
仿真1的歸一化多譜勒頻率為0.01,現(xiàn)有的卡爾曼信道估計的濾波誤差 相關(guān)矩陣P的初值設(shè)為O.OII, I為2x2的單位矩陣。本發(fā)明實(shí)施例將相鄰時刻 信道系數(shù)的差值的初始值《(0|0)、《(0|0)都設(shè)置為0,相鄰時刻信道系數(shù)的差 值的濾波誤差相關(guān)矩陣《(0|0)、戶2(0|0)都設(shè)置為0.01， 0、込的初始值都設(shè) 置為0.01,序貫更新先驗(yàn)信息的序貫可信度最大化方法實(shí)時估計《的窗口長 度7V為3。仿真結(jié)果如圖6所示。由圖6可知，本發(fā)明實(shí)施例在信噪比較高時 的性能優(yōu)于現(xiàn)有的卡爾曼信道估計方法。
仿真2測試本發(fā)明實(shí)施例在不同歸一化多譜勒頻率下的性能，信噪比為
1520dB,其它參數(shù)和仿真l相同，具體如圖7所示。當(dāng)歸一化多鐠勒頻率很小 時，由于測量噪聲的影響，《的估計不準(zhǔn)確會導(dǎo)致系統(tǒng)性能較差，隨著歸一 化多鐠勒頻率的增加，《估計的準(zhǔn)確性提高，性能因此變好，但是，當(dāng)多語 勒頻率增加到一定程度時(圖7中對應(yīng)歸一化多語勒頻率為0.007),信道變 化太快會導(dǎo)致信道估計跟不上信道的變化，此時，隨著歸一化多譜勒頻率的 增加，性能逐漸變差。由圖7可知，當(dāng)歸一化多語勒頻率<0.015時，本發(fā)明實(shí) 施例的狀態(tài)方程的性能還很好，而目前的通信系統(tǒng)的歸一化多i普勒頻率都小 于此值，因此，本發(fā)明實(shí)施例對目前的通信系統(tǒng)是魯棒的，可以實(shí)用。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤 飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種信道估計方法，其特征在于，在一個碼元周期內(nèi)信道系數(shù)保持不變，包括獲得當(dāng)前時刻的預(yù)測的信道系數(shù)；根據(jù)所述預(yù)測的信道系數(shù)，對接收信號進(jìn)行解碼，獲得發(fā)射信號；根據(jù)所述發(fā)射信號和接收信號，獲得信道系數(shù)的估計值；以信道系數(shù)作為測量方程的目標(biāo)值，并根據(jù)所述信道系數(shù)的估計值，更新當(dāng)前時刻的信道系數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的信道估計方法，其特征在于，按照下述方式獲得當(dāng)前時刻的預(yù)測的信道系數(shù)<formula>formula see original document page 2</formula>其中，,表示發(fā)射天線的編號，2n和2(n-1)分別表示2"時刻和2("-l)時刻，/j,.(2w I 20 -l))表示2"時刻的預(yù)測的信道系數(shù)，A,(2(" -1) I 2("-1))表示更新后的2(w -1)時刻的信道系數(shù)，《(2" I 2( - l))表示2"時刻的預(yù)測的相鄰時刻信道系數(shù)的差值，并且《(2" I 2(" —1))=《(2(" -1) I 2(" -1)),《(2(w -1) I 2(" —1))表示2(" -1)時刻的濾波的相鄰時刻信道系數(shù)的差值。
3. 如權(quán)利要求1所述的信道估計方法，其特征在于，根據(jù)所述發(fā)射信號和 接收信號，獲得信道系數(shù)的估計值所采用的方式為最大似然估計方式或最小 均方誤差估計方式。
4. 如權(quán)利要求1所述的信道估計方法，其特征在于，按照下述方式更新當(dāng)前時刻的信道系數(shù)<formula>formula see original document page 2</formula>，其中，/ ,(2"I2")表示更新后的2"時刻的信道系數(shù)，《(2"|2")表示2"時刻 的濾波的相鄰時刻信道系數(shù)的差值，具體為<formula>formula see original document page 2</formula>h(2/7)表示第/根天線在2"時刻的信道系數(shù)的估計值，^表示測量誤差的方差， i^2nl2(w-l》表示2w時刻的相鄰時刻信道系數(shù)差值的預(yù)測誤差相關(guān)矩陣。
5. 如權(quán)利要求4所述的信道估計方法，其特征在于，更新當(dāng)前時刻的信道 系數(shù)時，還按照下述方式計算2"時刻的相鄰時刻信道系數(shù)差值的濾波誤差相 關(guān)矩陣《(2"I2"):<formula>formula see original document page 3</formula>
6. —種信號檢測方法，其特征在于，在一個碼元周期內(nèi)信道系數(shù)保持不變， 包括獲得當(dāng)前時刻的預(yù)測的信道系數(shù)；根據(jù)所述預(yù)測的信道系數(shù)，對接收信號進(jìn)行解碼，獲得發(fā)射信號； 根據(jù)所述發(fā)射信號和接收信號，獲得信道系數(shù)的估計值； 以信道系數(shù)作為測量方程的目標(biāo)值，并根據(jù)所述信道系數(shù)的估計值，更新當(dāng)前時刻的信道系數(shù)；根據(jù)更新后的當(dāng)前時刻的信道系數(shù)，對接收信號再次進(jìn)行解碼，獲得新的發(fā)射信號。
7. 如權(quán)利要求6所述的信號檢測方法，其特征在于，更新當(dāng)前時刻的信道 系數(shù)之后、對接收信號再次進(jìn)行解碼之前，還包括判斷是否更新均值為零 的復(fù)高斯變量的方差，如果是，則更新所述方差后，根據(jù)更新后的當(dāng)前時刻 的信道系數(shù)，對接收信號再次進(jìn)行解碼，否則，直接根據(jù)更新后的當(dāng)前時刻 的信道系數(shù)，對接收信號再次進(jìn)行解碼。
8. 如權(quán)利要求7所述的信號檢測方法，其特征在于，更新所述方差的方式 為序貫更新先驗(yàn)信息的序貫可信度最大化方式。
9. 如權(quán)利要求6、 7或8所述的信號檢測方法，其特征在于，對接收信號 再次進(jìn)行解碼、獲得新的發(fā)射信號后，如果當(dāng)前時刻為2"或2" + l時刻，則繼 續(xù)獲得2( +1)時刻的預(yù)測的信道系數(shù)。
10. —種信道估計裝置，其特征在于，在一個碼元周期內(nèi)信道系數(shù)保持不 變，包括預(yù)測裝置、濾波裝置及空時解碼裝置；所述預(yù)測裝置用于預(yù)測當(dāng)前時刻的信道系數(shù)；所述空時解碼裝置用于根據(jù)所述預(yù)測裝置預(yù)測的信道系數(shù)，對接收信號 進(jìn)行解碼，獲得發(fā)射信號；所述濾波裝置用于根據(jù)所述空時解碼裝置獲得的發(fā)射信號和接收信號， 獲得信道系數(shù)的估計值，并以信道系數(shù)作為測量方程的目標(biāo)值，再才艮據(jù)所述 信道系數(shù)的估計值，更新當(dāng)前時刻的信道系數(shù)。
11. 一種信號檢測裝置，其特征在于，在一個碼元周期內(nèi)信道系數(shù)保持不 變，包括預(yù)測裝置、濾波裝置及空時解碼裝置；所述預(yù)測裝置用于預(yù)測當(dāng)前時刻的信道系數(shù)；所述空時解碼裝置用于根據(jù)所述預(yù)測裝置預(yù)測的信道系數(shù)，對接收信號進(jìn)行解碼，獲得發(fā)射信號；所述濾波裝置用于根據(jù)所述空時解碼裝置獲得的發(fā)射信號和接收信號， 獲得信道系數(shù)的估計值，并以信道系數(shù)作為測量方程的目標(biāo)值，再根據(jù)所述 信道系數(shù)的估計值，更新當(dāng)前時刻的信道系數(shù)；所述空時解碼裝置獲得更新后的當(dāng)前時刻的信道系數(shù)后，根據(jù)所述更新 后的當(dāng)前時刻的信道系數(shù)，對接收信號再次進(jìn)行解碼，獲得新的發(fā)射信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種信道估計方法，在一個碼元周期內(nèi)信道系數(shù)保持不變，包括獲得當(dāng)前時刻的預(yù)測的信道系數(shù)；根據(jù)所述預(yù)測的信道系數(shù)，對接收信號進(jìn)行解碼，獲得發(fā)射信號；根據(jù)所述發(fā)射信號和接收信號，獲得信道系數(shù)的估計值；以信道系數(shù)作為測量方程的目標(biāo)值，并根據(jù)所述信道系數(shù)的估計值，更新當(dāng)前時刻的信道系數(shù)。本發(fā)明還提供信號檢測方法、信道估計裝置及信號檢測裝置。本發(fā)明可以降低結(jié)合空時分組碼的卡爾曼信道估計和信號檢測的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。
文檔編號H04B7/04GK101459455SQ20071030214
公開日2009年6月17日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者磊 古, 李少謙, 軍 王, 王吉濱, 龔樹平 申請人:華為技術(shù)有限公司;電子科技大學(xué)