聯(lián)合利用zcz序列和噪聲方差的信道估計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提供一種基于ZCZ(零相關(guān)區(qū)，ZeroCorrelationZone)序列集合的 MIM0(多輸入多輸出，Multiple-InputMultiple-Output)信道估計方法法，提高信道估計 的精度，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 一組具有理想周期自相關(guān)和周期互相關(guān)或者理想非周期自相關(guān)和非周期互相關(guān) 的序列集合，能夠很好地應(yīng)用在通信和雷達系統(tǒng)中，提供包括識別、同步、搜索、干擾消除和 信道估計等功能。例如，隨著以MIM0技術(shù)為代表的無線通信技術(shù)的發(fā)展，如何通過利用空 間維度以使系統(tǒng)獲得更高的吞吐率和更可靠的傳輸，已成為目前十分熱門的研宄內(nèi)容之 一。對于MM0無線通信接收機，信道估計是實現(xiàn)高性能接收的關(guān)鍵之一，采用具有這種理 想相關(guān)特性的序列作為導(dǎo)頻序列，可消除多徑干擾，實現(xiàn)最優(yōu)信道估計。
[0003] 然而，同時具有理想周期自相關(guān)和周期互相關(guān)或者理想非周期自相關(guān)和非周期互 相關(guān)的序列集合已經(jīng)被證明是不存在的，一種替代方案是ZCZ序列集合。ZCZ序列集合，即 集合內(nèi)一個序列具有一定長度零相關(guān)區(qū)自相關(guān)特性，不同序列具有同等長度零相關(guān)區(qū)互相 關(guān)特性，只要零相關(guān)區(qū)的長度大于所需理想自相關(guān)和互相關(guān)的區(qū)域長度，就可以代替理想 序列集合實現(xiàn)最優(yōu)信道估計。
[0004] 現(xiàn)有的技術(shù)中，實現(xiàn)了利用ZCZ序列集合進行信道估計，但是僅僅利用ZCZ序列的 快速相關(guān)器只能實現(xiàn)LS信道估計，受到CRLB(克拉美羅下界，Cramer-RaoLowerBound)理 論界的限制，而且，在零相關(guān)區(qū)內(nèi)估計出的信道多徑中混有噪聲徑，沒有考慮去除噪聲徑。 所以，利用ZCZ序列集合進行信道估計仍可進一步提高精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：本發(fā)明提供一種基于ZCZ序列集合的MM0信道估計方法，利用噪聲方 差進行ZCZ序列集合的MMSE信道估計，并且去除噪聲徑，該方法可顯著提高信道估計精度。
[0006] 技術(shù)方案：聯(lián)合利用ZCZ序列和噪聲方差的信道估計方法，包括以下步驟：
[0007] (1)利用zcz序列集合2(.__v，c)，z)來實現(xiàn)最優(yōu)信道估計，其中N為ZCZ序列長度， Q為ZCZ序列條數(shù)，Z為ZCZ零相關(guān)帶的長度，在信道估計之前，頻率同步和時間定位已經(jīng)完 成的條件下，建立系統(tǒng)模型：
[0008] (2)利用ZCZ序列集合的重復(fù)性，實現(xiàn)噪聲方差估計；
[0009] (3)利用噪聲方差實現(xiàn)ZCZ序列快速相關(guān)算法的信道估計；
[0010] (4)利用噪聲方差去除中的噪聲徑，當(dāng).中的元素的模小于時， 則置為零，其中，k> 0且為實數(shù)，k越大，則越能有效去除噪聲徑，但也越容易誤去信道徑， 反之，去噪聲徑的能力減弱，但能有效保存信道徑。
[0011] 進一步地，所述ZCZ序列集合2(A(?，Z)中N的選取應(yīng)具備以下條件：
[0012] (1)序列條數(shù)Q必須滿足Q彡NTx，NTx為發(fā)射端天線數(shù)；
[0013](2)零相關(guān)區(qū)長度Z必須滿足ZTS>tmax，t_為MMO信道最大多徑時延；
[0014] (3)序列兀素屬于有限符號集合{+1，-1}或者{+1，_1，+j,-j}，去除乘法運算；
[0015] (4)ZCZ序列集合有相應(yīng)的快速相關(guān)器，作信道估計時降低接收端運算復(fù)雜度。
[0016] 進一步地，所述步驟（1)中系統(tǒng)模型具體表示如下：
[0017]
【主權(quán)項】
1. 聯(lián)合利用ZCZ序列和噪聲方差的信道估計方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 利用ZCZ序列集合ζ(.ν,ρ,ζ)來實現(xiàn)最優(yōu)信道估計，其中N為ZCZ序列長度，Q為 ZCZ序列條數(shù)，Z為ZCZ零相關(guān)帶的長度，在信道估計之前，頻率同步和時間定位已經(jīng)完成的 條件下，建立系統(tǒng)模型； (2) 利用ZCZ序列集合的重復(fù)性，實現(xiàn)噪聲方差估計； (3) 利用噪聲方差實現(xiàn)ZCZ序列快速相關(guān)算法的信道估計； (4) 利用噪聲方差去除中的噪聲徑，即將中小于4的元素值設(shè)為零，其 中，k > O且為實數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)合利用ZCZ序列和噪聲方差的信道估計方法，其特征 在于：所述ZCZ序列集合2(.ν,ρ,ζ)中N的選取應(yīng)具備以下條件： (1) 序列條數(shù)Q必須滿足Q彡ΝΤχ; (2) 零相關(guān)區(qū)長度Z必須滿足ZTS> τ _，TmaxSMMO信道最大多徑時延； (3) 序列元素屬于有限符號集合{+1，-1}或者{+1，-1，+^}，去除乘法運算； (4) ZCZ序列集合有相應(yīng)的快速相關(guān)器，作信道估計時降低接收端運算復(fù)雜度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)合利用ZCZ序列和噪聲方差的信道估計方法，其特征 在于：所述步驟（1)中系統(tǒng)模型具體表示如下：
其中，if為長度為N的列向量，Zp =Circ^,Z}，CirC{x，/}表示一個循環(huán)矩陣，矩陣的 第i，i = 1，…，I列為列向量X向下循環(huán)移位i-Ι點，孓，Ρ = 1，·?Τχ* ZCZ序列集合中的 第P個序列，即一個N長度的列向量，w(i)，i = 1，"·，Μ為噪聲向量，M為用于信道估計的ZCZ 序列重復(fù)次數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)合利用ZCZ序列和噪聲方差的信道估計方法，其特征 在于：所述步驟（2)具體表示如下：
其中，Vn為估計的噪聲方差，（·）Η為共軛轉(zhuǎn)置操作。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)合利用ZCZ序列和噪聲方差的信道估計方法，其特征 在于：所述步驟（3)具體表示如下：
在上述信道估計中，利用ZCZ序列的快速相關(guān)器減小運算復(fù)雜度，相比于LS信道估計， 計算量一樣。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聯(lián)合利用ZCZ(零相關(guān)區(qū)，Zero Correlation Zone)序列和噪聲方差的MIMO(多輸入多輸出，Multiple-Input Multiple-Output)信道估計方法，先利用接受端序列進行噪聲方差估計，再利用噪聲方差進行ZCZ序列集合的MMSE(最小均方誤差估計，Minimum Mean Square Error Estimation)信道估計，ZCZ序列集合的MMSE信道估計方法突破CRLB(克拉美羅下界，Cramer-Rao Lower Bound)理論界的限制，并且保持了低算法復(fù)雜度的優(yōu)點；進一步利用噪聲方差去除估計出的信道多徑噪聲徑，提高信道估計精度。
【IPC分類】H04L25-02, H04B7-08
【公開號】CN104539563
【申請?zhí)枴緾N201410826794
【發(fā)明人】王海明, 王宇, 何世文, 黃永明, 楊綠溪, 張軍, 洪偉, 江華
【申請人】江蘇中興微通信息科技有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月26日