專利名稱：一種基于最優(yōu)遺忘因子的半盲rls信道估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)中的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing, OFDM)信道估計(jì)技術(shù)，特別是一種半盲遞推最小二乘(Recursive LeastSquared, RLS)信道估計(jì)技術(shù)。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用系統(tǒng)是一種具有高數(shù)據(jù)率的多載波傳輸無(wú)線通信系統(tǒng)。它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)傳輸。然而，由于終端移動(dòng)所產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)和障礙物引起的陰影效應(yīng)，無(wú)線信道展現(xiàn)出劇烈變化的衰落特性和多徑延遲特性。因此，對(duì)于采用相干檢測(cè)的OFDM接收機(jī)而言，無(wú)線衰落信道的信道估計(jì)是一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題。基于遞推最小二乘(Recursive Least Squared,RLS)自適應(yīng)濾波算法的信道估計(jì)技術(shù)具有較強(qiáng)的自適應(yīng)能力，適用于快衰落信道的信道狀態(tài)估計(jì)和跟蹤。RLS信道估計(jì)的準(zhǔn)確度通常采用均方誤差(Mean Square Error,MSE)來(lái)衡量。MSE越小，RLS信道估計(jì)的準(zhǔn)確度越高。影響RLS信道估計(jì)MSE性能的主要因素是信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR) 條件、衰落信道的自相關(guān)函數(shù)、導(dǎo)頻符號(hào)個(gè)數(shù)和遺忘因子。其中，信噪比條件和衰落信道的自相關(guān)函數(shù)是由OFDM系統(tǒng)工作環(huán)境所決定的，而導(dǎo)頻符號(hào)個(gè)數(shù)和遺忘因子是RLS信道估計(jì)過(guò)程中可控制的參數(shù)。特別地，遺忘因子是RLS自適應(yīng)濾波算法中的一個(gè)重要參數(shù)，它決定了 RLS自適應(yīng)濾波算法的收斂速度和穩(wěn)態(tài)MSE性能。由于遺忘因子對(duì)RLS信道估計(jì)MSE性能的影響是非線性的，所以最優(yōu)遺忘因子的選取成為了 RLS信道估計(jì)技術(shù)中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。文獻(xiàn)"Decision-Directed Recursive Least Squares ΜΙΜΟ Channels Tracking (by E. Harami, M. Shiva. EURASIP Journal on Wireless Communication and Networking 2006,pp. 1—10)”針對(duì)多入多出(Multiple—input Multiple-output,ΜΙΜΟ)的 OFDM系統(tǒng)提出一種半盲RLS信道估計(jì)技術(shù)。半盲RLS信道估計(jì)分為訓(xùn)練階段和跟蹤階段。 在訓(xùn)練階段，OFDM接收機(jī)采用已知的導(dǎo)頻符號(hào)估計(jì)信道狀態(tài)；在跟蹤階段，OFDM接收機(jī)首先利用前一時(shí)刻的信道狀態(tài)估計(jì)對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的數(shù)據(jù)OFDM符號(hào)進(jìn)行相干檢測(cè)和最大似然估計(jì)，然后利用估計(jì)得到的數(shù)據(jù)OFDM符號(hào)來(lái)估計(jì)當(dāng)前時(shí)刻的信道狀態(tài)。半盲RLS信道估計(jì)技術(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)符號(hào)信息的反饋來(lái)跟蹤信道狀態(tài)的變化，提高了數(shù)據(jù)符號(hào)信息在信道估計(jì)過(guò)程中的利用率，有效降低了導(dǎo)頻符號(hào)個(gè)數(shù)的開(kāi)銷。半盲RLS信道估計(jì)方法主要包括以下步驟步驟A、獲取最優(yōu)遺忘因子根據(jù)給定的歸一化多普勒頻率，通過(guò)MSE性能仿真結(jié)果獲取遺忘因子的最優(yōu)取值入g ；步驟B、參數(shù)初始化設(shè)置自相關(guān)矩陣Ptl為M階單位對(duì)角矩陣，設(shè)置互相關(guān)矩陣Rtl 為N階0矩陣；其中，M為接收機(jī)天線個(gè)數(shù)，N為子載波總個(gè)數(shù)；步驟C、參數(shù)更新當(dāng)觀測(cè)到第η個(gè)OFDM符號(hào)時(shí)(接收機(jī)接收到第η個(gè)OFDM符號(hào)時(shí))，利用遞推公式對(duì)自相關(guān)矩陣和互相關(guān)矩陣進(jìn)行更新；自相關(guān)矩陣的遞推公式為
權(quán)利要求
1.一種基于最優(yōu)遺忘因子的半盲RLS信道估計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟A、獲取最優(yōu)遺忘因子基于均方誤差公式，采用分步遍歷的方式搜索最小均方誤差值對(duì)應(yīng)的遺忘因子作為此次信道估計(jì)的最優(yōu)遺忘因子入g ；所述均方誤差公式為
2.如權(quán)利要求1所述一種基于最優(yōu)遺忘因子的半盲RLS信道估計(jì)方法，其特征在于，所述接收OFDM符號(hào)為發(fā)送OFDM符號(hào)經(jīng)過(guò)信道的衰落和噪聲后得到；在訓(xùn)練階段，發(fā)送OFDM 符號(hào)為已知的導(dǎo)頻OFDM符號(hào)；在跟蹤階段，發(fā)送OFDM符號(hào)為通過(guò)相干檢測(cè)和最大似然估計(jì)得到的數(shù)據(jù)OFDM符號(hào)。
3.如權(quán)利要求1或2所述一種基于最優(yōu)遺忘因子的半盲RLS信道估計(jì)方法，其特征在于，所述分步遍歷搜索具體為，在遺忘因子的取值區(qū)間內(nèi)以較大的步長(zhǎng)遍歷計(jì)算不同遺忘因子取值所對(duì)應(yīng)的均方誤差值，然后以首次搜索過(guò)程中的最小均方誤差值對(duì)應(yīng)的遺忘因子取值為中心，在該中心的鄰近范圍內(nèi)以較小的步長(zhǎng)進(jìn)行第二次搜索，遍歷計(jì)算不同遺忘因子取值所對(duì)應(yīng)的均方誤差值，最后選擇第二次搜索中最小均方誤差值對(duì)應(yīng)的一個(gè)遺忘因子取值作為最優(yōu)遺忘因子。
4.如權(quán)利要求3所述一種基于最優(yōu)遺忘因子的半盲RLS信道估計(jì)方法，其特征在于，首次搜索在區(qū)間
內(nèi)以0. 1為步長(zhǎng)遍歷計(jì)算不同遺忘因子取值所對(duì)應(yīng)的均方誤差值，然后以均方誤差值最小的一個(gè)遺忘因子取值λ。為中心，第二次搜索在區(qū)間[λ。-0. 05， λ。+0. 05]內(nèi)以0. 01為步長(zhǎng)再次遍歷計(jì)算不同遺忘因子取值所對(duì)應(yīng)的均方誤差值，最后選擇均方誤差值最小的一個(gè)遺忘因子取值作為最優(yōu)遺忘因子入
全文摘要
本發(fā)明提供一種適用于單輸入單輸出OFDM系統(tǒng)的，能快速獲取最優(yōu)遺忘因子的半盲RLS信道估計(jì)方法。本發(fā)明通過(guò)對(duì)半盲RLS信道估計(jì)中均方誤差性能的分析，得到了一種精確的均方誤差計(jì)算公式，并利用均方誤差式與分步遍歷搜索算法來(lái)獲取遺忘因子的最優(yōu)取值，無(wú)需經(jīng)歷耗時(shí)的仿真過(guò)程，便能快速得到最優(yōu)遺忘因子。本發(fā)明可根據(jù)信噪比條件和衰落信道的自相關(guān)函數(shù)來(lái)靈活改變遺忘因子的最優(yōu)取值，從而具有更加廣泛的適用性，并顯著提高了最優(yōu)遺忘因子的求解效率，從而有效解決現(xiàn)有單輸入單輸出OFDM系統(tǒng)的半盲RLS信道估計(jì)效率偏低的問(wèn)題，具有較低的計(jì)算復(fù)雜度和較高的實(shí)現(xiàn)效率。
文檔編號(hào)H04L25/02GK102158440SQ20111009067
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者唐萬(wàn)斌, 李少謙, 王軍, 黃彪 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)