專利名稱：一種信道參數(shù)估計(jì)方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及對(duì)無線通信信道的參數(shù)估計(jì)。
背景技術(shù)：
移動(dòng)通信的發(fā)展日新月異，從第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)到目前廣泛研究的第四代高級(jí)國際移動(dòng)通信(IMT-Advanced)系統(tǒng)，系統(tǒng)的傳輸速率不斷提高，帶寬不斷增加，信道在時(shí)延、路徑損耗、空時(shí)相關(guān)性、頻率選擇性等諸多方面都會(huì)表現(xiàn)出新的特性，這對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)將提出新的挑戰(zhàn)。因此，研究無線信道傳播特性是研究未來移動(dòng)通信技術(shù)的前提與關(guān)鍵。在實(shí)際的各種地理環(huán)境中進(jìn)行無線信道的測(cè)量工作是了解真實(shí)信道特征的最佳途徑，被世界各國廣泛采用。從信道測(cè)量結(jié)果中進(jìn)行參數(shù)估計(jì)是分析信道特性的關(guān)鍵步驟。 準(zhǔn)確的信道測(cè)量與參數(shù)估計(jì)能夠準(zhǔn)確反映真實(shí)傳播環(huán)境中的信道特性，從而可以建立合適的信道模型，為無線通信系統(tǒng)中的傳輸技術(shù)、資源管理和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等研究提供參考和依據(jù)。目前，針對(duì)寬帶信道參數(shù)估計(jì)，常用的方法有波束成形方法、子空間法及由最大似然估計(jì)準(zhǔn)則衍生出來的算法期望最大化算法(EM)和空間交替廣義期望最大化算法 (SAGE)。以上各種方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，例如子空間法的運(yùn)算復(fù)雜度要比波束成形方法大，SAGE算法對(duì)弱徑的估計(jì)能力比較弱等。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述參數(shù)估計(jì)中存在的問題，更加準(zhǔn)確、有效地進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，本發(fā)明提供了一種信道參數(shù)估計(jì)方法，利用波束成形方法進(jìn)行初始化，徑參數(shù)估計(jì)主循環(huán)采用期望最大化(EM)算法。本發(fā)明提供了一種信道參數(shù)估計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟步驟A 利用波束成形法對(duì)信道進(jìn)行初始化，獲得信道參數(shù)集的初始值，確定初始化的徑數(shù)量；步驟B 在時(shí)延域上劃分多徑包，基于所述信道參數(shù)集的初始值，以多徑包的方式對(duì)所述初始化徑數(shù)量的徑進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，得到所選取的每條徑的參數(shù)集；步驟C 基于所估計(jì)的所述每條徑的參數(shù)集，判斷該徑是否被舍棄。進(jìn)一步，該方法還包括，所述步驟A中的初始化具體包括根據(jù)測(cè)量得到的信道沖擊響應(yīng)矩陣計(jì)算空間相關(guān)矩陣，根據(jù)完全空間相關(guān)矩陣得到雙角度功率譜，然后依次得到離開角的水平角、離開角的垂直角、到達(dá)角的水平角和到達(dá)角的垂直角的估計(jì)值、多普勒初始值、極化復(fù)幅度矩陣。進(jìn)一步，該方法還包括，在所述步驟A中，采用Bartlett波束成形法根據(jù)空間相關(guān)矩陣確定角度功率譜。進(jìn)一步，該方法還包括，所述步驟A中，信道參數(shù)集的初始值包括徑時(shí)延值、離開角的水平角、離開角的垂直角、到達(dá)角的水平角、到達(dá)角的垂直角、多普勒值和/或極化復(fù)幅度矩陣。
進(jìn)一步，該方法還包括，所述步驟A中，所述確定初始化的徑數(shù)量具體包括確定信道的徑總數(shù)，將所有徑按功率從大到小進(jìn)行排序，選取預(yù)定數(shù)量的徑作為初始化的徑。進(jìn)一步，該方法還包括，所述步驟B中，對(duì)徑參數(shù)進(jìn)行估計(jì)具體包括基于所述信道參數(shù)集的初始值和完備信號(hào)的條件期望值，以劃分多徑包的方式通過迭代方式估計(jì)每條徑的參數(shù)。進(jìn)一步，該方法還包括，通過對(duì)完備信號(hào)的似然函數(shù)求最大值對(duì)每條徑的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，將似然函數(shù)為最大值時(shí)的徑參數(shù)作為每條徑的參數(shù)估計(jì)值。進(jìn)一步，該方法還包括，所述步驟C中，所述預(yù)設(shè)條件為計(jì)算每條徑功率，將徑功率低于功率延時(shí)閾值的徑舍棄；和/或，為計(jì)算天線陣元對(duì)每條徑產(chǎn)生的增益，將增益小于徑平均增益預(yù)定比例的徑舍棄。進(jìn)一步，該方法還包括，采用期望最大化方法進(jìn)行徑的參數(shù)估計(jì)。本發(fā)明還提供了一種信道參數(shù)估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，包括以下單元初始化單元其利用波束成形法對(duì)信道進(jìn)行初始化，獲得信道參數(shù)集的初始值，確定初始化的徑數(shù)量；參數(shù)估計(jì)單元其在時(shí)延域上劃分多徑包，基于所述信道參數(shù)集的初始值，以多徑包的方式對(duì)所述初始化徑數(shù)量的徑進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，得到所選取的每條徑的參數(shù)集；有效性驗(yàn)證單元其基于所估計(jì)的所述每條徑的參數(shù)集，判斷該徑是否被舍棄。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明公開的信道參數(shù)估計(jì)方法和系統(tǒng)在初始化時(shí)采用了波束成形的方法，提高了對(duì)弱徑的估計(jì)能力，更符合寬帶系統(tǒng)中徑以簇存在的傳播機(jī)理。主循環(huán)時(shí)采用期望最大化方法，適用于處理大量的數(shù)據(jù)。通過劃分多徑包的方式對(duì)經(jīng)參數(shù)并行估計(jì)，提高了運(yùn)算速率。此外，本發(fā)明還進(jìn)一步對(duì)搜索到的徑的進(jìn)行了有效性驗(yàn)證。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。


附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的信道參數(shù)估計(jì)方法的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的對(duì)信道參數(shù)進(jìn)行初始化的流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的信道參數(shù)估計(jì)的主循環(huán)流程示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的信道參數(shù)估計(jì)方法的徑有效性驗(yàn)證流程示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的在功率延時(shí)譜上劃分多徑包的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例二的信道參數(shù)估計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。另外，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。實(shí)施例一圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的信道參數(shù)估計(jì)方法的流程圖，下面參照?qǐng)D1詳細(xì)說明該方法的各步驟。步驟S110，利用波束成形法對(duì)信道參數(shù)進(jìn)行初始化，確定初始化的徑數(shù)量。本步驟對(duì)信道的徑進(jìn)行初始化，得到徑的參數(shù)的初始值。根據(jù)測(cè)量得到的信道沖擊響應(yīng)矩陣計(jì)算(完全)空間相關(guān)矩陣，得到雙角度功率譜，然后依次得到四個(gè)角度(離開角的水平角、離開角的垂直角、到達(dá)角的水平角和到達(dá)角的垂直角)的估計(jì)值、多普勒初始值、極化復(fù)幅度矩陣，最終得到所有參數(shù)的初始值，形成初始參數(shù)集。同時(shí)，也對(duì)徑的總數(shù)進(jìn)行初始化。圖2根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的對(duì)信道參數(shù)進(jìn)行初始化的流程圖。下面參照?qǐng)D2具體說明初始化的各步驟步驟1110，根據(jù)信道矩陣定義空間相關(guān)矩陣。在不同的輸入輸出系統(tǒng)中，相關(guān)矩陣的表達(dá)方式也不同，具體公式如下在多入多出(MIMO)系統(tǒng)中，空間相關(guān)矩陣&為
權(quán)利要求
1.一種信道參數(shù)估計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟步驟A 利用波束成形法對(duì)信道進(jìn)行初始化，獲得信道參數(shù)集的初始值，確定初始化的徑數(shù)量；步驟B 在時(shí)延域上劃分多徑包，基于所述信道參數(shù)集的初始值，以多徑包的方式對(duì)所述初始化徑數(shù)量的徑進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，得到所選取的每條徑的參數(shù)集； 步驟C 基于所估計(jì)的所述每條徑的參數(shù)集，判斷該徑是否被舍棄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A中的初始化具體包括根據(jù)測(cè)量得到的信道沖擊響應(yīng)矩陣計(jì)算空間相關(guān)矩陣，根據(jù)完全空間相關(guān)矩陣得到雙角度功率譜，然后依次得到離開角的水平角、離開角的垂直角、到達(dá)角的水平角和到達(dá)角的垂直角的估計(jì)值、多普勒初始值、極化復(fù)幅度矩陣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步驟A中，采用Bartlett波束成形法根據(jù)空間相關(guān)矩陣得到雙角度功率譜。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟A中，信道參數(shù)集的初始值包括 徑時(shí)延值、離開角的水平角、離開角的垂直角、到達(dá)角的水平角、到達(dá)角的垂直角、多普勒值和/或極化復(fù)幅度矩陣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A中，所述確定初始化的徑數(shù)量具體包括確定信道的徑總數(shù)，將所有徑按功率從大到小進(jìn)行排序，選取預(yù)定數(shù)量的徑作為初始化的徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B中，對(duì)徑參數(shù)進(jìn)行估計(jì)具體包括基于所述信道參數(shù)集的初始值和完備信號(hào)的條件期望值，以劃分多徑包的方式通過迭代方式估計(jì)每條徑的參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過對(duì)完備信號(hào)的似然函數(shù)求最大值對(duì)每條徑的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，將似然函數(shù)為最大值時(shí)的徑參數(shù)作為每條徑的參數(shù)估計(jì)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C中，所述預(yù)設(shè)條件為計(jì)算每條徑功率，將徑功率低于功率延時(shí)閾值的徑舍棄；和/或，為計(jì)算天線陣元對(duì)每條徑產(chǎn)生的增益，將增益小于徑平均增益預(yù)定比例的徑舍棄。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在所述步驟B中，采用期望最大化方法進(jìn)行徑的參數(shù)估計(jì)。
10.一種信道參數(shù)估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，包括以下單元初始化單元其利用波束成形法對(duì)信道進(jìn)行初始化，獲得信道參數(shù)集的初始值，確定初始化的徑數(shù)量；參數(shù)估計(jì)單元其在時(shí)延域上劃分多徑包，基于所述信道參數(shù)集的初始值，以多徑包的方式對(duì)所述初始化徑數(shù)量的徑進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，得到所選取的每條徑的參數(shù)集；有效性驗(yàn)證單元其基于所估計(jì)的所述每條徑的參數(shù)集，判斷該徑是否被舍棄。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種信道參數(shù)估計(jì)方法和系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟步驟A利用波束成形法對(duì)信道進(jìn)行初始化，獲得信道參數(shù)集的初始值，確定初始化的徑數(shù)量；步驟B在時(shí)延域上劃分多徑包，基于所述信道參數(shù)集的初始值，以多徑包的方式對(duì)所述初始化徑數(shù)量的徑進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，得到所選取的每條徑的參數(shù)集；步驟C基于所估計(jì)的所述每條徑的參數(shù)集，判斷該徑是否被舍棄。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，更符合寬帶系統(tǒng)中徑以簇存在的傳播機(jī)理，適用于處理大量的數(shù)據(jù)，提高了運(yùn)算速率。
文檔編號(hào)H04B7/08GK102307165SQ20111025159
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者張平, 張建華, 熊艷偉, 高新穎 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)