短突发MIMO通信系统的半盲信道估计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109831396A(43)申请公布日2019.05.31(21)申请号201910173588.3(22)申请日2019.03.07(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人刘毅崔頔肖玲玲毛宁常英杰关恩强张海林(74)专利代理机构陕西电子工业专利中心61205代理人王品华黎汉华(51)Int.Cl.H04L25/02(2006.01)权利要求书3页说明书5页附图3页(54)发明名称短突发MIMO通信系统的半盲信道估计方法(57)摘要本发明公开一种短突发MIMO通信系统的半盲信道估计方法，主要解决现有技术在短突发MIMO通信场景下不能有效进行信道估计的问题。其实现方案是：1)生成发射信号；2)根据发射信号构造接收信号矩阵；3)产生初始矩阵；4)根据初始矩阵，采用最优化方法进行循环更新，计算带有模糊度的信道矩阵；5)根据接收信号矩阵和带有模糊度的信道矩阵，计算消除模糊度后的信道矩阵。本发明既实现了短突发MIMO通信系统的信道估计，又提高了通信系统的频谱利用率，保证了通信的可靠性、有效性，可用于卫星通信场景下的短突发MIMO通信系统。CN109831396ACN109831396A权利要求书1/3页1.一种短突发MIMO通信系统的半盲信道估计方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在短突发MIMO通信系统的发送端，对基带信号进行数字调制得到已调信号X0，并根据导频结构Xp构造信号结构X；(2)在短突发MIMO通信系统的接收端，用接收到的基带信号复数矩阵Y0构造成接收信号矩阵Y，Y0可以表示为：Y0＝H0*X+n0，其中H0是待估计的信道矩阵，n0是信号在传播过程中引入的噪声；(3)计算带有模糊度的信道矩阵Hm：(3a)使用迭代方法产生初始矩阵U0：(3a1)任意选取一个实数正交矩阵(3a2)对进行迭代处理，得到临时矩阵判断其是否满足条件如果满足，继续进行迭代，直到满足上述条件，否则，将临时矩阵记为初始矩阵U0，其中||·||∞是矩阵的无穷范数，yi是接收信号矩阵Y的第i列，i＝1,2,3,…,k，k是接收信号矩阵Y的总列数；(3b)对U0进行迭代处理，得到过渡矩阵根据过渡矩阵使用梯度下降法，求解带有模糊度的变换矩阵Um：表示使表达式达到最小值时的过渡矩阵det(·)是矩阵的行列式，||·||∞是矩阵的无穷范数，M是由发射端调制方式决定的常数，c是一个选定的常数，σ是噪声n0的功率；(3c)对(3b)的带有模糊度的变换矩阵Um进行行纠正处理，得到修正变换矩阵Vm，根据Vm计算带有模糊度的信道矩阵Hm：其中，(·)-1是矩阵的逆；(4)根据步骤(2)中的接收信号矩阵Y，以及步骤(1)中的导频结构Xp，对步骤(3c)中的带有模糊度的信道矩阵Hm进行消除符号模糊度和消除排序模糊度处理，得到信道的估计矩阵Hes。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中根据导频结构Xp构造信号结构X，实现如下：(1a)设置导频结构Xp：Xp＝[XstXph]2CN109831396A权利要求书2/3页其中，Xst是消除天线排序模糊度的导频符号，Xph是消除天线相位模糊度的导频符号；(1b)根据导频结构Xp，构造信号结构X：X＝[XpX0]。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于(2)中的接收信号矩阵Y，表示如下：其中，Re(·)是矩阵的实部构成的矩阵，Im(·)是矩阵的虚部构成的矩阵。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(3b)中对U0进行迭代处理，其实现如下：(3b1)根据U0计算过渡矩阵的中间矩阵其中i是迭代次数，根据计算信号矩阵Xi，判断Xi是否都在标准的信号星座点上：如果是，则迭代结束，该过渡矩阵的中间矩阵为过渡矩阵否则，执行(3b2)；(3b2)以过渡矩阵的中间矩阵为起始点，进行梯度下降法处理，对进行循环更新，得到更新后的优化矩阵(3b3)判断的第j行所对应的信号矩阵是否在标准的信号星座点上：如果是，则保持优化矩阵的其他行不变，对第j行进行梯度下降法处理，得到一个新的过渡矩阵的中间矩阵执行(3b4)，否则，迭代结束，该临时矩阵即为过渡矩阵其中j＝1,2,3,…,jm，jm是优化矩阵的总行数；(3b4)将i增加1，返回(3b1)。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(3c)中对(3b)带有模糊度的变换矩阵Um进行行纠正处理，得到修正变换矩阵Vm，其实现如下：(3c1)根据Um确定迭代矩阵Vm(0)，对迭代矩阵Vm(0)进行p次迭代处理，得到新的迭代矩阵Vm(p)，其中p＝1,2,3,…；(3c2)判断“Vm(p)*Y”的每个点是否都在标准的信号星座点上：如果是，则迭代结束，得到修正变换矩阵Vm，否则，执行(