理论教育 信道状态估计与预测技术优化方案

信道状态估计与预测技术优化方案

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:移动通信中的相干检测需要大量信道参数进行估计。对于基于Alamouti的方案的MIMO传输,特定信道估计算法被提出。我们分析了由于非理想的基于导频的最大似然信道估计造成的退化。Alamouti的方案并不只提供数据的简单最大似然估计,可能也可以用来获得MIMO信道冲激响应的独立估计,这可以通过使用检测符号的简单线性转换来实现。信道估计器是式中,r是接收的信号;a是导频符号。图3.26 作为速度和预期SNR的函数,预测器的相关系数

信道状态估计与预测技术优化方案

对涉及自适应传输技术和衰落预测的需求的根本问题进行了分析,这种方法是基于时间变化的传递函数。估计器使用当前的和过去的观测来预测信道的行为。提出了时变传输函数的通过基于旋转不变技术(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invari-ance Technique,ESPRIT)预测的信号参数的二维归一估计。与现有的方法相比,在频域它允许小尺度衰落的预测。

移动通信中的相干检测需要大量信道参数进行估计。在MIMO系统中这个问题更是放大了。问题是在于子空间为基础的方法,它在时空信道形式的移动终端中利用不同的变化率。该信道被分成两个子空间——快变(不同路径的衰落幅度)和慢变(延误和到达方向),利用传输多时隙结构。基于时隙到时隙的方法对快速变化的参数进行估计,而慢变的是基于多时隙基础。子空间的分离是基于下面P路径信道冲激响应模型

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式中,是时隙指数;βp是复杂的幅度;aαp)是到来的取决于天线阵列响应向量;g(·)是发射滤波器和接收匹配滤波器卷积

ML估计应用于这些分离的子空间。性能通过使用各种不同参数广泛的仿真来验证。这些结果显示,当空时子空间的准静态近似正确时,单时隙技术相关的优点出现了。如需详细资料,请参阅第7.3节和参考文献[NiSS03]。

对于基于Alamouti的方案的MIMO传输,特定信道估计算法被提出。我们引入了一个实值矩阵传输模型,它嵌入了正交空时块码作为线性转换。我们分析了由于非理想的基于导频的最大似然信道估计造成的退化。Alamouti的方案并不只提供数据的简单最大似然估计,可能也可以用来获得MIMO信道冲激响应的独立估计,这可以通过使用检测符号的简单线性转换来实现。这是通过利用信道系数和信道传输的数据之间的数学的二重性,其原理是通过一个简单的瑞利信道模型仿真来验证。

信道估计器是

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式中,r是接收的信号;a是导频符号。(www.daowen.com)

独立路径的估计错误是独立的,方差978-7-111-35072-9-Chapter03-142.jpg,其中σ2n是AWAN的方差。图3.25显示了一些具有两根发射天线和4根接收天线采用相移键控(Phase Shift Keying,PSK)的MIMO系统的结果。所有的传输天线和接收天线之间的信道被认为是独立的瑞利信道,结果是在信道向量中统计独立(见参考文献[PiLi04])。

结果表明,实值概念允许将正交空时码集成在一个线性矩阵传输模型中。这是可能的,因为复共轭操作可能被看作是实值情形的矩阵乘法。基于实值传输模型,如果传输是基于Alamouti的方案,如何获得整个信道矩阵的独立分布最大似然估计被解释。人们可能会思考如何使用这些估计来更新当前信道估计的各种方法。由于其复杂度低,方案也非常适合于可能将估计、均衡和解码联合在一起的迭代方案。一些基本的仿真结果表明了引进方案可能潜在的情况。

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图3.25 Alamouti传输方案的MIMO CSE的仿真结果

无线通信系统中移动影响信道波动的速度,因此,该自适应编码和调制(Adap-tive Coding and Modulation,ACM)方案的性能也受到影响。对于给定的信噪比SNR,AMC方案必须选择正确编解码器。导频符号辅助调制和最优最大后验预测是用来预测未来的衰落包络,随后选择适当的编解码器传送信息。预测器的应用参考第3.6节。该预测器的性能如图3.26所示。预测和实际的SNR信噪比的相关系数ρ是针对平均预期的信噪比(见参考文献[JØHH03])。

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图3.26 作为速度和预期SNR的函数,预测器的相关系数

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