[发明专利]一种60GHz毫米波通信系统下的信号检测方法与装置

说明书

本发明针对60GHz毫米波非线性通信系统提出一种新信号检测方案，该方案基于贝叶斯统计推理机制，可同时有效解决系统非线性畸变及频率选择性多径衰落问题，实现对信道增益以及信源信号进行联合盲估计。本发明设计一种应用于非线性系统的重要性函数，从而克服了非线性特性对于传统贝叶斯方法的限制；进一步基于蒙特卡洛序贯重要性采样MC‑SIS思想，通过一系列具有权重的离散粒子逼近实际概率密度分布函数(PDF)；最后利用粒子滤波技术实现对码元信号的实时估计与多径信道迭代更新(见附图)。本发明可应用于非线性系统的信号检测，极大提高了系统传输性能。该方法无需训练序列，同时亦可实现信号实时估计与检测。

技术领域

本发明针对60GHz毫米波非线性通信系统下信号检测问题，设计提出一种新的信道增益和信源信号联合估计算法。该算法基于蒙特卡洛序贯重要性采样思想(Monte-CarloSequential Importance Sampling,MC-SIS),通过一系列具有权重的离散粒子对后验概率进行序贯估计，实现了信号最优检测；同时根据60GHz通信系统中非线性均衡形式，利用泰勒级数展开思想，将线性化模型引入到粒子滤波设计中，有效解决了非线性问题，从而实现对信源信号以及信道增益的联合估计。属于通信领域。

背景技术

随着对短距离高速无线通信要求的日益增长，60GHz毫米波通信受到广泛关注。由于 60GHz毫米波通信需要在常规传输带宽中获得超高数据传输速率，为了提高频谱利用率，通常采用高维码元调制方式例如MPSK或M-QAM。氧气对于信号的吸收在60GHz频段达到最大，因此路径损耗将严重通信系统信号传输质量。为了克服这一缺陷，在60GHz毫米波通信中通常采用功率放大器(Power Amplifier,PA)增大发射信号功率。然而PA的非线性特性使信号产生严重畸变，这种现象对接收端信号检测性能产生极大挑战。

现有两种较为常用的解决这一问题的方案。一种是通过直接降低发射功率从而减小信号的畸变，这种方法简单易行，但是这种功率回退方法(output power back-off，OBO)会导致信噪比(signal to noise，SNR)下降，从而降低系统的抗干扰性能，因此OBO方法仅能在一定程度上缓解信号畸变问题，却并不能在根本上提高具有非线性装置系统的信号传输性能；另一种方案可概括为线性化技术，这种方法复杂性较高且在实际中很难实现。

本发明针对60GHz毫米波非线性通信系统提出一种新的信号检测方案，该方案基于贝叶斯统计推理，能有效解决系统非线性畸变以及频率选择性多径衰落问题，实现对信道增益以及信源信号进行联合估计。具体的讲，本发明设计提出了一种应用于非线性系统的重要性函数，从而克服了非线性特性对于传统贝叶斯方法的限制；进一步地基于MC-SIS思想，通过一系列具有权重的离散粒子逼近实际概率密度分布函数(ProbabilityDistribution Function, PDF)；最后利用粒子滤波技术实现对码元信号的实时估计与多径信道迭代更新。本发明可应用于非线性系统的信号检测，极大提高了系统传输性能。且该发明无需训练序列，可实现信号的实时处理。

发明内容

本发明基于一阶泰勒级数展开得到非线性观测函数的线性逼近形式，在此基础上，得到最优重要性函数以及相应的似然函数；利用PF技术对信道增益以及信源信号进行联合迭代估计。具体地说，利用前一时刻信道估计值作为已知参量结合该时刻观测信号对信源信号进行估计，进一步的，利用信号估计值和观测信号对信道增益估计值进行迭代更新，从而实现了联合盲检测。新方案在保证信号检测低复杂度与实时性要求的前提下，极大提高了信多径信道非线性系统通信性能，从而为其他应用中非线性均衡问题的解决提供一种极具应用潜力的方案。

本发明采用以下技术方案。

首先，对发射端信源随机产生幅值为“0”或“1”的二进制序列进行16QAM调制，将调制信号状态序列抽象为隐马尔科夫过程；根据IEEE 802.11ad工作组给出的适用于60GHz系统功率放大器失真模型对调制信号进行非线性失真处理。