[发明专利]一种基于卡尔曼滤波器的迭代信道估计方法

权利要求书

1.一种基于卡尔曼滤波器的迭代信道估计方法，其特征在于，包括：

S1，利用先验估计值构造一组正定的卡尔曼滤波器的观测方程；

S2，利用卡尔曼滤波器完成MIMO信道估计。

2.根据权利要求1所述的一种基于卡尔曼滤波器的迭代信道估计方法，其特征在于，所述S1中利用先验估计值构造一组正定的卡尔曼滤波器的观测方程包括：

首先利用LS的方法得到信道矩阵的先验估计值i表示第i个符号时间，进而可以构造一个正定的观测方程组如下

Y_i＝X_ih_i+W_i

其中，

$Y_i={\[y_{1\left(i\right)}-\underset{n_t=2}{\overset{N_t}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{n_t\left(i\right)}{h}_{n_t,1\left(i\right)},y_{1\left(i\right)}-\underset{n_t=1\left(n_t\≠2\right)}{\overset{N_t}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{n_t\left(i\right)}{h}_{n_t,1\left(i\right)},...,y_{1\left(i\right)}-\underset{n_t=1\left(n_t\≠N_t\right)}{\overset{N_t}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{n_t\left(i\right)}{h}_{n_t,1\left(i\right)},...,y_{N_r\left(i\right)}-\underset{n_t=1\left(n_t\≠N_t\right)}{\overset{N_t}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{n_t\left(i\right)}{h}_{n_t,N_r\left(i\right)}\]}^T$

为卡尔曼滤波器的观测变量；其中，W_i表示信道中的加性高斯白噪声，其协方差矩阵为

3.根据权利要求1所述的一种基于卡尔曼滤波的参数模型信道估计方法，其特征在于，所述S2中利用卡尔曼滤波器完成MIMO信道估计包括：

构造卡尔曼滤波器方程组，根据Jacks信道模型，前后符号时间内的信道响应满足如下关系：

$h_{n_r,n_t(i-1)}=R_{n_r,n_t\left(i\right|i-1)}{h}_{n_r,n_t(i-1)}+v_i$

其中，v_i表示过程噪声，其协方差矩阵为为一个对角矩阵，表示第i-1个符号与第i个符号的时域相关系数，由Jacks模型有

$R_{n_r,n_t\left(i\right|i-1)}=diag\[r_{n_r,n_t\left(i\right|i-1)}\left(1\right),...,r_{n_r,n_t\left(i\right|i-1)}\left(l\right),...,r_{n_r,n_t\left(i\right|i-1)}\left(N_p\right)\]$

$r_{n_r,n_t\left(i\right|i-1)}\left(l\right)=J_0\left(2{\mathrm{\πf}}_{d(n_r,n_t)}{T}_s\right(N_p-l\left)\right)$

其中，J₀(·)表示零阶贝塞尔函数，表示各子信道的最大多普勒频移，又

$R_{i|i-1}=diag\[R_{1,1\left(i\right|i-1)},R_{2,1\left(i\right|i-1)},...,R_{n_r,1\left(i\right|i-1)},R_{1,2\left(i\right|i-1)},...,R_{n_r,n_t\left(i\right|i-1)},...,R_{N_r,N_t\left(i\right|i-1)}\].$

由此可以构造卡尔曼滤波器进行信道估计，卡尔曼滤波器的状态空间模型为

$\left\{\begin{array}{c}{h}_{i-1}=R_{i|i-1}{h}_{i-1}+v_i\\ Y_i=X_i{h}_i+W_i\end{array}\right.$

可以得到其时间更新方程与测量更新方程如下：

时间更新方程：

h_i-1＝R_i|i-1h_i-1

$P_{i|i-1}=R_{i|i-1}{P}_i{R}_{i|i-1}^H+Q_{v,i}$

测量更新方程：

$K_i=P_{i|i-1}{X}_i^H{(X_i{P}_{i|i-1}{X}_i^H+Q_{w,i})}^{-1}$

h_i＝h_i|i-1+K_i(Y_i-X_ih_i|i-1)

P_i＝P_i|i-1-K_iX_iP_i|i-1

其中，P_i|i-1为状态变量的协方差矩阵，K_i为卡尔曼滤波器的增益。