[发明专利]多中继协同通信系统中基于循环正交序列的信道估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字通信信号处理领域，尤其涉及一种多中继协同通信系统中基于循环正交序列的信道估计方法。

背景技术

在无线通信中，多径信道引起的频率选择性衰落会影响信号传输的可靠性，恶化传输的性能，当信号带宽增大时频率选择性衰落的影响会更加明显。此外，在无线通信中还会出现深衰落的情况，使得通信链路难以建立或保持。因而，传统的端到端单天线系统抵抗多径以及深衰落系统的能力是有限的，很难满足下一代移动通信的高速率高带宽的要求。因而引入了多天线系统（MIMO），其提供的分集增益可以有效地提升多径信道下传输的可靠性，但是基于多天线的分集系统中采用了天线阵列，增大了实用系统尺寸，提高了成本，增加了其实现难度。为了克服这个缺点，引入了基于多中继的协同通信系统（见“Cooperative Communication in Wireless Networks” in IEEE Communications Magazine 2004）。基于多中继的协同通信系统利用分布在空间不同位置的终端的天线相互协同，在不明显增加终端实现复杂度的情况下实现分集。

在基于多中继的协同通信中，信道状态信息（CSI）对中继传输的策略以及性能起着至关重要的作用。目前简单前传中继协同模式下已有的信道估计方法有两种：一是时分复用方式（TDM），各个中继节点依次将源节点广播的信道训练字转发到目的节点，目的节点依次估计出经过各个中继的中继信道；二是频分复用方式（FDM），各个中继节点在频域上将收到的训练导频乘以不同的梳状函数获得不同的子载波组后向目的节点转发各子载波组，目的节点在频域上估计出各个子载波组上的信道，内插后获得经过各个中继的中继信道（“Channel Estimation Based on Pilot Frequency Division Multiplexing for Distributed Space-Frequency Coded Cooperative Communication System” in IEEE Vehicular Technology Conference(VTC), 2010-Spring）。时分复用方式若要求较高的估计精度时需采用较长的训练序列，但是效率会随着中继数量的增加而大大降低，若要保证效率则需采用较短的训练序列，估计精度会因此降低；频分复用方式中需要采用内插，在中继数量较多时内插误差增大，性能下降明显。

为了能更好的适应于实际的协同通信系统，针对上面提到的信道估计方法的不足，本发明设计了一种高效率、高精度的信道估计方法。该方法基于具有循环正交特性的训练序列，多个中继对接收到的源节点的训练序列进行循环移位，在各个中继间构建具有良好正交特性的信道训练字。该方法具有较低的运算复杂度，时间开销和估计误差均较小且不会因中继数量的增加的而迅速增大，更加适用于实际的中继协同通信系统。

发明内容

本发明的目的是克服现有多中继协同通信系统中信道估计技术的不足，提供一种多中继协同通信系统中基于循环正交训练序列的信道估计方法。该方法具有较低的运算复杂度，较高的效率和较高的精度。

多中继协同通信系统中基于循环正交序列的信道估计方法的步骤如下：

1)源节点采用广播方式向系统中全部                                               个中继节点发送信道训练序列，信道训练序列具有循环正交特性；

2)各中继节点接收到信道训练序列后，各中继节点确定该中继节点上的移位间隔，以该间隔循环移位接收的信道训练序列并进行放大后，向目的节点转发放大后的信道训练序列；各中继节点转发到目的节点的信道包括两部分，一是该信道本身的时域冲激响应，二是该中继节点与具有最短传输路径的中继节点之间存在的传输时延差；

3)目的节点接收到的信号是来自各个中继转发的信道训练序列的叠加，目的节点利用叠加的信道训练序列，将经过某个中继节点的源节点到目的节点的中继信道作为整体进行估计；

4）目的节点将全部个中继信道合成总中继信道向量，将总中继信道向量作为一个待估变量，目的节点利用各中继节点转发的训练序列之间的正交性，精确估计出总中继信道向量，每个中继信道的估计是估计的总中继信道向量的一个片段。

所述的信道训练序列的表达式为：

，

在信道训练序列之前插入循环前缀来消除块间干扰。循环正交特性是指长度为的训练序列，其不同间隔循环移位的序列之间的互相关值为零，即