[发明专利]一种信道参数估计方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及对无线通信信道的参数估计。

背景技术

移动通信的发展日新月异，从第一代蜂窝移动通信系统到目前广泛研究的第四代高级国际移动通信(IMT-Advanced)系统，系统的传输速率不断提高，带宽不断增加，信道在时延、路径损耗、空时相关性、频率选择性等诸多方面都会表现出新的特性，这对于系统设计将提出新的挑战。因此，研究无线信道传播特性是研究未来移动通信技术的前提与关键。

在实际的各种地理环境中进行无线信道的测量工作是了解真实信道特征的最佳途径，被世界各国广泛采用。从信道测量结果中进行参数估计是分析信道特性的关键步骤。准确的信道测量与参数估计能够准确反映真实传播环境中的信道特性，从而可以建立合适的信道模型，为无线通信系统中的传输技术、资源管理和网络规划等研究提供参考和依据。

目前，针对宽带信道参数估计，常用的方法有：波束成形方法、子空间法及由最大似然估计准则衍生出来的算法：期望最大化算法(EM)和空间交替广义期望最大化算法(SAGE)。以上各种方法都有各自的优缺点，例如子空间法的运算复杂度要比波束成形方法大，SAGE算法对弱径的估计能力比较弱等。

发明内容

为了解决上述参数估计中存在的问题，更加准确、有效地进行参数估计，本发明提供了一种信道参数估计方法，利用波束成形方法进行初始化，径参数估计主循环采用期望最大化(EM)算法。

本发明提供了一种信道参数估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A：利用波束成形法对信道进行初始化，获得信道参数集的初始值，确定初始化的径数量；步骤B：在时延域上划分多径包，基于所述信道参数集的初始值，以多径包的方式对所述初始化径数量的径进行参数估计，得到所选取的每条径的参数集；步骤C：基于所估计的所述每条径的参数集，判断该径是否被舍弃。

进一步，该方法还包括，所述步骤A中的初始化具体包括：根据测量得到的信道冲击响应矩阵计算空间相关矩阵，根据完全空间相关矩阵得到双角度功率谱，然后依次得到离开角的水平角、离开角的垂直角、到达角的水平角和到达角的垂直角的估计值、多普勒初始值、极化复幅度矩阵。

进一步，该方法还包括，在所述步骤A中，采用Bartlett波束成形法根据空间相关矩阵确定角度功率谱。

进一步，该方法还包括，所述步骤A中，信道参数集的初始值包括：径时延值、离开角的水平角、离开角的垂直角、到达角的水平角、到达角的垂直角、多普勒值和/或极化复幅度矩阵。

进一步，该方法还包括，所述步骤A中，所述确定初始化的径数量具体包括：确定信道的径总数，将所有径按功率从大到小进行排序，选取预定数量的径作为初始化的径。

进一步，该方法还包括，所述步骤B中，对径参数进行估计具体包括：基于所述信道参数集的初始值和完备信号的条件期望值，以划分多径包的方式通过迭代方式估计每条径的参数。

进一步，该方法还包括，通过对完备信号的似然函数求最大值对每条径的参数进行估计，将似然函数为最大值时的径参数作为每条径的参数估计值。

进一步，该方法还包括，所述步骤C中，所述预设条件为：计算每条径功率，将径功率低于功率延时阈值的径舍弃；和/或，为计算天线阵元对每条径产生的增益，将增益小于径平均增益预定比例的径舍弃。

进一步，该方法还包括，采用期望最大化方法进行径的参数估计。

本发明还提供了一种信道参数估计系统，其特征在于，包括以下单元：初始化单元：其利用波束成形法对信道进行初始化，获得信道参数集的初始值，确定初始化的径数量；参数估计单元：其在时延域上划分多径包，基于所述信道参数集的初始值，以多径包的方式对所述初始化径数量的径进行参数估计，得到所选取的每条径的参数集；有效性验证单元：其基于所估计的所述每条径的参数集，判断该径是否被舍弃。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明公开的信道参数估计方法和系统在初始化时采用了波束成形的方法，提高了对弱径的估计能力，更符合宽带系统中径以簇存在的传播机理。主循环时采用期望最大化方法，适用于处理大量的数据。通过划分多径包的方式对经参数并行估计，提高了运算速率。此外，本发明还进一步对搜索到的径的进行了有效性验证。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明