用于在上行多用戶mimo系統中的信道估計方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于無線通信技術領域，特別涉及無線通信多天線技術領域，具體是一種 用于在上行多用戶MMO系統中的信道估計方法。
【背景技術】
[0002] 多小區多用戶多天線系統是未來無線通信發展的關鍵技術，在多天線系統中基站 配置數量眾多的天線，這些天線同時服務于相對較少的單天線移動用戶。在通信過程中，如 果接收方知道信道狀態信息，多天線系統可以很簡單地實現高數據傳輸速率和能量效率。 但是，信道狀態信息是未知的，所以在多天線系統中對信道狀態信息的估計是極其重要的。
[0003] -種傳統獲得信道狀態信息的方法是基于訓練序列的信道估計。其中最優的一種 設計是確保訓練序列是相互正交的，為此，當用戶數與能產生相互干擾的基站數很多時，需 要花很多時間來發送這些正交的訓練序列，從而影響系統的傳輸率。事實上，這里存在兩個 問題：一方面，訓練時間花銷很大，信道估計精確，但降低了數據傳輸速率；另一方面，如果 訓練序列不是正交的，尤其是當訓練序列重復使用時，會產生導頻干擾，信道估計的性能極 大下降。

【發明內容】

[0004] 本發明針對現有技術的不足，提出了一種用于上行多小區多用戶MMO系統中的 信道估計方法。
[0005] 假定系統模型為：
[0006]
[0007] 其中，系統有L個小區，每個小區有K個用戶，接收端的基站天線數為Μ。再假定信 道的相干時間為Τ，則發送信號可表示成KLXT的發送信號矩陣X，某小區基站接收信號可 表示成1^1'的接收信號矩陣￥。0為信噪比，8 = (^8{011，012，~011(，021，~^}為 對角矩陣，β ^ (I < i < L，I < j < Κ)表示第i個小區的第j個用戶到基站的大尺度衰落 因子，H是維數為MXKL的隨機信道矩陣，W表示隨機噪聲，假設W中的每個元素是服從零 均值，方差為1的高斯隨機分布，且元素間是相互獨立的。
[0008] 本發明的具體步驟為：
[0009] 1.發送信號的設置
[0010] 假定有兩個星座圖QAM1, QAM2，其中QAM1S m元正交幅度調制，比如4-QAM或者 16-QAM等，則QAM2的表達式如下=QAM2=QAMMi 1…1]1Χηι，即將QAM^右平移一個單 位。
[0011] 本發明中的發送信號矩陣X規定為以下形式：
[0012] X = [X1, X2,…，XkJS Xi^ X的第i (1彡i彡KL)行，即第i個用戶的發送信號。 令
[0013] T。= T/KL，假定T。為整數。第1個用戶的發送信號為：
[0019] 2.信道估計
[0020] 記 G = HB，G 的第 i 列，：g,:為 gi的估計，i = 1，2,…KL。
[0021] 第一步：假設τ。時刻內基站的接收信號為：S ··' 5?]，y^M維的列向 量，為第i, (1彡i彡TJ時刻基站的接收信號；則
[0022]
[0023] 第二步：根據第2個τ。時刻內的接收信號，即Y=[y7i+1 yr^ ··· y2iJ:, 71是M維 的列向量，且為第i，0^+1 < i < 2T。）時刻基站的接收信號；可得
[0024]
[0025] 以此類推，第KL個τ。時刻內的接收信號為Y=[y<a_im; · " M維的列向量，為第i，（(KL-I)Tfl彡i彡KLT。）時刻基站的接收信號；可得
[0026]
[0027] 第三步：根據上述計算可得：0 = Cg1編2…gKL ) ( ?為G估計）然后推出 益==β B一1 ;其中H就是對信道矩陣H的估計。
[0028] 本發明的有益效果是：在接收方不知道信道狀態信息的情況下，該設計方法使發 送方不需要發送訓練序列就能估計出信道。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發明在實施例的情況下，關于解碼誤比特率的仿真圖。
【具體實施方式】
[0030] 以下結合附圖對本發明作進一步說明
[0031] 本發明中的系統模型假定為：
[0032]
[0033] 其中，系統有L個小區，每個小區有K個用戶，接收端的基站天線數為M。再假定信 道的相干時間為T，則發送信號可表示成KLXT的發送信號矩陣X，某小區基站接收信號可 表示成1^1'的接收信號矩陣￥。0為信噪比，8 = (^8{011，012，~011(，021，~^}為 對角矩陣，β ^ (I < i < L，I < j < K)表示第i個小區的第j個用戶到基站的大尺度衰落 因子，H是維數為MXKL的隨機信道矩陣，W表示隨機噪聲，假設W中的每個元素是服從零 均值，方差為1的高斯隨機分布，且元素間是相互獨立的。
[0034] 本發明的具體步驟為：
[0035] 1.發送信號的設置
[0036] 假定有兩個星座圖QAM1, QAM2，其中QAM1S m元正交幅度調制，比如4-QAM或者 16-QAM等，則QAM2的表達式如下=QAM2=QAMMi 1…1]1Χηι，即將QAM^右平移一個單 位。
[0037] 發明中的發送信號矩陣X規定為以下形式：
[0038] X = [X1, X2,…，XkJS Xi^ X的第i (1彡i彡KL)行，即第i個用戶的發送信號。
[0039] 令
[0040] T。= T/KL，假定T。為整數。第1個用戶的發送信號為：
[0041]
[0042] 第2個用戶的發送信號為：
[0043]
[0044] 以此類推，則第KL個用戶的發送信號為：
[0045]
[0046] 2.信道估計
[0047] 記 G = HB，G 的第 i 列，g(為 gi的估計，i = 1，2,…KL。
[0048] 第一步：假設τ。時刻內基站的接收信號為：B…y?J，71是厘維的列向 量，為第i，（1彡i彡T。）時刻基站的接收信號；則
[0049]
[0050] 第二步：根據第2個T。時刻內的接收信號，即Y = …y^M維 的列向量，且為第i，0^+1 < i < 2T。）時刻基站的接收信號；可得
[0051]
[0052] 以此類推，第KL個T。時刻內的接收信號^
Y1^M 維的列向量，為第i，（(KL-I)Τη+1彡i彡KLT。）時刻基站的接收信號；可得
[0053]
[0054] 第三步：根據上述計算可得
（&為G估計）然后推出 H = 6 B -S其中H就是對信道矩陣H的估計。
[0055] 下面介紹該設計方法的理論依據：
[0056] 記真實信道為H，則基站接收到的信號模型可以記為：
[0057]
[0058] 其中，H可表示為MXKL的隨機矩陣，它的每一元素都是均值為零，方差為1的復 高斯隨機變量，且兩兩相互獨立；接收端接收到MX T的接收信號矩陣Y，可表示為[yi，y2，~ yT]，其中Y1 (I < i < T)是Y的某一列向量，表示為第i時刻的接收信號；B是對角矩陣，且 B = diag{bn, β 12，…β 1Κ, β 21，…β LK}，β "（1彡i彡L, 1彡j彡K)表示第i個小區的第 j個用戶到基站的大尺度衰落因子，P為信噪比；W是一