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申请/专利权人：复旦大学

摘要：本发明属于OFDM通信技术领域，具体涉及基于AR模型的迭代MMSE信道估计方法。本发明首先根据导频处的信道估计利用AR建模求解信道在频域的自相关序列以及AR模型的估计误差方差，然后用该自相关序列构成托普利兹形式的协方差阵以及估计误差方差，进行信道的MMSE估计接着利用估计得到的信道再次进行AR建模，更新协方差阵和估计误差的方差，并再次求解MMSE信道估计，如此迭代地进行，直至噪声功率收敛，得到最终的估计信道。仿真结果显示，即使信道同步不完美，本发明方法也无需额外调参，即可达到良好的工作性能，体现出了优越的鲁棒性，相比于其他迭代的MMSE算法，复杂度更低、更易实现且性能更好。

主权项：1.一种基于AR模型的MMSE信道估计方法，其特征在于，具体步骤如下：1问题的归结1.1对于一个有Mr个接收天线、Mt个发送天线，有Nf个子载波的MIMO-OFDM系统，在第i个子载波上发送信号xi，接收端接收到的信号如下：yi＝Hixi+zi，i＝1，...，Nf，1其中，是秩为K的信道矩阵；假设E{||x||2}＝Pt，也即发送功率为Pt，是零均值循环对称复高斯噪声，为噪声方差；第i个载波的MIMO信道表示为： 其中，fi表示第个子载波的频率；每个元素Hf如下式，通过ht的傅里叶变换得到： ht为信道时域脉冲响应： 其中，τp表示第p条径的时延，γp表示第p条径的幅度，δ.为单位冲击函数；Hf的自相关函数为： 其中，为功率时延谱，Δf为频率间隔；对MIMO信道整体的信道估计，等效为对MIMO的MrMt个元素单独分别进行估计；为了简化表示，将用单流形式来进行问题描述；首先获得导频处的信道估计： 为导频位置索引构成的集合，Np为导频个数；那么，所有数据载波信道的最小均方误差MMSE估计表示为： 其中，Nd表示数据个数，MMSE估计矩阵WMMSE为： 是自相关矩阵，它的第i行第j列的元素为RHΔf，Δf表示第i个导频和第j个导频载波之间的频率间隔；类似的，Rpd的第i行第j列的元素也是RHΔf，此时的Δf表示第i个导频和第j个数据载波之间的频率间隔；为噪声功率，为信号功率；于是，问题为：给出计算Rpp、Rpd以及的方法，以提升信道估计的性能和鲁棒性；2问题的求解首先，利用Yule-Walker方程，求解AR模型；设r0，...，rn为信道的前n+1个已知的自相关序列： 令：θ＝[a1，...，an]T10θ和σ2都和阶数n有关，将式9写为： 其中定义： 下面给出Levinson-Durbin算法求解Yule-Walker方程的步骤；约定以下符号表示：对于矢量x＝[x1，...，xn]T，定义： Levinson-Durbin算法为：输入：r0，...，rn；输出：θn，初始化：对于i＝0，...，n-1，计算： 由式9可知：rN＝a1*rN-1+a2*rN-2+…+an*rN-n，N＝n+1，...，Nf，14根据14式递推地计算出信道rn+1，...，rNf的自相关序列，由自相关序列构成托普利兹形式的相关阵；并且Levinson-Durbin算法输出的作为噪声功率的估计；将相关阵和噪声功率代入8式得到MMSE估计矩阵；其中，粗体大写字母为矩阵，粗体小写字母为列矢量；I为单位阵；·T、·*和·H分别为转置、共轭和共轭转置；·-1表示求逆，表示求伪逆；diagA表示由A的对角元素构成的列矢量，diaga表示以a中元素作为对角线元素的对角阵；vec·表示按列向量化；||·||2表示欧几里得范数，||·||F表示Frobenius范数；E{·}表示求期望；ffta表示对矢量a进行快速傅里叶变换，iffta表示对矢量a进行逆快速傅里叶变换。

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