针对多用户OFDM/SDMA系统上行链路多址信道，基于噪声信道提出了一种改进的信道有效阶数和信道冲激响应联合估计方法。该方法以最大似然为目标函数，构建了基于差分进化算法进行搜索信道有效阶数和信道冲激响应联合估计的框架；该方法引入赤池信息量准则，作为搜索阶数最优的评判函数，以提高信道有效阶数和信道冲激响应的估计精度。通过仿真验证了所提方法的有效性和可靠性，结果表明引入赤池信息量准则在降低有效信道阶数估计误差的同时，提高了时域最大似然信道估计器的性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信领域。更具体地，涉及一种基于差分进化算法实现多址信道有效 阶数估计的方法。
技术介绍
多用户0FDM/SDMA通信机制整合了多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，ΜΙΜΟ)和正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)两种技术优势，在抗多径衰落及提高带宽效率和可靠性方面具有巨大 潜力，是未来宽带无线通信领域的关键技术，基于ΜΜ0的空分多址接入（Space Division Multiple Access，SDMA)技术作为提高移动通信系统容量的有效手段，已成为近年来该领 域的研究热点。准确的信道状态信息是MMO-OFDM系统多用户检测、空时解码等的必要条 件，因此信道估计的准确性将影响系统的整体性能。 文献 1 Channel estimation for OFDM systems with transmitter diversity in mobile wireless channels，'（Li Y, Seshadri N, Ariyavisitakul S, IEEE Journal on Selected Areas in Communications，1999,17(3) :461-471)、文献 2 Two EM-type channel estimation algorithm for OFDM with transmitter diversity （Xie Y Z, Georghiades C N, IEEE Transactions on Wireless Communications，2003, 51 (1) : 106-115)、以及文献 3 Joint decision-directed channel and noise-variance estimation for ΜΙΜΟ 0FDM/SDMA systems based on expectation-conditional maximization（Zhang J K, Hanzo L, Mu X M, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2011，60 (5) : 2139-2151)给出 了基于时域的 信道估计方法，通常将信道建模为有限长脉冲响应滤波器，忽略幅度较小的信道阶数能够 降低系统计算复杂度和提高信道估计的精度。文献4 On the robustness of the linear prediction method for blind channel identification with respect to effective channel undermodeling/overmodeling（Liavas A P, Regalia P A, Delmas J P, IEEE Transactions on Signal Processing, 2000, 48(5) :1477-1481)证明，假设信道有效阶数与实际有效阶 数的偏差会影响信道估计性能，偏差估计精度越高，对噪声和信道间干扰的鲁棒性越好。 文献 5 A robust maximum likelihood channel estimator for OFDM systems（Wang Z, Mathew G,Xin Y, et al. , Wireless Communications and Networking Conference, Hongkong, China: IEEE, 2007:169-174)指出了信道有效阶数与信噪比和实际信道阶数有关，因此应当 自适应选择信道有效阶数，使它接近最优值。在0FDM系统中，解决该问题的一个较简单方 案就是假设信道有效阶数为保证不产生子载波和符号间干扰的信道阶数最大值，即0FDM 循环前缀（Cyclic Prefix，CP)长度加1。这种假设虽然简化了问题，但在实际信道阶数较 低的情况下将导致信道估计器性能的显著下降。文献6 Joint time domain channel and channel length estimation for OFDM system，'（Jia M, Wang Z Y, Gu X M, Communications, Computers and Signal Processing，Victoria，Canada: IEEE, 2007:605-608)从信道最大阶 数出发，逆向搜索，忽略幅度小于一定阈值的信道抽头来确定信道有效阶数，但该算法对阈 值的选取敏感。应用赤池信息量准则（Akaike' s Information Criterion, AIC)确定信道 效阶数时，不需进行阈值设计，以极小化AIC值来确定信道有效阶数。 在文献 7 Joint symbol timing and channel estimation for OFDM based WLANs，'（Larrsson E G, Liu G Q, Li J, et al. , IEEE Communications Letters, 2001, 5(8):325-327)中，AIC应用于信道估计中旨在最小化信道估计器造成的信息损失。直接应 用AIC准则来进行信道有效阶数估计，需要进行多次信道估计、FFT/IFFT运算和欧氏距离 的计算，限制了其在实际通信中的应用。为此寻求一种算法结构简单，相对计算量小，实际 应用方便的信道定阶方法是很有必要的。文献8 Efficient OFDM channel estimation via an information criterion（Tomasoni A, Gatti D, Bellini S, et al. , IEEE Transactions on Wireless Communications，2013,12 (3) :1352-1362)研究了基于 AIC 对单输入单输出 OFDM系统信道阶数估计算法，并构建Levinson递推算法降低运算量，具有较高的鲁棒性。 在多用户0FDM/SDMA系统中，假设链路特性互异的多个移动用户联合构成输入端，各用户 的发送信号经历相互独立的信道，链路的信道有效阶数各不相同，它们在接收天线处混叠 后等效为一个统一的混合信道矩阵，此时必须同时获得所有用户的信道有效阶数才能使ML 信道估计器达到最佳的估计性能。因此，如何同时对多址信道有效阶数进行有效且快速的 估计是一个重大挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种基于差分进化算法实现多址信道有效阶数估计 的方法。本专利技术是在现有技术的基础上，针对多用户0FDM/SDMA系统，以差分进化 (Differential Evolution，DE)算法为辅助，提出了基于AIC准则的信道有效阶数并行 搜索方法。构建基于AIC准则的多用户信道有效阶数和信道冲激响应（Channel impulse response，CIR)的目标函数作为DE算法的适本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于差分进化算法实现多址信道有效阶数估计的方法，包括如下步骤： (1)初始化 利用Np个维数为U的信道有效阶数向量作为每一代的种群初始化得到式(1)，U为用户数，t表示进化代数，i为种群中个体的标号，种群中的每个个体在解空间内随机产生，其中，为上取整操作，BU和BL分别表示解空间搜索上界和下界，BL＝1，BU＝CP，rand(0,1)表示在(0,1)区间内均匀分布的随机数；(2)变异 随机选取两个个体，并以它们的差分来扰动第三个随机选取的向量，执行判断边界条件子步骤I和步骤II，得到变异个体I.若令若II.若令若其中，变异因子F在区间(0,1)内均匀分布，r1,r2,r3∈{1,2,…,Np}互不相同，并且与标号i也不相同； (3)交叉 通过式(10)的交叉操作生成试验个体来增加种群的多样性，randj(0,1)∈[0,1]为均匀分布的随机数，j＝1,2,…U 其中，CR为交叉因子，randn(i)∈[1,2,...,U],为随机选择的维数变量索引；以及 (4)选择 按式(11)进行选择操作，生成t+1代个体进入下一代进化，反复迭代上述过程，直到满足DE算法终止条件，终止时最优即为信道有效阶数估计值计算AIC时与对应的CIR估计值，即为CIR的ML估计。...
【技术特征摘要】
1. 一种基于差分进化算法实现多址信道有效阶数估计的方法，包括如下步骤： (1) 初始化 利用Np个维数为U的信道有效阶数向量作为每一代的种群初始化得 到式⑴，U为用户数，t表示进化代数，i为种群中个体的标号，种群中的每个个体在解空 间内随机产生，(8) 其中，为上取整操作，分别表示解空间搜索上界和下界，B^= 1，BuiCP， rand(0, 1)表示在（0, 1)区间内均匀分布的随机数； (2) 变异 随机选取两个个体，并以它们的差分来扰动第三个随机选取的向量，执行判断边界条 件子步骤I和步骤II，得到变异个体(9) I. 若令若II. 若令'若其中，变异因子F在区间...
【专利技术属性】
技术研发人员：李双志，穆晓敏，张喆，韩刚涛，赵海峰，郭歆莹，
申请(专利权)人：李双志，
类型：发明
国别省市：河南;41
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