频率选择性衰落信道下MIMO-OFDM系统的发射天线数目估计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种频率选择性衰落信道下MIMO-OFDM系统的发射天线数目估计方法，包括：(1)构造每个子载波的接收信号矩阵；(2)计算每个子载波的协方差矩阵；(3)对每个子载波对应的协方差矩阵做特征分解，利用迭代算法计算噪声方差的估计值集合，构造检测统计量；(4)求解判决门限值；(5)确定检测统计量属性；(6)确定发射天线数目。本发明专利技术的有益之处在于：求解判决门限值采用非渐进随机分析方法，在小规模样本数据条件下具有良好的收敛效果，确保估计的可靠性，大幅度提高了估计的实时性；估计噪声功率时采用迭代的方法，在小规模样本数条件下提高了估计的可靠性；判决门限值对有用信号功率的要求低，在小信噪比条件下具有更高的估计性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发射天线数目的估计方法，具体涉及一种频率选择性衰落信道下的MIMO-OFDM(Multiple Input Multiple Output-Orthogonal Frequency Division Multiplexing，多输入多输出－正交频分复用)系统的发射天线数目的估计方法，可用于通信信号盲识别和认知无线电，属于无线通信

技术介绍
下一代无线通信系统必须具备更高的传输速率、服务质量和频谱效率，在频谱资源紧张和高速数据传输容易引起信道频率选择性衰落的背景下，MIMO-OFDM技术可为这一目标的实现提供技术支撑。在通信信号盲识别场景中，需要对非合作通信信号参数进行盲估计和识别，发射天线数目估计是其中所涉及到的调制盲识别和盲信道估计等关键技术的前提。现有的频率选择性衰落信道下的MIMO-OFDM系统的发射天线数目估计方法大都建立在传统概率论基础上。Oren somekh等人在MILCOM2007上发表的“Detecting the Number of Transmit Antennas with Unauthorized or Cognitive Receivers in MIMO Systems”中引入模式选择方法。其设计思想是基于信息论准则的最小描述长度(Minimum Description Length，MDL)和Akaike信息论准则(Akaike Information Criterion，AIC)，对频域接收信号的协方差矩阵进行特征值分解，将得到的特征值代入到模式选择的代价函数中去，找出使代价函数最小的参数值，通过该参数值确定发射天线数目。该方法的不足之处在于：一方面需要大规模的数据样本来完成发射天线数目的估计，算法实时性差，不适用于快衰落通信场景；另一方面，在低信噪比的条件下识别性能差，不适用于有用信号功率较低的通信场景。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种频率选择性衰落信道下的MIMO-OFDM系统的发射天线数目估计方法，该方法可以在样本规模较小或者信噪比较低的条件下，实现高识别率的发射天线数目估计。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种频率选择性衰落信道下MIMO-OFDM系统的发射天线数目估计方法，其特征在于，该估计方法使用的系统模型包括一个发射机、一个接收机和一个侦听机，其中，发射机的天线数目为Nt，侦听机的天线数目为Nr，Nr>Nt，发送信号采用OFDM调制方式，每一帧OFDM的子载波数为N，该估计方法包括以下步骤：(1)构造每个子载波的接收信号矩阵：对时域接收信号进行OFDM解调，取出接收天线上第l帧OFDM符号的第i个子载波构造Nr×L维接收信号矩阵Yi，其中，L为接收OFDM符号帧数，1≤l≤L，1≤i≤N；(2)计算每个子载波的接收信号协方差矩阵当L>Nr时，接收信号协方差矩阵为：当L≤Nr时，接收信号协方差矩阵为：(3)构造检测统计量：3a、对每个子载波对应的协方差矩阵进行特征分解，并将分解得到的特征值按降序排列：其中，λk,i表示按照降序排列的第k个特征值，1≤k≤Nr；3b、对于第i个子载波，根据特征值集合{λk,i|k＝1,2,...,Nr本文档来自技高网...

【技术保护点】
频率选择性衰落信道下MIMO‑OFDM系统的发射天线数目估计方法，其特征在于，该估计方法使用的系统模型包括一个发射机、一个接收机和一个侦听机，其中，发射机的天线数目为Nt，侦听机的天线数目为Nr，Nr>Nt，发送信号采用OFDM调制方式，每一帧OFDM的子载波数为N，该估计方法包括以下步骤：(1)构造每个子载波的接收信号矩阵：对时域接收信号进行OFDM解调，取出接收天线上第l帧OFDM符号的第i个子载波构造Nr×L维接收信号矩阵Yi，其中，L为接收OFDM符号帧数，1≤l≤L，1≤i≤N；(2)计算每个子载波的接收信号协方差矩阵当L>Nr时，接收信号协方差矩阵为：当L≤Nr时，接收信号协方差矩阵为：(3)构造检测统计量：3a、对每个子载波对应的协方差矩阵进行特征分解，并将分解得到的特征值按降序排列：其中，λk,i表示按照降序排列的第k个特征值，1≤k≤Nr；3b、对于第i个子载波，根据特征值集合{λk,i|k＝1,2,...,Nr}和终止条件利用迭代算法计算噪声方差的估计值集合3c、对于第i个子载波，通过噪声方差估计值对特征值λk,i进行归一化处理得到相对应的随机变量U(k,i)；3d、构造检测统计量Uk：Uk=1NΣi=1NU(k,i);]]>(4)求解判决门限值γk：γk=F-1(1-Pfa)ϵL,Nr-k+μL,Nr-k,]]>其中，F‑1(1‑Pfa)表示第二类Tracy‑Widom分布的逆累积分布函数，Pfa表示预先设定的虚警概率，μL,Nr-k=(Nr-kL+1)2,]]>ϵL,Nr-k=1L2/3(Nr-kL+1)(LNr-k+1)1/3;]]>(5)确定检测统计量属性：如果检测统计量Uk大于判决门限γk，则将检测统计量Uk判定为信号统计量；如果检测统计量Uk小于判决门限γk，则将对应检测统计量Uk判定为噪声统计量；(6)确定MIMO系统发射天线数目：确定信号统计量的数目，并将该数目作为MIMO‑OFDM系统发射天线数目的估计值。...

【技术特征摘要】
1.频率选择性衰落信道下MIMO-OFDM系统的发射天线数目估
计方法，其特征在于，该估计方法使用的系统模型包括一个发射机、
一个接收机和一个侦听机，其中，发射机的天线数目为Nt，侦听机的
天线数目为Nr，Nr>Nt，发送信号采用OFDM调制方式，每一帧
OFDM的子载波数为N，该估计方法包括以下步骤：
(1)构造每个子载波的接收信号矩阵：
对时域接收信号进行OFDM解调，取出接收天线上第l帧OFDM
符号的第i个子载波构造Nr...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇朝，胡梅霞，李涛，朱德明，张海林，刘毅，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61