多天線時(shí)域訓(xùn)練序列填充方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多天線時(shí)域訓(xùn)練序列填充方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著通信需求的不斷增長(zhǎng)，MIM0(multiple input multiple output，多 輸入多輸出）系統(tǒng)受到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，主要是因?yàn)棣笑叵到y(tǒng)有著很高的系統(tǒng)容量和 頻譜效率。同時(shí)，0FDM(0rthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用）技 術(shù)也可以在頻率選擇性信道當(dāng)中有效提高頻譜效率并提高系統(tǒng)性能。因此，MMO-OFDM系統(tǒng) 正在逐步成為通信領(lǐng)域重要的技術(shù)，并已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)當(dāng)中，并且在未來(lái) 通信系統(tǒng)當(dāng)中也將會(huì)占據(jù)很大的比重。
[0003]對(duì)于Mnro-OFDM系統(tǒng)的性能來(lái)說(shuō)，正確的信道估計(jì)是至關(guān)重要的。對(duì)于Μπω系統(tǒng)來(lái) 說(shuō)，每一根接收天線都必須對(duì)等同與發(fā)射天數(shù)數(shù)量的信道進(jìn)行正確的估計(jì)。因此，ΜΙΜ0-0FDM系統(tǒng)的信道估計(jì)通常需要比普通的單天線系統(tǒng)花費(fèi)多倍的復(fù)雜度和頻譜資源。當(dāng)前的 信道估計(jì)方案多采用時(shí)域的訓(xùn)練序列或者頻域的導(dǎo)頻等方案。然而，對(duì)于傳統(tǒng)的方案，花銷 都會(huì)隨著發(fā)射天線的數(shù)量增加而提高，這不可避免的造成了明顯的頻譜效率的降低和信道 估計(jì)精度的下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。
[0005] 為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種多天線時(shí)域訓(xùn)練序列填充方法，能夠充分 利用無(wú)線信道時(shí)域稀疏以及多天線信道空間相關(guān)的特點(diǎn)，利用結(jié)構(gòu)化壓縮感知理論，實(shí)現(xiàn) 信道時(shí)域沖激響應(yīng)的重建，具有低復(fù)雜度、高頻譜效率、高精度的特點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種多天線時(shí)域訓(xùn)練序列填充裝置。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種多天線時(shí)域訓(xùn)練序列填充方 法，包括以下步驟:S1.根據(jù)發(fā)射天線個(gè)數(shù)Nt和訓(xùn)練序列長(zhǎng)度Μ確定待生成訓(xùn)練序列集合，其 中，所述訓(xùn)練序列集合中每一個(gè)訓(xùn)練序列長(zhǎng)度為Μ，所述訓(xùn)練序列集合元素個(gè)數(shù)為Nt;S2.根 據(jù)所述訓(xùn)練序列集合與信道長(zhǎng)度L生成每個(gè)發(fā)射天線的子矩陣，通過(guò)對(duì)所有子矩陣進(jìn)行列 重排以生成觀測(cè)矩陣，根據(jù)壓縮感知要求的所述觀測(cè)矩陣的列互不相關(guān)性，對(duì)所述觀測(cè)矩 陣的矩陣塊相關(guān)值進(jìn)行優(yōu)化;S3.將優(yōu)化后的所述訓(xùn)練序列集合中的訓(xùn)練序列分別填充到 每個(gè)發(fā)射天線的數(shù)據(jù)幀的保護(hù)間隔中，并連同待發(fā)送數(shù)據(jù)一起發(fā)射;S4.根據(jù)所述信道長(zhǎng)度 L確定無(wú)塊間干擾區(qū)域，并采用預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)化壓縮感知重建算法對(duì)信道進(jìn)行重建。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多天線時(shí)域訓(xùn)練序列填充方法，在根據(jù)發(fā)射天線個(gè)數(shù)Nt和訓(xùn) 練序列長(zhǎng)度Μ確定待生成訓(xùn)練序列集合后，根據(jù)訓(xùn)練序列集合與信道長(zhǎng)度L生成每個(gè)發(fā)射天 線的子矩陣，并通過(guò)對(duì)所有子矩陣進(jìn)行列重排以生成觀測(cè)矩陣，以及根據(jù)壓縮感知要求的 觀測(cè)矩陣的列互不相關(guān)性，對(duì)觀測(cè)矩陣的矩陣塊相關(guān)值進(jìn)行優(yōu)化，而后將優(yōu)化后的訓(xùn)練序 列集合中的訓(xùn)練序列分別填充到每個(gè)發(fā)射天線的數(shù)據(jù)幀的保護(hù)間隔中，并連同待發(fā)送數(shù)據(jù) 一起發(fā)射，最后根據(jù)信道長(zhǎng)度L確定無(wú)塊間干擾區(qū)域，并采用預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)化壓縮感知重建算法 對(duì)信道進(jìn)行重建。因此，該方法能夠充分利用無(wú)線信道時(shí)域稀疏以及多天線信道空間相關(guān) 的特點(diǎn)，利用結(jié)構(gòu)化壓縮感知理論，實(shí)現(xiàn)信道時(shí)域沖激響應(yīng)的重建，具有低復(fù)雜度、高頻譜 效率、高精度的特點(diǎn)。
[0009]另外，根據(jù)本發(fā)明上述多天線時(shí)域訓(xùn)練序列填充方法還可以具有如下附加的技術(shù) 特征：
[0010]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述訓(xùn)練序列集合中的編號(hào)為i的發(fā)射天線的訓(xùn)練序 列為：
[0011] Ρ?=[Ρ?;ι,Ρ?;2, . . . ,Ρι,μ];
[0012] 編號(hào)為i的發(fā)射天線的子矩陣為：
[0013]
[0014]所述觀測(cè)矩陣的第j個(gè)矩陣塊為：
[0015] Φ, =[ψ：(./),Ψ,(./),...,Ψν(./)]?
[0016] 其中，〇 幻_〈L，ΨΚ j)為％的第j列，0 < i < Nt;
[0017] 所述觀測(cè)矩陣由L個(gè)矩陣塊橫向拼接組成，所述觀測(cè)矩陣為：Φ = [0:，Φ2,...， Φ?0
[0018] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算所述觀測(cè)矩陣中的任意兩個(gè)矩陣塊之間的相關(guān) 值，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定出最大相關(guān)值，并將所述最大相關(guān)值作為所述觀測(cè)矩陣的塊相關(guān) 值，其中，通過(guò)以下公式計(jì)算矩陣塊之間的相關(guān)值：
[0019]
[0020] 其中，Φ4ΡΦ2是所述觀測(cè)矩陣的兩個(gè)矩陣塊，為矩陣塊?:的共輒轉(zhuǎn)置，Ρ (Φι)代表矩陣塊Φι的最大奇異值，Ρ( Φ2)代表矩陣塊φ>2的最大奇異值。
[0021] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述對(duì)觀測(cè)矩陣的矩陣塊相關(guān)值的優(yōu)化，包括:優(yōu)化所 述矩陣塊內(nèi)部列向量之間的相關(guān)值;優(yōu)化不同所述矩陣塊列向量之間的相關(guān)值。
[0022] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟S2,具體包括:通過(guò)使用相關(guān)特性好的序列優(yōu) 化所述矩陣塊內(nèi)部列向量之間的相關(guān)值，其中，所述相關(guān)特性好的序列包括時(shí)域二值m序 列、頻域隨機(jī)二值序列、恒包絡(luò)零自相關(guān)序列和頻移m序列;通過(guò)預(yù)設(shè)優(yōu)化算法優(yōu)化不同所 述矩陣塊列向量之間的相關(guān)值，其中，所述預(yù)設(shè)優(yōu)化算法包括遺傳算法、退火算法和粒子群 算法。
[0023]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述無(wú)塊間干擾區(qū)域?yàn)殚L(zhǎng)度為Μ的訓(xùn)練序列后(M-L+1) 個(gè)不受前幀數(shù)據(jù)域塊間干擾的部分，其中，所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)化壓縮感知重建算法的模型為r = Φ?ι+w，其中，觀測(cè)向量r為長(zhǎng)度為Μ-L+l的接收訓(xùn)練序列的無(wú)塊間干擾區(qū)域；Φ為所述觀測(cè) 矩陣;信道沖激響應(yīng)向量. . .，hL]是Nt個(gè)信道的時(shí)域沖激響應(yīng)的重排，重排方式 與觀測(cè)矩陣類似，長(zhǎng)度為NtL，每一個(gè)子信道塊lu同時(shí)為零或同時(shí)非零，零信道塊的個(gè)數(shù)S遠(yuǎn) 小于信道長(zhǎng)度L;w是長(zhǎng)度為Μ-L+l的獨(dú)立同分布的高斯向量。
[0024] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)化壓縮感知重建算法包括壓縮采樣匹配 追蹤和塊正交匹配追蹤。
[0025] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明另一方面實(shí)施例提出了一種多天線時(shí)域訓(xùn)練序列填充裝 置，包括:生成模塊，用于根據(jù)發(fā)射天線個(gè)數(shù)Nt和訓(xùn)練序列長(zhǎng)度Μ確定待生成訓(xùn)練序列集合， 其中，所述訓(xùn)練序列集合中每一個(gè)訓(xùn)練序列長(zhǎng)度為Μ，所述訓(xùn)練序列集合元素個(gè)數(shù)為Nt;優(yōu) 化模塊，用于根據(jù)所述訓(xùn)練序列集合與信道長(zhǎng)度L生成每個(gè)發(fā)射天線的子矩陣，通過(guò)對(duì)所有 子矩陣進(jìn)行列重排以生成觀測(cè)矩陣，根據(jù)壓縮感知要求的所述觀測(cè)矩陣的列互不相關(guān)性， 對(duì)所述觀測(cè)矩陣的矩陣塊相關(guān)值進(jìn)行優(yōu)化;組幀模塊，用于將優(yōu)化后的所述訓(xùn)練序列集合 中的訓(xùn)練序列分別填充到每個(gè)發(fā)射天線的數(shù)據(jù)幀的保護(hù)間隔中，并連同待發(fā)送數(shù)據(jù)一起發(fā) 射;信道重建模塊，用于根據(jù)所述信道長(zhǎng)度L確定無(wú)塊間干擾區(qū)域，并采用預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)化壓縮 感知重建算法對(duì)信道進(jìn)行重建。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多天線時(shí)域訓(xùn)練序列填充裝置，首先通過(guò)生成模塊生成訓(xùn)練 序列集合，優(yōu)化模塊根據(jù)訓(xùn)練序列集合與信道長(zhǎng)度L生成每個(gè)發(fā)射天線的子矩陣，并通過(guò)對(duì) 所有子矩陣進(jìn)行列重排以生成觀測(cè)矩陣，以及根據(jù)壓縮感知要求的觀測(cè)矩陣的列互不相關(guān) 性，對(duì)觀測(cè)矩陣的矩陣塊相關(guān)值進(jìn)行優(yōu)化，而后組幀模塊將優(yōu)化后的訓(xùn)練序列集合中的訓(xùn) 練序列分別填充到每個(gè)發(fā)射天線的數(shù)據(jù)幀的保護(hù)間隔中，并連同待發(fā)送數(shù)據(jù)一起發(fā)射，最 后信道重建模塊根據(jù)信道長(zhǎng)度L確定無(wú)塊間干擾區(qū)域，并采用預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)化壓縮感知重建算 法對(duì)信道進(jìn)行重建。因此，該裝置能夠充分利用無(wú)線信道時(shí)域稀疏以及多天線信道空間相 關(guān)的特點(diǎn)，利用結(jié)構(gòu)化壓縮感知理論，實(shí)現(xiàn)信道時(shí)域沖激響應(yīng)的重建，具有低復(fù)雜度、高頻 譜效率、高精度的特點(diǎn)。
[0027] 上述多天線時(shí)域訓(xùn)練序列填充裝置還可以具有如下附加的技術(shù)特征：
[0028] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述對(duì)觀測(cè)矩陣的矩陣塊相關(guān)值的優(yōu)化，包括:優(yōu)化所 述矩陣塊內(nèi)部列向量之間的相關(guān)值;優(yōu)化不同所述矩陣塊列向量之間的相關(guān)值。
[0029] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述優(yōu)化模塊，具體用于:通過(guò)使用相關(guān)特性好的序列 優(yōu)化所述矩陣塊內(nèi)部列向量之間的相關(guān)值，其中，所述相關(guān)特性好的序列包括時(shí)域二值m序 列、頻域隨機(jī)二值序列、恒包絡(luò)零自相關(guān)序列和頻移m序列;通過(guò)預(yù)設(shè)優(yōu)化算法優(yōu)化不同所 述矩陣塊列向量之間的相關(guān)值，其中，所述預(yù)設(shè)優(yōu)化算法包括遺傳算法、退火算法和粒子群 算法。
[0030] 本發(fā)明附加的方面的優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的多天線時(shí)域訓(xùn)練序列填充方法的流程圖。
[0032] 圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的多天線時(shí)域訓(xùn)練序列填充方法的流程圖。
[0033] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多天線時(shí)域訓(xùn)練序列填充的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034] 圖4是根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的多天線時(shí)域訓(xùn)練序列填充方法的流程圖。
[0035] 圖5是根據(jù)本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的多天線時(shí)域訓(xùn)練序列填充方法的流程圖。
[0036] 圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的多天線時(shí)域訓(xùn)練序列填充裝置的方框示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0038] 下面參照附圖來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的多天線時(shí)域訓(xùn)