1.一种单载波空间复用MIMO的本振相位噪声估计方法,其特征在于,包括:在对目标单载波空间复用MIMO的发送数据中按照预设周期插入导频序列;
利用无迹卡尔曼滤波法估计所述目标单载波空间复用MIMO在所述导频序列处的本振相位噪声;
基于RTS平滑滤波算法,利用所述目标单载波空间复用MIMO在所述导频序列处的本振相位噪声估计得到所述发送数据在所述目标单载波空间复用MIMO传输过程中的本振相位噪声;
所述利用无迹卡尔曼滤波法估计所述目标单载波空间复用MIMO在所述导频序列处的本振相位噪声的过程,包括:
建立所述目标单载波空间复用MIMO的计算模型;
其中,所述计算模型的表达式为:YaM=RaMHTaMSaM+VaM;
式中,YaM为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻接收端的向量,RaM为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻接收天线各个本振相位噪声的复指数组成的对角阵,H为Nr×Nt的矩阵,第m行n列元素为hm,n,表示第n个发送天线到第m个接收天线的信道信息,TaM为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻发送天线各个本振相位噪声的复指数组成的对角阵,SaM为对所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻发送的第a个导频,M为发送两个连续导频的导频间隔,VaM为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻各个接收天线的复高斯随机噪声序列;
根据所述计算模型创建所述目标单载波空间复用MIMO的状态空间方程;
其中,所述状态空间方程的表达式为:式中,φaM+M为所述目标单载波空间复用MIMO在aM+M时刻的本振相位噪声,φaM为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻的本振相位噪声,QaM为独立同分布的高斯随机向量,YaM为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻接收端的向量,RaM为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻接收天线各个本振相位噪声的复指数组成的对角阵,H为Nr×Nt的矩阵,第m行n例元素为hm,n,表示第n个发送天线到第m个接收天线的信道信息,TaM为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻发送天线各个本振相位噪声的复指数组成的对角阵,SaM为对所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻发送的第a个导频,M为向所述目标单载波空间复用MIMO发送两个连续导频的导频间隔,VaM为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻各个接收天线的复高斯随机噪声序列;
利用所述无迹卡尔曼滤波法对所述状态空间方程进行计算,得到所述目标单载波空间复用MIMO在所述导频序列处的本振相位噪声。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述利用所述无迹卡尔曼滤波法对所述状态空间方程进行计算,得到所述目标单载波空间复用MIMO在所述导频序列处的本振相位噪声的过程,包括:
基于所述无迹卡尔曼滤波法设定目标点;
根据所述目标点计算第一参数;
其中,所述第一参数的表达式:
式中, 为相位噪声在aM+M时刻的一步估计值,i为第i个目标点,L为所述目标单载m
波空间复用MIMO的接收端天线的数量,Wi为第i个目标点的均值权重,ξaM+M,i为aM+M时刻第i个目标点;
利用观测方程对所述目标点进行非线性变换,得到变换方程;
其中,所述观测方程的表达式为:YaM=RaMHTaMSaM+VaM;
所述变换方程的表达式为:
式中, 为所述目标单载波空间复用MIMO在aM+M时刻第i个接收端向量的估计值,RaM+M,i为所述目标单载波空间复用MIMO在aM+M时刻第i个目标点所得到的接收天线各个本振相位噪声的复指数组成的对角阵,H为Nr×Nt的矩阵,第m行n列元素为hm,n,表示第n个发送天线到第m个接收天线的信道信息,TaM+M,i为所述目标单载波空间复用MIMO在aM+M时刻由第i个目标点所得到的发送天线各个本振相位噪声的复指数组成的对角阵,SaM+M为所述目标单载波空间复用MIMO在aM+M时刻发送的第a个导频,VaM+M为所述目标单载波空间复用MIMO在aM+M时刻各个接收天线的复高斯随机噪声序列;
利用所述变换方程计算第二参数;
其中,所述第二参数的表达式为:式中, 为所述目标单载波空间复用MIMO在aM+M时刻接收端向量的加权估计值,im
为第i个目标点,L为所述目标单载波空间复用MIMO的接收端天线的数量,Wi为第i个目标点的均值权重, 为所述目标单载波空间复用MIMO在aM+M时刻第i个接收端向量的估计值;
根据所述第二参数和所述变换方程计算第三参数;
其中,所述第三参数的表达式为:式中,PY,aM+M为aM+M时刻接收端向量加权估计值的方差,i为第i个目标点,L为所述目标c
单载波空间复用MIMO的接收端天线的数量,Wi为第i个目标点的方差权重, 为所述目标单载波空间复用MIMO在aM+M时刻第i个接收端向量的估计值, 为所述目标单载波空间复用MIMO在aM+M时刻接收端向量的加权估计值,H为Nr×Nt的矩阵,第m行n例元素为hm,n,表示第n个发送天线到第m个接收天线的信道信息;
根据所述第一参数、所述第二参数、所述第三参数、所述目标点和所述变换方程计算第四参数;
其中,所述第四参数的表达式为:式中,Pφ,Y,aM+M为 与 的协方差矩阵,i为第i个目标点,L为接收端天线的数量,c
Wi为第i个目标点的方差权重,ξaM+M,i为aM+M时刻第i个目标点, 为相位噪声在aM+M时刻的一步估计值, 为所述目标单载波空间复用MIMO在aM+M时刻第i个接收端向量的估计值, 为所述目标单载波空间复用MIMO在aM+M时刻接收端向量的加权估计值,H为Nr×Nt的矩阵,第m行n列元素为hm,n,表示第n个发送天线到第m个接收天线的信道信息;
根据所述第四参数获取第五参数;
其中,所述第五参数的表达式为:式中,KaM+M为aM+M时刻所求得的卡尔曼增益,Pφ,Y,aM+M为 与 的协方差矩阵,PY,aM+M为aM+M时刻接收端向量加权估计值的方差;
利用所述第一参数、第二参数、第三参数和第五参数对所述状态空间方程进行计算,得到所述目标单载波空间复用MIMO在所述导频序列处的本振相位噪声;
其中,所述目标单载波空间复用MIMO在所述导频序列处的本振相位噪声的表达式为:式中, 为aM+M时刻的相位噪声的前向估计值, 为相位噪声在aM+M时刻的一步估计值,real表示对数据取实部, 为所述目标单载波空间复用MIMO在aM+M时刻接收端向量的加权估计值,YaM+M为所述目标单载波空间复用MIMO在aM+M时刻接收端的向量。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,还包括:基于所述无迹卡尔曼滤波法设定第一初始值和第二初始值;
其中,所述第一初始值的表达式为:式中, 为0时刻相位噪声的前向估计值,假设为相位噪声φ0的均值E(φ0);
所述第二初始值的表达式为:
式中, 为0时刻的相位噪声的前向估计值的方差,φ0为0时刻的相位噪声, 为0时刻的相位噪声的前向估计值;
根据所述第一初始值和所述第二初始值设定初始点;
其中,所述初始点的表达式为:
式中,ξaM,0为aM时刻第0个目标点,ξaM,i为aM时刻的第i个目标点, 为aM时刻的相位噪声的前向估计值, 为aM时刻的相位噪声的前向估计值的方差,λ为调节参数,表示矩阵 的第i行向量;
利用过程方程对所述初始点进行计算,得到所述目标点;
其中,所述过程方程的表达式为:φaM+M=φaM+QaM;
式中,φaM+M为所述目标单载波空间复用MIMO在aM+M时刻的本振相位噪声,φaM为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻的本振相位噪声,QaM为独立同分布的高斯随机向量;
所述目标点的表达式为:
ξaM+M,i=ξaM,i+QaM,(i=0,1,......,2L);
式中,ξaM+M,i为aM+M时刻第i个目标点,ξaM,i为aM时刻第i个目标点,QaM为独立同分布的高斯随机向量。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,还包括:利用目标权值对所述目标点进行修正;
其中,所述目标权值的表达式为:(m) (c)
Wi =Wi =1/{2(L+λ)},i=1,......,2L;
(m)
式中, 为第0个目标点的均值权重, 为第0个目标点的方差权重,Wi 为第i个目(c)
标点的均值权重,Wi 为第i个目标点的方差权重,L为所述目标单载波空间复用MIMO的接收端天线的数量,即L=Nr,λ为调节参数。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述基于RTS平滑滤波算法,利用所述目标单载波空间复用MIMO在所述导频序列处的本振相位噪声估计得到所述发送数据在所述目标单载波空间复用MIMO传输过程中的本振相位噪声的过程,包括:基于所述RTS平滑滤波算法设定第三初始化参数和第四初始化参数;
其中,所述第三初始化参数的表达式为:式中, 为所述目标单载波空间复用MIMO在NM时刻的相位噪声的估计值,初始化为NM时刻的相位噪声的前向估计值
所述第四初始化参数的表达式为:式中,PNM为所述目标单载波空间复用MIMO在NM时刻的相位噪声的估计值的方差,为NM时刻的相位噪声的前向估计值的方差;
根据所述第一参数计算第六参数;
其中,所述第六参数的表达式为:式中, 为相位噪声在aM+M时刻的一步估计值的方差,i为第i个目标点,L为接收c
端天线的数量,Wi为第i个接收端向量估计值的方差权重,ξaM+M,i为aM+M时刻第i个目标点,为相位噪声在aM+M时刻的一步估计值;
根据所述第三参数、第五参数和所述第六参数计算第七参数;
其中,所述第七参数的表达式为:式中, 为相位噪声在aM+M时刻的前向估计值的方差,real表示对数据取实部,为相位噪声在aM+M时刻的一步估计值的方差,KaM+M为aM+M时刻所求得的卡尔曼增益,PY,aM+M为aM+M时刻接收端向量加权估计值的方差;
根据所述第七参数和所述第四初始化参数计算第八参数;
其中,所述第八参数的表达式为:式中,KaM+b为aM+b时刻的卡尔曼增益,b=M‑1,M‑2,...,0,表示两个连续导频间隔之间的时间, 为相位噪声在aM+M时刻的一步估计值,Pq为一步状态更新的方差,为已知量, 为aM时刻的相位噪声的前向估计值的方差;
利用所述第三初始化参数、所述第八参数和所述目标单载波空间复用MIMO在所述导频序列处的本振相位噪声估计得到所述发送数据在所述单载波空间复用MIMO传输过程中的本振相位噪声;
其中,所述发送数据在所述单载波空间复用MIMO传输过程中的本振相位噪声的表达式为:
式中, 为所述目标单载波空间复用MIMO在aM+b时刻相位噪声的估计值,a=N‑1,N‑
2,N‑3,......,0, 为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻的相位噪声的前向估计值,KaM+b为aM+b时刻的卡尔曼增益, 所述目标单载波空间复用MIMO在aM+M时刻的相位噪声的前向估计值。
6.一种单载波空间复用MIMO的本振相位噪声估计装置,其特征在于,包括:导频插入模块,用于在对目标单载波空间复用MIMO的发送数据中按照预设周期插入导频序列;
噪声估计模块,用于利用无迹卡尔曼滤波法估计所述目标单载波空间复用MIMO在所述导频序列处的本振相位噪声;所述利用无迹卡尔曼滤波法估计所述目标单载波空间复用MIMO在所述导频序列处的本振相位噪声的过程,包括:建立所述目标单载波空间复用MIMO的计算模型;
其中,所述计算模型的表达式为:YaM=RaMHTaMSaM+VaM;
式中,YaM为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻接收端的向量,RaM为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻接收天线各个本振相位噪声的复指数组成的对角阵,H为Nr×Nt的矩阵,第m行n列元素为hm,n,表示第n个发送天线到第m个接收天线的信道信息,TaM为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻发送天线各个本振相位噪声的复指数组成的对角阵,SaM为对所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻发送的第a个导频,M为发送两个连续导频的导频间隔,VaM为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻各个接收天线的复高斯随机噪声序列;
根据所述计算模型创建所述目标单载波空间复用MIMO的状态空间方程;
其中,所述状态空间方程的表达式为:式中,φaM+M为所述目标单载波空间复用MIMO在aM+M时刻的本振相位噪声,φaM为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻的本振相位噪声,QaM为独立同分布的高斯随机向量,YaM为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻接收端的向量,RaM为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻接收天线各个本振相位噪声的复指数组成的对角阵,H为Nr×Nt的矩阵,第m行n例元素为hm,n,表示第n个发送天线到第m个接收天线的信道信息,TaM为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻发送天线各个本振相位噪声的复指数组成的对角阵,SaM为对所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻发送的第a个导频,M为向所述目标单载波空间复用MIMO发送两个连续导频的导频间隔,VaM为所述目标单载波空间复用MIMO在aM时刻各个接收天线的复高斯随机噪声序列;
利用所述无迹卡尔曼滤波法对所述状态空间方程进行计算,得到所述目标单载波空间复用MIMO在所述导频序列处的本振相位噪声;
噪声滤波模块,用于基于RTS平滑滤波算法,利用所述目标单载波空间复用MIMO在所述导频序列处的本振相位噪声估计得到所述发送数据在所述目标单载波空间复用MIMO传输过程中的本振相位噪声。
7.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的单载波空间复用MIMO的本振相位噪声估计方法的步骤。
8.一种单载波空间复用MIMO的本振相位噪声估计设备,其特征在于,包括:存储器,用于存储计算机程序;
处理器,用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的单载波空间复用MIMO的本振相位噪声估计方法的步骤。