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一种新的MIMO系统空间相关性的估计技术

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资料介绍

摘 要:该文提出了在MIMO系统中一种估计发射及接收天线相关矩阵RT,RR 的新算法。算法揭示了对于发射

端(接收端)相关矩阵的估计精度和接收端(发射端)的天线的相关度密切有关,而与发射端(接收端)自身天线的相关

度无关。此外,该文对估计性能与天线数量的关系也进行了分析。模拟结果表明,在使用约200 个训练符号时,相

关矩阵中每个元素的平均估计误差在0.05 以下,而使用更多的训练符号时,估计精度将会进一步提高。


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30 3 期  
2008 3 月  
电 子 与 信 息 学 报  
Vol.30No.3  
Mar.2008  
Journal of Electronics & Information Technology  
一种新MIMO 系统空间相关性的估计技术  
宾  
王宗欣  
(复旦大学通信科学与工程系 上海 200433)  
摘 要文提出了MIMO 系统中一种估计发射及接收天线相关矩RT RR 的新算法法揭示了对于发射  
(接收端)相关矩阵的估计精度和接收端(发射端)的天线的相关度密切有关,而与发射端(接收端)自身天线的相关  
度无关文对估计性能与天线数量的关系也进行了分析拟结果表明使用200 个训练符号时相  
关矩阵中每个元素的平均估计误差0.05 以下,而使用更多的训练符号时,估计精度将会进一步提高。  
关键词:多输入多输出(MIMO);信道空间相关性;天线相关矩阵;相关度;训练符号  
中图分类号TN92  
文献标识码A  
文章编号1009-5896(2008)03-0630-04  
A Novel Spatial Correlation Estimation Technology  
in MIMO Communication System  
Li Liang-bin  
Wang Zong-xin  
(Communication Science and Engineering Department, Fudan University, Shanghai 200433, China)  
Abstract: A novel algorithm is proposed in this literature to estimate the transmit and receive antenna correlation  
matrix, RT and RR, in MIMO system. Theoretical analysis indicates that the estimation performance is  
improved when more training number is used. Interestingly, the performance of the estimation of antenna  
correlation matrix at one side is highly correlated to the correlation degree of the antennas at the other side, but  
not the correlation degree of itself. Moreover, the relationship between estimation performance and antenna  
numbers is also presented. Simulation results show that mean error of this algorithm is generally below 0.05 when  
200 training symbols are used.  
Key words: MIMO; Channel spatial correlation; Antenna correlation matrix; Correlation degree; Trainning  
symbols  
1 引言  
2 MIMO 信道传输模型  
MIMO 技术的使用给无线通信带来了巨大的信道容量,  
当接收端已知信道状态信息(CSI)时,信道容量随着发射端  
与接收端天线数量的较小min(m, n)的增加而线性增加[1]。  
同时,研究也表明,无线信道之间的空间相关性会大大减小  
信道容量[2],并且严重影响空分复用系统中符号误码率[3]。  
因此知无线信道的空间相关性有重要的意义如,  
利用已知的发射天线相关矩RT ,可以在发射端通过一种  
类似波束成形与最优功率分配的方法发送信号向量预先  
RT 的特征向量矩阵而获得最优的信道容量[4]。  
m 为发射天线数量,n 为接收天线数量在具有  
空间相关性MIMO 系统里,接收信号可以被表示为[4]  
Y = RR1/2WRT1/2X + N  
(1)  
X m×T 的发射信号矩阵(T 为一个符号的长度)Y  
n×T 的接收信号矩阵,W n×m 统计独立同分CN  
(0,1)的信道矩阵N n×T 统计独立同分CN(0,σ2)分  
布的噪声矩阵RT 为发射天线相关矩阵RR 为接收天线  
相关矩阵。RT,RR 特征值分解R = U Λ U H ,  
T
T
T
T
RR = URΛRURH RR1/2,RT1/2 分别R1/2 = UTΛT UTH ,  
1/2  
T
已有的用来估计相关信道的算法多是基于阵列天线  
[5]由于MIMO 系统中天线是任意分布的时基于  
阵列模型的算法就会失效,因而,需要一种基于信号处理且  
不依赖阵列天线的方法来估计相关信道。  
H
1/2  
[4]  
RR1/2 = URΛR UR  
假设块衰落(block fading)的信道模型干时间大T,  
则在发送一个符号过程中,W 保持不变。当系统处于训练  
状态时,使相邻两个训练符号的时间跨度大T,则可以保  
证信道矩阵W 的统计独立。  
进一步假设在接收天线端有足够大的入射延展角  
(indent angle spread)信道的空间相关性主要取决于天线  
之间的空间相关性,而与信道本身无关。进而相对于快衰落  
(fast fading channel)的传播信道矩阵W 来说,天线的相关  
本文使用的符号如下Kronecker vec  
(
A
)
( )  
示矩阵 A 列展开, tr A A 迹, A F 示  
Frobenius 范数AH A 的共轭转置In 表示 n×n 的  
单位阵。  
2006-09-18 收到,2007-07-13 改回  

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