应用Kalman滤波器估计放大转发双向中继联合信道.pdf

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1、第36卷第3期国防科技大学学报Vo1．36No．32014年6月JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGYJun．2014doi：10．11887／j．CB．201403025应用Kalman滤波器估计放大转发双向中继联合信道刘海滨，丁宏，向良军，郑林华(国防科技大学电子科学与工程学院，湖南长沙410073)摘要：针对遵从放大转发协议的双向中继网络的联合信道估计问题，提出了一种基于Kalman滤波器的新方法。根据联合信道构成特点将其划分为白干扰部分及传输部分，通过AR模型对这两部分自相关函数进行近似化处理，建立了联合信道时变过

2、程的状态方程，结合接收的训练序列信号，给出了具有Kalman滤波器形式的估计方法。在证明了该方法的一致收敛性质的同时，列出了误差性能限所满足的Riccati方程表达式。仿真结果表明，新估计方法相比于最大似然方法在均方误差方面具有明显的性能优势。关键词：放大转发；双向中继；联合信道估计；Kalman滤波器中图分类号：TN911文献标志码：A文章编号：1001—2486(2014)O3—0141一O5CascadechannelestimatorbasedonKalmanfilterforamplify-and-forwardtwo-wayrelaynetworksLIUHaib

3、in，DINGHong，XIANGLiang]un，ZHENGLinhua(CollegeofElectronicScienceandEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China)Abstract：AcascadechannelestimationofAmplify-and-Forward(AF)two—wayrelaynetworks(TwRN)wasinvestigated，andanewestimatorwasproposedbasedonKalmanfilter．First

4、ly．acascadechannelofAFTⅣRNwasdividedintoself-interferencepartandtransmissionpartfunctionally．Then，auto—correlationfunctionsofthesetwoparts(ACF)wereapproximatedbyauto-regressive(AR)modeltoobtaintheGauss-Markovprocessofthechannel，andtheresultantKalmanestimatorWasdeducedaccordingonthereceivedt

5、rainingsignals．AfterthepropertyofconvergenceWasproved，theboundofmeansquareerror(MSE)wasalsoderivedintheformofRiccatiequation．Thefinalnumeralsimulationdemonstratesthatthenewestimatoroutperformsitsmaximumlikelihood(ML)counterpartinthemeritofMSE．Keywords：amplify—and—forward；two—wayrelaynetwork

6、s；cascadechannelestimation；Kalmanfilter中继通信技术目前已经成为当前信息通信领移动行为和市区散射环境的复杂性特点，导致无域的研究热点之一，原因在于位置不同的中继构线信道的变化非常频繁。如果仍旧采用插入训练成的“虚拟阵列”为整个通信网络提供了协同分序列的方式，必然降低通信帧中有用数据比例，进集⋯。由此带来的好处是在不增加发射功率的而影响信息传输效率。随着研究的深入，人们发前提下，扩大了系统覆盖的范围，改善了接收信号现收发设备运动的连贯性，使得无线信道变化具的质量，提高了信息传输的速率。在众多的系有时间上的相关性，从而仅用较少的训练位，即可统

7、协议之中，遵从放大转发(Amplify—and-Forward，完成当前信道状态的估计。早在20世纪的80年AF)形式的双向中继网络(Two—WayRelay代，Akki和Haber考察了移动用户问不存在视距Networks，TWRN)方案由于具备硬件复杂度低、(Line—of-Sight，LOS)连接，而是通过周围散射体信号处理时延小、时隙利用效率高等优势，近些年建立通信的情况，并给出了时变瑞利(Rayleigh)来得到了长足发展，逐渐显现出较为乐观的实用信道的自相关函数(AutoCorrelatio