一种基于博弈论的MIMO信道跟踪方法

摘要

本发明公开了一种基于博弈论的MIMO信道跟踪方法，其步骤为：发射导频信号，通过导频信号进行信道估计，并将信道估计值作为跟踪的初始值；建模MIMO信道噪声为博弈对手；分解跟踪误差，确定跟踪目标函数；通过博弈论求解目标函数鞍点实现信道跟踪。本方法结合了博弈论理论和MIMO信道跟踪方法，跟踪精度高。

主权项

1.一种基于博弈论的MIMO信道跟踪算法，其特征在于，包括以下步骤：1)发射导频信号，通过导频信号进行信道估计，并将信道估计值作为跟踪的初始值：所述发射导频信号为发射符号向量为S：S＝[s₁，…，s_m]^T，m为发送端天线数；接收符号向量等式为Y＝HS+η；其中，H为信道传输矩阵，其中n为接收端天线数，h_ij，i＝1，…，n；j＝1，…，m表示第j根发射天线到第i根接收天线的传输系数，h_i＝[h_i1  …  h_im]^T表示第i根接收天线的传输向量，同时假定h_i相互独立；接收符号向量为Y：Y＝(y₁，…，y_n)，其中y_i表示第i个接收单元接收的符号；η＝(η₁，…，η_n)为各分量相互独立的、均值为0、实部与虚部方差相等的复高斯随机序列；根据接收符号向量等式Y＝HS+η，估计出信道参数h_ij以作为信道跟踪的初始值2)建模MIMO信道跟踪的博弈对手：信道估计和信道噪声为一对博弈对手，信道估计的效用函数为：$J_1(K_k,L_k)=\underset{k=0}{\overset{N}{\Sigma }}E\left(e_{1,k}{e}_{1,k}^T\right),$信道噪声的效用函数为：$J_2(K_k,L_k)=\underset{k=0}{\overset{N}{\Sigma }}E\left(e_{2,k}{e}_{2,k}^T\right);$其中：$e_{1,k}=(A-K_{k-1}{S}_{k-1}^T+L_{k-1}{G}_{k-1})e_{1,k-1}-K_{k-1}{v}_{k-1},e_{\mathrm{1,0}}=H_0;$$e_{2,k}=(A-K_{k-1}{S}_{k-1}^T+L_{k-1}{G}_{k-1})e_{2,k-1}+L_{k-1}{n}_{k-1},e_{\mathrm{2,0}}=0;$E(e_1，ke_1，k^T)表示对误差e_1，k的平方求期望、E(e_2，ke_2，k^T)表示对误差e_2，k的平方求期望；其中，矩阵A＝diag(α_1×n)，其中α_1×n为n维行向量，向量的每个分量为α，α＝J₀(2πf_dT_s)exp(2πf₀T_s)，其中J₀()表示第一类零阶贝塞尔函数，f_d为由于移动台与基站的相对位移引起的多普勒频移，f₀为由于移动台与基站的晶震失配引起的载波频率偏移，T_s为信道的时延扩展比，K_k为信道估计增益其中S_k为k时刻的发送符号向量；L_k是需要求解的信道噪声增益，G_k为根据先验知识给定的矩阵，v_k单位方差的白噪声序列且γ_k互不相关；γ_k为信道状态噪声序列；n_k为白噪声序列，且与v_k不相关；H₀为用初始时刻的导频采用最小二乘算法估计得到的信道传输系数；3)确定跟踪目标函数：跟踪目标函数为上式中，trace表示矩阵求迹运算；4)通过微分博弈理论，求解目标函数，实现MIMO信道跟踪目标函数的解为：Y_k表示k时刻Y接收符号向量，表示H的k时刻的估计值，初始估计值H_k表示k时刻的信道传输矩阵，H_k＝AH_k-1+γ_k。