一種時(shí)變衰落信道下的自適應(yīng)調(diào)制識別方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明針對時(shí)變衰落信道下自適應(yīng)調(diào)制識別問題，設(shè)計(jì)提出了一種全新的動(dòng)態(tài) 調(diào)制方式識別方法與裝置。首先，建立了一種可充分反映不同調(diào)制方式隨時(shí)間迀移的動(dòng) 態(tài)系統(tǒng)空間模型；其中，將時(shí)變衰落信道建模為一種有限狀態(tài)馬爾科夫鏈（Finite-State MarkovChain,FSMC)模型，而將未知調(diào)制方式與時(shí)變信道狀態(tài)同時(shí)作為兩個(gè)隱藏狀態(tài) (HiddenStates)。其次，基于貝葉斯序貫統(tǒng)計(jì)推理理論，設(shè)計(jì)了一種聯(lián)合估計(jì)時(shí)變信道增 益與未知調(diào)制方式的動(dòng)態(tài)調(diào)制識別方法；區(qū)別于現(xiàn)有靜態(tài)調(diào)制識別方案，所提新方案能充 分體現(xiàn)出時(shí)變信道與未知調(diào)制方式隨時(shí)間迀移的動(dòng)態(tài)特性，充分考慮了相鄰間隔調(diào)制方式 的先驗(yàn)特性也隨時(shí)變信道而發(fā)生變化的動(dòng)態(tài)特性，因而能充分利用相鄰時(shí)刻之間信道所呈 現(xiàn)的時(shí)間相關(guān)性，通過對時(shí)變衰落信道增益與調(diào)制方式進(jìn)行聯(lián)合估計(jì)，顯著提升了未知時(shí) 變衰落場景中的動(dòng)態(tài)調(diào)制識別性能。屬于通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線通信環(huán)境通常呈現(xiàn)出諸多復(fù)雜特性，譬如設(shè)備隨機(jī)移動(dòng)所引起的時(shí)變衰落特 性。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷發(fā)展，原本作為軍事通信領(lǐng)域研宄熱點(diǎn)的調(diào)制識別技術(shù)，也逐 漸成為商用通信一種關(guān)鍵技術(shù)而廣受關(guān)注，譬如通信對抗、自適應(yīng)通信、智能通信領(lǐng)域等。。 對于下一代無線通信而言，調(diào)制識別是實(shí)現(xiàn)鏈路自適應(yīng)傳輸?shù)年P(guān)鍵所在，需要在復(fù)雜時(shí)變 衰落和背景噪聲下，通過一種全盲方式識別當(dāng)前接收信號所采用調(diào)制方式，以及一些細(xì)節(jié) 調(diào)制特征參數(shù)。值得注意，除了保證鏈路自適應(yīng)的高效實(shí)現(xiàn)，調(diào)制識別還對于動(dòng)態(tài)頻譜接入 和非協(xié)作傳輸下的干擾消除也具有極其重要的意義。
[0003] 在常見的盲檢測和干擾抑制環(huán)境下，調(diào)制識別必須以一種全盲方式完成，這種全 盲方式?jīng)]有利用任何先驗(yàn)信息。目前盲估計(jì)要么用于同構(gòu)通信中要么用于異構(gòu)通信中，但 由于考慮到傳輸效率和協(xié)作缺失而保持導(dǎo)頻碼不變。拿同構(gòu)蜂窩通信來說，多輸入多輸出 也由于不完整的信道狀態(tài)信息而變得不是完全正交。目前傳統(tǒng)的調(diào)制識別技術(shù)可以大致分 為兩類，一種是基于特征的，一種是基于最大似然的。而第一種基本可以歸納為兩步，第一 步是特征提取，例如高階累積量、包絡(luò)檢波；第二步是分類器，諸如盲聚類、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持 向量機(jī)。相反，第二種利用接收信號的統(tǒng)計(jì)似然特征，在假設(shè)信號先驗(yàn)信息符合均勻分布的 前提下，降低了信號錯(cuò)誤分類概率。為了進(jìn)一步降低計(jì)算復(fù)雜度，簡化版或者接近最優(yōu)的最 大似然算法不斷的被提出。
[0004] 除了計(jì)算復(fù)雜度，另外最大似然的一個(gè)關(guān)鍵問題需要引起重視，它嚴(yán)重依賴完整 的信道狀態(tài)信息。而為了解決未知信道參數(shù)問題，0.A.Dobre，A.Abdi等人提出了一種平均 似然檢測（AverageLikelihoodRatioTest,ALRT)算法以及一系列類似算法。而一種基 于矩陣法（MethodofMoments,MOM)的聯(lián)合估計(jì)算法被提出，通過幾個(gè)統(tǒng)計(jì)矩陣方程計(jì)算 出信道增益。但為了更精確的計(jì)算高階矩陣方程，算法的計(jì)算復(fù)雜度又將變得不可忽略。
[0005] 考慮到移動(dòng)通信環(huán)境，自適應(yīng)調(diào)制編碼需應(yīng)用到時(shí)變衰落信道中，因此時(shí)變衰落 信道下的自適應(yīng)調(diào)制識別也將帶來兩個(gè)挑戰(zhàn)。第一，調(diào)制方式是隨著信道的變化而不斷改 變的，它并不是完全獨(dú)立的，因此調(diào)制方式與信道增益是相關(guān)的，先驗(yàn)信息不再符合均勻分 布而是隨著時(shí)間變化。在實(shí)際當(dāng)中，則最大似然算法不是最優(yōu)的。第二，時(shí)變衰落信道也給 接收信號帶來很多不確定性，使得似然函數(shù)變得不精確。在實(shí)際運(yùn)用中傳統(tǒng)的MOM方法不 能實(shí)時(shí)跟蹤時(shí)變衰落信道也變得不是那么有吸引力。
[0006] 在應(yīng)對時(shí)變衰落信道的挑戰(zhàn)方面，自適應(yīng)調(diào)制識別能供查找的相關(guān)文獻(xiàn)很少。本 發(fā)明提出了一種基于貝葉斯推理的自適應(yīng)調(diào)制識別方法與裝置。主要的創(chuàng)新性在于，我們 基于新提出的動(dòng)態(tài)狀態(tài)空間模型（DynamicState-spaceModel，DSM)，充分利用時(shí)變信道 的先驗(yàn)轉(zhuǎn)移特性，提出的一種新的聯(lián)合估計(jì)算法，通過對信道狀態(tài)增益和調(diào)制方式聯(lián)合估 計(jì)來達(dá)到自適應(yīng)調(diào)制識別的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提出一種針對時(shí)變衰落信道新的動(dòng)態(tài)狀態(tài)空間模型（DSM)，將信號調(diào)制方 式和衰落信道增益看作兩個(gè)隱藏系統(tǒng)狀態(tài)，并引入一階FSMC模型來有效地刻畫時(shí)變慢衰 落信道增益隨時(shí)間迀移的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)將接收信號在特定時(shí)間窗內(nèi)的似然累積和作為系 統(tǒng)的觀測值；基于這種新型的FSMC動(dòng)態(tài)信道狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型，進(jìn)一步設(shè)計(jì)提出一種自適應(yīng)調(diào) 制識別方法，充分發(fā)掘利用衰落信道增益的狀態(tài)迀移信息以及信號調(diào)制方式與信道增益的 映射關(guān)系，基于貝葉斯序貫推理思想，對接收信號進(jìn)行累積求似然值以及信道先驗(yàn)信息來 聯(lián)合估計(jì)時(shí)變信道增益的后驗(yàn)概率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對信道增益的聯(lián)合估計(jì)與實(shí)時(shí)跟蹤，再依 據(jù)信道增益與未知方式的映射關(guān)系實(shí)現(xiàn)最終的調(diào)制識別。新方案在保證感知算法低復(fù)雜度 與實(shí)時(shí)性要求的前提下，極大地提高了時(shí)變衰落信道中的調(diào)制識別性能，從而為分布式認(rèn) 知無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提供一種極具應(yīng)用潛力的方案。
[0008] 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0009] 首先，本方法建立一個(gè)新的信道模型，采用一階FSMC模型來表征時(shí)變慢衰落瑞利 信道，將信道增益劃分為若干離散狀態(tài)并用馬爾科夫鏈對信道增益以及調(diào)制方式進(jìn)行描 述，將信道狀態(tài)與調(diào)制方式作為系統(tǒng)的兩個(gè)隱藏狀態(tài)。狀態(tài)之間轉(zhuǎn)移概率由狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣 (ProbabilityTransitionMatrix,PTM)確定，而具體地，該狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率由一階馬爾科夫 鏈特性所確定并給出；
[0010] 其次，本方法建立一個(gè)新的狀態(tài)空間系統(tǒng)模型，將特定時(shí)間窗內(nèi)采樣接收的信號 求似然觀測值；
[0011] 最后，本方法裝置基于觀測值實(shí)現(xiàn)了針對信號調(diào)制方式和時(shí)變信道狀態(tài)的聯(lián)合估 計(jì)，利用信道增益的馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移特性，并聯(lián)合信號觀測值對信道增益進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)； 在此基礎(chǔ)上，利用信道增益與調(diào)制方式的映射關(guān)系進(jìn)行序貫更新與估計(jì)，從而最終實(shí)現(xiàn)信 道增益與調(diào)制方式的聯(lián)合估計(jì)。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
[0013] 1)本發(fā)明技術(shù)方案適用于復(fù)雜時(shí)變無線傳輸環(huán)境下的調(diào)制識別問題，為認(rèn)知無線 電調(diào)制識別技術(shù)提供一種全新理論，并為其實(shí)際應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；
[0014] 2)本發(fā)明提出一種針對時(shí)變衰落信道的自適應(yīng)調(diào)制識別系統(tǒng)模型，可更為有效地 反映自適應(yīng)調(diào)制識別的內(nèi)在機(jī)理；
[0015] 3)區(qū)別于已有調(diào)制識別方法中針對衰落信道的靜態(tài)信道增益邊緣化，新方案能充 分體現(xiàn)出信道時(shí)變特性，因而更符合認(rèn)知無線電技術(shù)實(shí)際工作環(huán)境，所設(shè)計(jì)方法也能更為 有效地應(yīng)用于實(shí)際；
[0016] 4)區(qū)別于現(xiàn)有方案只針對調(diào)制方式進(jìn)行估計(jì)、而忽視時(shí)變信道增益的局限性，新 方案首次針對信道增益和