[發明專利]一種正交頻分復用系統中的信道估計方法及裝置

有效

• 申請號: 201010573201.2
• 申請日: 2010-12-03
• 公開（公告）號: CN102143098A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 徐立洲;嚴凱;丁盛;張力;姜建;劉海濤
• 申請（專利權）人: 無錫物聯網產業研究院;中科院無錫高新微納傳感網工程技術研發中心
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L27/26
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明;王寶筠

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種正交頻分復用系統中的信道估計方法及裝置。

背景技術

正交頻分復用(OFDM，Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing)技術由于具有高的頻譜效率以及簡單的均衡結構抵抗頻率選擇性衰落的能力，在各種規范標準和一些新興的無線多媒體通信應用中被廣泛采用作為傳輸技術。

為保證OFDM系統在無線移動通信環境中的良好性能，接收機多采用相干檢測的方式對傳輸信息進行恢復，由于相干檢測需要接收機進行信道估計，因此，信道估計的性能對整個系統的性能起到至關重要的作用。OFDM系統中大多采用基于導頻輔助的信道估計方式，主要分為塊狀導頻和梳狀導頻的插入方式。其中，梳狀導頻方式是指在一個待發射的OFDM符號中選擇出若干子載波放入接收端已知的導頻數據，然后由接收端根據導頻位置接收數據與已知導頻來計算出信道參數的估計。在得到導頻位置的信道參數后，系統需利用內插的方法來獲取導頻之間所有頻點出的信道參數，內插的方式有時域內插和頻域內插。其中基于離散傅立葉變換(DFT，Discrete?FourierTransform)的方法屬于時域內插法，需要導頻具有等間距分布的插入方式，并且頻域導頻的數量要大于信道抽頭的數量，保證頻域過采樣。

在實際的OFDM系統中設計大多采用虛擬子載波(VC，Virtual?Carrier)構成過渡帶以便于發送和接收濾波器的實現而不對傳輸數據產生影響，進而避免鄰道干擾。虛擬子載波是OFDM符號中不發送任何數據的空閑載波，這些子載波的存在使梳狀導頻內插信道估計中導頻位置不再滿足等間距的條件，破壞了DFT/IDFT的正交性，從而對逆離散傅立葉變換(IDFT，InverseDiscrete?Fourier?Transform)后時域信道響應造成影響，這種影響稱為“泄漏”(leakage)：即原本能量集中的信道沖擊響應(CIR，Impulse?response?ofchannel)在整個符號內擴散，這種擴散導致了對信道估計精度的下降。

在現有技術的OFDM系統中，在使用DFT內插的信道估計方法時通過分析發現在靠近虛擬子載波頻點附近的幾個梳狀導頻之間的頻點處泄漏對估計出的信道響應影響最大，這些泄漏的影響是由虛擬子載波中的信道響應產生的。利用這些明顯的影響，系統設計在已經插好的梳狀導頻的基礎上再挑選臨近虛擬子載波附近的三至四組梳狀導頻正中間的頻點再插入一些導頻，利用這些新近插入的導頻可以用最小二乘信道估計方法得到這些頻點處的信道響應，并估計出存在泄漏時這些頻點處的信道響應，兩者相減可以得到這些頻點處的具體泄漏的大小；利用這些泄漏可以最終估計出虛擬子載波頻點中對應位置中的信道系數，從而在頻域中利用恢復矩陣來恢復梳狀導頻等間距的條件，接著再使用DFT內插的信道估計方法進行新的信道估計內插。

但是，現有技術中的處理方式需要再插入額外的導頻資源，降低了頻譜利用率，并且另外現有技術的處理方式中恢復矩陣對噪聲十分敏感，導致恢復的信道頻率響應并不準確，不能有效地消除能量泄漏，系統中信道估計的性能沒有得到提高。

發明內容

本發明實施例提供了一種正交頻分復用系統中的信道估計方法及裝置，用于提高系統中信道估計的精度。

本發明實施例提供的正交頻分復用系統中的信道估計方法，包括：接收OFDM符號，其中，OFDM符號包括導頻子載波，數據子載波和虛擬子載波，導頻子載波是以相等數目子載波間隔的方式插入到數據子載波中的；根據導頻子載波的插入格式，獲得在導頻子載波位置的估計頻域信道系數；根據估計頻域信道系數，獲取估計時域信道系數；計算出每一個估計時域信道系數的能量，將每一個估計時域信道系數的能量作為一個對角方陣的對角線元素，構成估計時域信道系數的相關矩陣；由OFDM符號中的幀頭信息獲取估計噪聲功率；根據導頻子載波的間隔和導頻子載波的數目，生成估計時域信道系數的泄漏矩陣；根據估計噪聲功率，估計時域信道系數的相關矩陣和估計時域信道系數的泄漏矩陣，獲取到時域濾波矩陣；使用時域濾波矩陣對估計時域信道系數進行時域線性濾波，得到濾波后的時域信道系數，對濾波后的時域信道系數進行離散傅里葉變換得到頻域信道系數。