[發明專利]協同正交頻分復用系統中的信道估計方法

無效

• 申請號: 201010577802.0
• 申請日: 2010-12-08
• 公開（公告）號: CN102006249A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 蔡躍明;屠佳;楊煒偉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L27/26
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

1.一種協同正交頻分復用系統中的信道估計方法，包括訓練序列設計、噪聲和大尺度衰落系數估計、功率分配、中繼線性變換、初始信道估計、信道內插，其特征在于，包括以下步驟：

A.在通信傳輸開始之前可按以下步驟進行：

第一步：設計源節點上的正交訓練序列，具體步驟如下：

(1)令源節點上訓練序列中N_p個符號功率相等，且其相位呈等差分布，差值為jπ/(N/K)，其中N為子載波個數，K為中繼節點個數，將這N_p個符號表示為P＝[P(0)，...，P(N_p-1)]^T，

(2)根據有效子載波、虛載波的位置以及中繼節點的個數K，選擇訓練序

列所在子載波的位置，使得訓練序列所在子載波的位置在有效子載波內等間隔分布，且間隔為K，相應的子載波序號為將P中N_p個符號依次填入到序號為的子載波上，其余子載波位置均填零，形成訓練序列頻域符號X₀，

第二步：對X₀做反快速傅立葉變換(IFFT)，得到的訓練序列時域符號s₀加上循環前綴CP后形成時域符號通過天線發射給所有中繼節點，

第三步：每個中繼節點進行噪聲功率及大尺度衰落系數估計，具體步驟如下：

(1)第k個中繼節點將接收到的源節點發送的含有循環前綴CP的訓練序列時域符號去除循環前綴CP，其中k為[1，K]范圍內任一正整數，然后做快速傅立葉變換FFT轉變為頻域符號Y_k，從Y_k中抽取有效子載波中訓練序列子載波上的N_p個符號，組成向量Z_k中的第n′個元素Z_k，n′即為Y_k中訓練序列子載波g_n′上的符號，其中n′為[0，N_p-1]范圍內任一非負整數，g_n′為中的第n′個元素；從Y_k中抽取有效子載波中非訓練序列子載波上的N₀-N_p個符號，組成向量中的第n″個元素即為Y_k中非訓練序列子載波上的所有符號依次排列后的第n″個符號，其中n″為[0，N₀-N_p-1]范圍內任一非負整數，N₀為有效子載波個數，是用來估計第k個中繼節點的噪聲功率，噪聲功率為而Z_k則是用來估計源節點與第k個中繼節點之間的無線信道大尺度衰落系數，無線信道大尺度衰落系數為

(2)第1個中繼節點將頻域符號Y₁中非訓練序列子載波上的N₀-N_p個符號置零，然后做反快速傅立葉變換IFFT得到時域符號s₁，加上循環前綴后形成時域符號通過天線發射給目的節點，目的節點將收到的第1個中繼節點發射的含有循環前綴CP的時域符號去除循環前綴CP，做快速傅立葉變換FFT得到頻域信號Y_d，從Y_d中抽取有效子載波中非訓練序列子載波上的N₀-N_p個符號，組成向量中的第n″個元素即為Y_d中非訓練序列子載波上的所有符號依次排列后的第n″個符號，其中n″為[0，N₀-N_p-1]范圍內任一非負整數，是用來估計目的節點的噪聲功率，噪聲功率為

第四步：確定各節點發送功率，即進行功率分配，具體步驟如下：

(1)根據系統參數設定，選擇發射端的發射功率P_s，

(2)令表示第k個中繼節點的信噪比，其中k為[1，K]范圍內任一正整數，將第k個中繼節點的發射功率設為其中v為[1，K]范圍內任一正整數，λ_v即為第v個中繼節點的信噪比，這種功率分配的方式即在總功率P_s不變的情況下，讓信噪比最小的中繼節點發送功率最小，讓信噪比最大的中繼節點發送功率最大，

第五步：確定各中繼節點變換系數和功率放大系數，具體步驟如下：

(1)為了使各中繼節點的信號兩兩正交，需要對各中繼節點接收信號做線性變換，由于在通信傳輸開始后，訓練序列頻域符號和若干個數據頻域符號是交替發射的，因此將訓練序列頻域符號和數據頻域符號按發射時間順序依次排列，統一稱作正交頻分復用(OFDM)符號，那么第k個中繼節點第p個OFDM符號的變換系數為

其中p＝0，1，...表示任一非負整數，ΔP表示相鄰兩個訓練序列頻域符號之間插入的數據頻域符號的個數，k為[1，K]范圍內任一正整數，

(2)第k個中繼節點根據估計的噪聲功率第k個中繼節點與源節點之間的無線信道大尺度衰落系數源節點發射功率P_S和第k個中繼節點發射功率P_r，k，確定第k個中繼節點的功率放大系數為

αk=Pr,k/(PSσ^sr,k2+σ^r,k2),]]>

B.在通信傳輸開始之后可按以下步驟進行：

第一步：第一時隙源節點將訓練序列頻域符號和數據頻域符號交替發射，并按照時間的先后順序，由源節點對訓練序列頻域符號和數據頻域符號分別進行處理后通過天線發射給所有中繼節點，

其中，源節點對訓練序列頻域符號進行處理的方法如下：首先，將設計好的訓練序列P中N_p個符號依次填入到序號為的子載波上，其余子載波位置均填零，記為第i組訓練序列頻域符號其中i為[1，K]范圍內任一正整數且然后，對進行反快速傅立葉變換IFFT，并取其處理后的前N/K個時域符號加上循環前綴CP，形成時域符號

源節點對數據頻域符號進行處理的方法如下：對通信開始后需要傳輸的第q個數據頻域符號進行反快速傅立葉變換IFFT，得到數據時域符號加上循環前綴CP，形成時域符號其中q＝1，2，...表示任一正整數，并且由于訓練序列頻域符號和ΔP個數據頻域符號交替發射，因此i和q之間的關系滿足

第二步：第k個中繼節點收到源節點發送的時域符號和后，按照時間的先后順序，依次進行去除循環前綴CP處理，分別得到和然后根據功率放大系數α_k以及相應的變換系數和對和分別進行線性變換，由于根據確定的第k個中繼節點第p個OFDM符號的變換系數其中p＝0，1，...表示任一非負整數，可以將具體表示為

Bki=exp(j2π(k-1)(i-1)K),]]>

由于因此根據確定的第k個中繼節點第p個OFDM符號的變換系數可以將具體表示為

經過線性變換后的符號分別表示為和再對和添加新的循環前綴CP以形成第k個中繼節點的發送符號和并在第二時隙予以發射，

第三步：在第二時隙，目的節點接收到所有中繼節點發送的和記為和按照接收信號的時間先后順序，依次對和去除循環前綴CP后得到時域符號和對進行快速傅立葉變換FFT得到頻域符號用于數據檢測；而對進行自我復制K份后，再進行快速傅立葉變換FFT得到頻域符號，從中抽取有效子載波中訓練序列子載波上的N_p個符號，組成向量利用進行信道估計，具體方法如下：

(1)取出各組相同子載波上的符號，進行K點FFT運算，i為[1，K]范圍內任一正整數，從而得到從源節點經過第k個中繼到目的節點的等效信道在子載波序號為上的信道頻域響應估計值，

(2)利用從源節點經過第k個中繼到目的節點的等效信道在子載波序號為上的信道頻域響應估計值進行線性內插，從而估計出從源節點經過第k個中繼到目的節點的等效信道在全部有效子載波上的信道頻域響應估計值。