[發明專利]基于奇異值分解頻域濾波移動WiMAX下行系統信道估計方法

無效

• 申請號: 201110073807.4
• 申請日: 2011-03-25
• 公開（公告）號: CN102118350A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: 王丹;楊雷;普杰信;徐美玉;徐迎曦
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L25/02
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

技術領域

本發明涉及一種移動WiMAX下行鏈路系統的信道估計方法，具體涉及一種基于奇異值分解頻域濾波移動WiMAX下行系統信道估計方法，屬于無線通信技術領域。

背景技術

近年來，寬帶無線技術發展迅猛，微波存取全球互通（Wordwide?Interoperability?for?Microware?Access,WiMAX)逐漸成為無線通信業界關注的焦點，具有廣闊的市場前景。WiMAX是以IEEE?802.16系列標準為基礎的寬帶無線接入技術，支持固定、游牧、便攜和全移動四種應用場景。其中的移動WiMAX按照空中接口標準IEEE802.16e使用正交頻分復用多址技術（OFDMA），具有支持移動性、高速數據業務和低成本的優勢，被業界視為能與3G相抗衡的下一代無線寬帶技術。

在IEEE802.16e標準中，每一個正交頻分復用OFDM子幀含有數據子載波和導頻子載波，其中子信道的分配方案含有完全使用子信道方案（FUSC）和部分使用子信道方案（PUSC）。用于上行系統OFDM符號結構中的子信道分配方案與下行系統不同，下行系統的PUSC子信道分配方案中，首先將兩個相鄰符號的子載波去除虛擬載波和直流分量后分成簇，每個簇含有兩個導頻子載波，偶符號和奇符號導頻子載波位置不同。因此，移動WiMAX下行系統PUSC模式下導頻個數有限，而且導頻位置分配不均勻。

通常，信道狀態信息對于無線通信系統接收機是至關重要的，因為它不僅可以均衡接收機，輔助信號譯碼，而且可以增加系統容量。然而，由于接收端對信道信息是未知的，因此接收機需要對其進行估計，這樣信道估計的好壞極大地影響著整個通信系統的性能。盡管無線通信系統中信道估計方法的研究已有很多，但針對于實際移動WiMAX系統特定正交頻分復用OFDM符號結構信道估計方法的研究還很有限。由于移動WiMAX系統下OFDM符號的特定結構和子信道分配方案，傳統信道估計方法難以直接應用。一般而言，信道估計方法通常基于最小均方誤差（MMSE）或者最小二乘（LS）準則進行設計。其中的MMSE信道估計方法由于利用了信道的相關特性，所以獲得了重要的性能增益，但復雜度較高。盡管LS信道估計方法執行簡單，但信道估計誤差較大，具有較高的均方誤差（MSE）值。而且，由于IEEE?802.16e標準的?PUSC符號結構中分配的導頻符號數非常少且分布不均勻，導致信道估計存在嚴重的“邊緣效應”，所以移動WiMAX系統中的信道估計問題比一般通信系統更加難以處理。

最近，在相關文獻中，出現過針對WiMAX系統的基于改善離散傅立葉變換（DFT）正交頻分復用OFDM信道估計方法，該方法估計精度較高，但需要通過線性內插構造虛擬信道頻率響應（VCFR）和在相干帶寬之內等間隔分布導頻來消除邊緣效應，而且通過重要抽頭檢測器（SCTD）或時域低通濾波方法來減少頻域LS方法的時域噪聲來提高信道估計精度，所以信道估計過程較為繁瑣，而且在信噪比較高時VCFR的重構誤差對信道估計性能的影響較大。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于奇異值分解頻域濾波移動WiMAX下行系統信道估計方法，以避免構造VCFR，簡化信道估計過程，解決信道估計存在嚴重“邊緣效應”的問題。

為實現上述目的，本發明的基于奇異值分解頻域濾波移動WiMAX下行系統信道估計方法技術方案如下：該方法首先在頻域中用最小二乘估計法得到收發天線間每個正交頻分復用OFDM符號內實際分配導頻符號子載波處的信道頻響估計；然后，每個正交頻分復用OFDM符號在相鄰OFDM符號子載波處的信道頻響估計由相鄰正交頻分復用OFDM符號中相應子載波處的信道頻響線性內插得到；再將每個正交頻分復用OFDM符號中實際導頻子載波信道頻響估計和線性內插的信道頻響估計合并，并按所有子載波索引值升序排列后一并送入經過奇異值閾值判決后的頻域濾波器中進行去噪；最后，再利用線性內插得到所有數據子載波處的最終信道頻響估計。

進一步的，該方法的具體步驟如下：

（1）發送端根據IEEE?802.16e標準中下行鏈路部分使用子載波符號結構的子信道分配方案進行數據符號和導頻符號的子載波映射，形成一個正交頻分復用OFDM符號；

（2）發送端分別對奇、偶正交頻分復用符號在不同子載波處分配導頻符號，并對每個正交頻分復用OFDM符號作逆傅立葉變換，然后插入循環前綴后經發射天線發出；

（3）接收端將接收到的信號去除循環前綴并作傅立葉變換后得到的正交頻分復用OFDM符號，根據發送端使用的子載波映射模式分別提取奇、偶正交頻分復用符號中實際分配導頻子載波處的符號；