[發(fā)明專利]一種用于OFDM系統(tǒng)的信道估計(jì)及數(shù)據(jù)檢測方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110280843.8
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號(hào): CN102291363A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛艷明;高飛;冀鵬飛;安建平;卜祥元;李祥明
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L27/26
• 分類號(hào): H04L27/26;H04L25/02;H04W28/04
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1.一種用于OFDM系統(tǒng)的信道估計(jì)及數(shù)據(jù)檢測方法，所適用的OFDM系統(tǒng)具有以下特征：本發(fā)明要求發(fā)射端進(jìn)行過時(shí)域加窗處理以抑制旁瓣減小泄漏；本發(fā)明是基于塊狀導(dǎo)頻的信道估計(jì)方法，要求導(dǎo)頻不存在非零元素且OFDM數(shù)據(jù)符號(hào)中設(shè)置有虛擬子載波；其特征在于方法的具體步驟如下：

1)接收端建立信道估計(jì)的目標(biāo)函數(shù)：

其中，R為接收信號(hào)的頻域表示；是接收信號(hào)中信號(hào)部分的頻域表示；W為加性噪聲；H為信道頻域相應(yīng)矩陣；X＝[X₀X₁…X_N-1]且X為已知導(dǎo)頻序列，X_i(i＝0...N-1)為發(fā)送端發(fā)送的各子載波上的碼元；U_j＝diag(μ_j)(j＝1...P)，其中μ_j為離散長橢球體基序列；是由導(dǎo)頻序列重組而成的矩陣；為表征多普勒擴(kuò)展的矩陣，信道頻域相應(yīng)矩陣H滿足如下關(guān)系：

2)接收端利用接收信號(hào)R和已知矩陣通過最小二乘法由式(1)求解得到含有噪聲的表征多普勒擴(kuò)展的矩陣

3)接收端對接收信號(hào)R進(jìn)行歸零去噪，具體步驟為：

3.1設(shè)置歸零門限M，對滿足i＜M與j＜M的項(xiàng)置零，其中i、j∈[1，L]；

3.2利用置零后的和等式求取接受信號(hào)中的部分噪聲；

3.3利用等式求取去噪后的接受信號(hào)；

4)迭代去噪并求取信道頻域響應(yīng)矩陣H，包括：

4.1重復(fù)步驟1)、2)、3)實(shí)現(xiàn)迭代歸零去噪以使加性噪聲W＝0，其重復(fù)次數(shù)由信噪比來決定；

4.2執(zhí)行步驟2)得到

4.3利用得到信道頻域響應(yīng)矩陣H；

5)建立數(shù)據(jù)檢測目標(biāo)函數(shù)，并利用目標(biāo)函數(shù)求取待檢測數(shù)據(jù)，所建立的目標(biāo)函數(shù)為：

X(i+2)＝{R(i)-H(i，i-M:i+1)X(i-M:i+1)}/H(i，i+2)(2)

其中，i∈[M，N_d]，M為歸零門限，N_d為待檢測數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；X(i-M:i+1)表示取數(shù)據(jù)序列第i-M至i+1組成矩陣；H(i，i-M:i+1)表示取H矩陣第i行i-M至i+1列組成矩陣；

6)對步驟5)所求待檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測判別；

7)重復(fù)步驟5)和步驟6)，直到所有接收到的數(shù)據(jù)均實(shí)現(xiàn)了檢測判別；

經(jīng)過上述七個(gè)步驟即完成了基于時(shí)延域基分解的OFDM信道估計(jì)及數(shù)據(jù)檢測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于OFDM系統(tǒng)的信道估計(jì)及數(shù)據(jù)檢測方法，其特征在于對OFDM系統(tǒng)頻域表達(dá)式的建模過程為：

1)對OFDM系統(tǒng)頻域表達(dá)式分解為

R=Σn=ZαnejwdnτnFnXn+W---(3)]]>

其中，R＝[R₀R₁…R_N-1]^T為接收信號(hào)頻域表示；α_n為對應(yīng)于第n徑的幅度增益；為第n徑的多普勒頻移；τ_n為第n徑的時(shí)延；W為信道加性噪聲矩陣；Fn=diag(e-j2π*0*Δfτne-j2π*1*Δfτn···e-j2π*(N-1)*Δfτn),]]>描述了時(shí)延對于不同子載波的影響，可用于表征多徑時(shí)延；Xn=X0‾X1‾···X‾N-1T,]]>X‾1=X(iΔf-wdn)i∈]]>0N-1,]]>X_n中各元素僅與子載波和多普勒頻移有關(guān)，可用來表征各徑多普勒頻移或子載波之間的ICI；W為信道加性噪聲矩陣；

2)F_n的推導(dǎo)過程為：

將任意F_n矩陣對角線元素看做時(shí)寬為[0，(N-1)Δf]，帶寬為[0，τ_max]的帶限函數(shù)，其中τ_max為信道最大多徑時(shí)延；

對Fn矩陣進(jìn)行基于長橢球體序列的展開，設(shè)帶限函數(shù)的絕大部分能量集中P個(gè)長橢球體序列μ_p(p＝1...P)上，則：

Fn=Σp=1Pypndiag(μp)---(4)]]>

其中，為F_n基于長橢球體序列的展開系數(shù)，P的數(shù)值表征了基于長橢球體序列的展開性能以及展開后F_n矩陣的能量損失；

3)X_n的簡化過程為：

由X_n矩陣中的元素等同于加窗前所有子載波上對應(yīng)碼元的加權(quán)，且其加權(quán)系數(shù)由窗函數(shù)來決定，得到：

X_n＝T_nX????(5)

其中，X＝[X₀X₁…X_N-1]，X_i(i＝0...N-1)為發(fā)送端發(fā)送的各子載波上的碼元；表示加權(quán)矩陣；t_ij為加權(quán)項(xiàng)，表示第j個(gè)子載波對第i個(gè)子載波的影響；

對加權(quán)矩陣T_n的元素作如下約束：

當(dāng)滿足i-j＝m-n時(shí)，t_ij＝t_mn，i、j、m、n∈[1，N]；當(dāng)滿足|i-j|＞L時(shí)，t_ij＝0，其中L為常量，表示子載波對其左右影響的范圍或門限；當(dāng)采用四項(xiàng)系數(shù)布拉克曼-哈里斯窗時(shí)，置L＝2；當(dāng)采用海明窗或漢寧窗時(shí)，置L＝3；

則經(jīng)此約束之后：

4)將式(5)和約束后的T_n矩陣帶入OFDM系統(tǒng)頻域表達(dá)式可得：

R={Σp=1Pdiag(μp)(Σn=0ZypnαnejwdnτnTn)}*X+W---(7)]]>

取

其中，i、j∈[1，N]；

表示中的元素表示T_n中的元素t_ij；

將代入式(7)取代得：

R=Σp=1Pdiag(μp)T‾pX+W---(9)]]>

當(dāng)進(jìn)行基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)時(shí)，式(9)中R、X、diag(μ_p)為已知項(xiàng)，W為信道加性噪聲，為待求矩陣，共有P*(2L-1)個(gè)未知參量待求解。此時(shí)，信道頻域響應(yīng)矩陣H被完全分解為表征多徑時(shí)延的diag(μ_p)和表征多普勒頻移或ICI的且：H=Σp=1Pdiag(μp)T‾p.]]>