[發明專利]一種低復雜度高效的信道估計算法

有效

• 申請號: 201110422620.0
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102437977A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 馬天鳴;周磊磊;施玉松;高丹;王營冠;張唯易
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L27/26
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

技術領域

本發明涉及無線通信OFDM技術領域，特別是涉及一種低復雜度高效的信道估計算法。

背景技術

隨著移動通信技術的飛速發展，OFDM作為多載波調制技術中的一種，由于其滿足各個子載波滿足相互正交而具有抗窄帶干擾和頻率選擇性衰落能力強、頻帶利用率高等諸多優點，因此越來越受到學者們的重視并成為人們研究的熱點，廣泛地應用在軍事和通信等諸多領域中，并且被認為是第四代移動通信中非常重要的關鍵技術之一。

在OFDM技術應用于無線通信時，信道估計是很關鍵的一個環節。系統可以采用差分調制和檢測來避免進行信道估計以提高頻譜效率，但是這樣會有3dB的信噪比(Signal?to?Noise?Ratio，SNR)損失，所以一般都采用相干調制和檢測的方法，總的來說可分為導頻輔助的估計(Pilot?Symbol?Assisted?Modulation，PSAM)算法和盲估計算法兩大類。盲估計算法具有運算量大、收斂速度慢、靈活性差等缺點，因此在實際系統的中應用受到了限制，所以大多數OFDM系統都采用導頻輔助的估計算法，它通過在發送端的數據流中插入一定數量的已知信號即導頻，在接收端利用接收到的信號和導頻信號估計出導頻位置處的信道沖激響應，并通過一定的內插方法，得到整個信道響應的估計值。

通常衡量信道估計性能指標是估計精確度和算法復雜度。最常見的導頻輔助的估計算法有最小平方(Least?Square，LS)和最小均方誤差(Minimum?Mean?Square?Error，MMSE)這兩種。LS是最簡單的信道估計方法，不需要知道任何先驗信道信息，從而結構簡單、復雜度低，但其無法消除噪聲的影響，所以采用這種信道估計方法的估計誤差必然會較大，從而產生出較高的誤碼率。MMSE可以得到精確的信道估計，但其需要知道信道的統計信息，并且計算復雜度很高，因此在使用上受到了限制，應用并不十分廣泛。盡管后來人們在MMSE的基礎上提出的線性最小均方誤差(Linearity?Minimum?Mean?Square?Error，LMMSE)和奇異值分解(Singular?Value?Decomposition，SVD)等改進算法在一定程度上降低了計算量，但由于它們采取的是近似替代原算法中矩陣求逆運算的方法，因而不可避免地對估計性能造成了一定的影響。信道估計算法的估計精確度和計算復雜度是一對相互制約的矛盾，在設計過程中往往需要權衡考慮，而好的信道估計算法應該能滿足估計精度高而且計算復雜度相對較小，這也是國內外許多學者們一直研究的熱點問題。

目前所用的高速圖傳OFDM基帶系統根據實際情況，可以采用LS算法和MMSE算法來加以實現。但由于LS算法估計精度較低，在高信噪比時對誤碼率的影響會增大，而MMSE算法龐大的矩陣求逆運算給系統帶來了極大的負擔，因此兩者在實際使用過程中都有著各自的不足之處。

一般的MMSE算法信道估計的表達式為：

H^MMSE=RH(RH+σn2(XXH)-1)-1H^LS---(1)]]>

其中X是數據輸入信號，是噪聲方差，是LS信道估計，R_H＝E(HH^H)是信道相關矩陣，H是信道頻域響應。