[發(fā)明專利]一種OFDM導(dǎo)頻方案設(shè)計及信道估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110430679.4
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN102387115A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭岳星;李廣威;張曉峰;趙慧;鄭侃
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L25/02
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11315
• 代理人: 許志勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種OFDM導(dǎo)頻方案設(shè)計及信道估計方法。

背景技術(shù)

無線通信系統(tǒng)的性能受限于無線信道的質(zhì)量。發(fā)射機和接收機之間的無線傳播路徑非常復(fù)雜，從簡單的視距傳播到遭受各種復(fù)雜的地貌，如建筑物、山脈和森林等影響的傳播。此外，無線信道不像有線信道那樣固定并可預(yù)見，而是具有很大的隨機性，導(dǎo)致接收信號的幅度、相位和頻率的隨機失真，難以定量分析。這些問題對接收機的設(shè)計提出了挑戰(zhàn)，信道估計器是其中的關(guān)鍵組成部分。

信道估計是指估計出信道的狀態(tài)信息，使其盡可能接近真實的信道。信道狀態(tài)信息是相干檢測、信道均衡等技術(shù)的基礎(chǔ)，同時也是發(fā)端根據(jù)信道狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)整發(fā)射方案及參數(shù)的自適應(yīng)技術(shù)的前提。信道估計技術(shù)大致可分為盲估計和非盲估計兩類方法。盲估計方法無須在發(fā)端傳送已知的導(dǎo)頻序列而僅根據(jù)信號的某些特性進(jìn)行信道估計，因為無需發(fā)送導(dǎo)頻序列，因而提高了傳輸效率，但通常收斂速度慢、計算復(fù)雜度大、估計精度不穩(wěn)定，在實際應(yīng)用中極少使用。非盲估計方法通過發(fā)射導(dǎo)頻序列，接收端基于已知的導(dǎo)頻序列計算出導(dǎo)頻位置處的信道信息，進(jìn)而估計其他位置處的信道信息。非盲估計方法具有精度較高、計算相對簡單等特點，在實際系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。本發(fā)明針對非盲信道估計技術(shù)。

在正交頻分復(fù)用(Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing，簡稱OFDM)系統(tǒng)中，導(dǎo)頻輔助的信道估計方法主要需考慮兩個方面：一是導(dǎo)頻圖樣，包括時頻域上的導(dǎo)頻密度、導(dǎo)頻位置、導(dǎo)頻序列；二是信道估計方法，通常包括線性估計方法、DFT(離散傅里葉變換)等非線性估計方法，各種方法在估計精度、計算復(fù)雜度等各具特點。在實際設(shè)計中，導(dǎo)頻圖樣設(shè)計與信道估計算法設(shè)計相輔相成，需聯(lián)合考慮以達(dá)到最優(yōu)效果。傳統(tǒng)的LS/LMMSE/DFT等信道估計算法具有導(dǎo)頻開銷較大、對導(dǎo)頻圖樣敏感等缺點。基于壓縮感知(Compressive?Sensing，簡稱CS)理論的信道估計方法相比傳統(tǒng)方法具有大幅降低導(dǎo)頻開銷、對導(dǎo)頻圖樣不敏感、精確估計信道參數(shù)等特點。

壓縮感知技術(shù)是針對稀疏信號(或稱可壓縮信號)提出的抽樣和壓縮同時進(jìn)行的技術(shù)。CS理論表明，只要信號是可壓縮的或在某個變換域是稀疏的，那么就可以用一個與變換基不相關(guān)的測量矩陣將變換所得高維信號投影到一個低維空間上，然后通過求解一個優(yōu)化問題就可以從這些少量的投影中以高概率重構(gòu)出原信號。

但是，目前現(xiàn)有技術(shù)中基于壓縮感知原理的信道估計的技術(shù)方案存在著由于采用隨機導(dǎo)頻方案帶來的采樣矩陣存儲量大、壓縮重構(gòu)算法計算復(fù)雜的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種OFDM導(dǎo)頻方案設(shè)計與信道估計方法，以解決現(xiàn)有的基于壓縮感知原理的信道估計方法由于采用隨機導(dǎo)頻帶來的采樣矩陣存儲量大、壓縮重構(gòu)計算復(fù)雜等問題，其中：

根據(jù)本發(fā)明實施例的OFDM系統(tǒng)的信道估計方法包括：

在OFDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)幀上均勻插入導(dǎo)頻符號，得到導(dǎo)頻圖樣；根據(jù)導(dǎo)頻圖樣計算導(dǎo)頻位置處的信道頻率響應(yīng)，得到信道頻率響應(yīng)信息的采樣序列；根據(jù)信道頻率響應(yīng)信息的采樣序列和部分離散傅里葉矩陣進(jìn)行修正的正交匹配追蹤信道估計。

其中，在OFDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)幀上均勻插入導(dǎo)頻符號，包括：OFDM系統(tǒng)的子載波數(shù)量為N＝2^n-m·M＝K·M，且N＝2ⁿ，n為正整數(shù)；其中，M表示插入導(dǎo)頻的OFDM符號上的導(dǎo)頻數(shù)量，K＝2^n-m表示導(dǎo)頻間隔，且M＝2^m，m為正整數(shù)，m＜n。

其中，導(dǎo)頻數(shù)量M≥[[τ_max·f_s]]＝[[τ_max/T_s]]，其中，τ_max表示系統(tǒng)的最大相對時延，f_s表示采樣頻率，T_s表示采樣間隔，符號[[a]]表示對a進(jìn)行圓整處理。

其中，該方法還包括：設(shè)置導(dǎo)頻在頻域子載波上的位置集合為S＝{S₁，S₂，...，S_M}，其中，1≤S₁＜K，S_m＝S₁+(m-1)K，m＝1，…，M。