[發(fā)明專利]稀疏信道的導(dǎo)頻優(yōu)化方法、裝置和信道估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210350713.1
• 申請日: 2012-09-20
• 公開（公告）號: CN103685088A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戚晨皓;張舜卿
• 申請（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司;東南大學(xué)
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L27/26
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種稀疏信道的導(dǎo)頻優(yōu)化方法、裝置和信道估計方法。

背景技術(shù)

正交頻分復(fù)用(Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing，OFDM)作為第四代移動通信及未來無線通信的核心技術(shù)，能有效對抗無線傳播中的多徑效應(yīng)、簡化均衡器設(shè)計、降低接收機(jī)復(fù)雜度和功耗并提高頻譜利用率。信道估計作為OFDM系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，對信號傳輸所經(jīng)歷的信道的時延、衰減、多徑等參數(shù)進(jìn)行估測。信道估計的準(zhǔn)確程度對信道均衡、解調(diào)和信道譯碼等均有直接的影響。因此，信道估計技術(shù)一直倍受研究者關(guān)注。

信道估計可分為盲估計和導(dǎo)頻輔助信道估計(Pilot?Assisted?Channel?Estimation，PACE)兩大類。其中，盲估計利用傳輸數(shù)據(jù)本身的一些特性對信道進(jìn)行估計，由于其運(yùn)算復(fù)雜度較高且實時性差，在實際通信系統(tǒng)中很少采用。PACE在發(fā)送數(shù)據(jù)前，預(yù)先插入一些接收端已知的符號(即導(dǎo)頻)，接收機(jī)基于最小二乘(Least?Squares，LS)或者最小均方誤差(Minimum?Mean?Square?Error，MMSE)等準(zhǔn)則對信道進(jìn)行估計。最近新出現(xiàn)的稀疏信道估計(Sparse?Channel?Estimation)或者稱為壓縮信道感知(Compressed?Channel?Sensing)，也屬于PACE范疇，它利用無線信道的稀疏性，將壓縮感知(Compressed?Sensing，CS)技術(shù)用于信道估計。相比傳統(tǒng)的LS或MMSE信道估計，壓縮感知技術(shù)能大幅度降低導(dǎo)頻開銷，提高頻譜利用率和信道估計精度。考慮到無線信道的時延擴(kuò)展和接收機(jī)前端較高的采樣率，信道多徑分量分散于這一時延擴(kuò)展中，經(jīng)過采樣以后的信道沖擊響應(yīng)(Channel?Impulse?Response，CIR)序列通常呈現(xiàn)大多數(shù)為零、少數(shù)非零的稀疏性，尤其對于普遍使用過采樣技術(shù)的OFDM系統(tǒng)，這一稀疏特性更為明顯。

在現(xiàn)有技術(shù)一中，長期演進(jìn)（Long-Term?Evolution，LTE)系統(tǒng)主要采用均勻?qū)ьl的分配方式，導(dǎo)頻的位置在頻率域和時間域上均勻分布。很多研究文獻(xiàn)表明，這類均勻分布的導(dǎo)頻設(shè)計方法對于基于壓縮感知的信道估計方案并不是最優(yōu)的。因此，有必要對基于壓縮感知信道估計的方案進(jìn)行專門的導(dǎo)頻設(shè)計。

在現(xiàn)有技術(shù)二中，公開了一種基于壓縮感知的非連續(xù)正交頻分復(fù)用信道估計方法。該方法包括：設(shè)計信道估計導(dǎo)頻圖案；導(dǎo)頻圖案的選取；信道頻域響應(yīng)的估計。導(dǎo)頻圖案選擇使用以下兩種方案。方案一：保留傳統(tǒng)的均勻?qū)ьl圖案，禁用子載波處的導(dǎo)頻自然禁用，從而使可用導(dǎo)頻呈現(xiàn)自然的不均勻性；方案二：固定導(dǎo)頻數(shù)量，基于恢復(fù)矩陣互相關(guān)最小化的準(zhǔn)則，以更少的導(dǎo)頻獲得優(yōu)于目前其他方法的信道估計性能和系統(tǒng)誤碼率性能。本方法可以在多種禁用子載波場景下，以更少的導(dǎo)頻獲得優(yōu)于目前其他方法的信道估計性能和系統(tǒng)誤碼率性能。該方法主要考慮如何在非連續(xù)正交頻分復(fù)用情況下進(jìn)行導(dǎo)頻設(shè)計，以及在優(yōu)化后導(dǎo)頻位置與禁用位置重合情況下的導(dǎo)頻優(yōu)化設(shè)計方法，并沒有對連續(xù)子載波情況下的最優(yōu)導(dǎo)頻設(shè)計方案作出討論。

在現(xiàn)有技術(shù)三（C.Qi?and?L.Wu,“A?Study?of?Deterministic?Pilot?Allocation?for?Sparse?Channel?Estimation?in?OFDM?Systems,”IEEE?Comm.Lett.,Vol.16,No.5,pp.742-744,May?2012.）中，公開了一種基于正交頻分復(fù)用的導(dǎo)頻優(yōu)化方法。該方法能夠在子載波數(shù)目不規(guī)則的情況下，利用隨機(jī)近似的方法獲得近似的最優(yōu)導(dǎo)頻分布，并能夠取得較優(yōu)的收斂速度和信道估計增益。但該方法的收斂速度仍有不足。

在現(xiàn)有技術(shù)四中，采用窮舉法生成優(yōu)化導(dǎo)頻排布，即每次隨機(jī)生成導(dǎo)頻排布，在指定的程序運(yùn)行時間內(nèi)，從所有隨機(jī)生成的導(dǎo)頻排布中選擇一個目標(biāo)函數(shù)值最小的導(dǎo)頻排布。這種方法的收斂性能、均方誤差（Mean?Square?Error，MSE）性能及誤碼率（Bit?Error?Rate，BER）性能均有所欠缺。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種稀疏信道的導(dǎo)頻優(yōu)化方法、裝置和信道估計方法。可對基于壓縮感知技術(shù)的信道估計方案進(jìn)行專門的導(dǎo)頻設(shè)計，優(yōu)化導(dǎo)頻排布，提高OFDM稀疏信道估計的均方誤差和誤碼率性能。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種稀疏信道的導(dǎo)頻優(yōu)化方法，包括：