[發明專利]正交頻分復用系統的信道估計方法

有效

• 申請號: 201310270090.1
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN104253772B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 劉輝
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十研究所
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L27/26
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 駱希聰

技術領域

本發明屬于通信技術領域，涉及正交頻分復用(OFDM)通信系統中的信道估計方法。

背景技術

正交頻分復用(OFDM)技術具有高效的頻譜利用率、良好的抗多徑衰落性能等，是第四代移動通信(4G)的關鍵技術之一。目前，OFDM技術以及廣泛應用于非對稱數字用戶線(ADSL)、數字音頻廣播(DAB)和數字電視廣播(DVB)、IEEE 802.11、IEEE 802.16以及電力線寬帶數據通信等領域。

OFDM的基本原理如下，將高速的數據流進行串并轉換，然后分配到傳輸速率相對較低的若干個子信道上分別傳輸。子信道中的符號周期相對增加，因此可以有效抵抗無線信道中多徑延遲效應。此外，在OFDM符號之間插入保護間隔，其中保護間隔應大于無線信道的最大時延擴展，這樣即可最大限度地消除多徑帶來的符號間干擾(ISI)，如果保護間隔采用循環前綴，又可避免由多徑帶來的信道間干擾(ICI)。

OFDM通信系統原理如圖1所示。在發射端，對輸入數據a_n(二進制比特流、圖像或隨機序列)采用正交幅度調制QAM或相移鍵控調制PSK進行預調制，得到頻域信號X(n)，對X(n)進行串并轉換和快速傅立葉反變換IFFT后得到時域信號x(n)，該時域信號依次經并串轉換、數模轉換以及低通濾波器后得到實際發送信號s(t)。同理，OFDM的接收端對上述發射端進行逆過程處理。

OFDM技術將頻率選擇性信道轉換成平坦衰減的子信道，因此在實際應用中，僅需要簡單的頻域均衡技術就允許進行高速率的數據傳輸。當然要獲得高的性能，就必須對信道的傳輸函數進行準確估計。在OFDM系統中，估計信道傳輸函數的方法之一是基于頻域導頻和插值技術的信道估計方法，其主要原理是在發射端將導頻符號插入數據符號中，在接收端從數據符號中取出導頻符號并獲得導頻符號位置處子信道傳輸函數的估計，兩個導頻符號位置之間的子信道傳輸函數通過插值的方法獲得。

OFDM系統的信道估計主要可以分為兩類：一類是信道的非盲估計，如基于訓練序列和導頻的信道估計；另外一類是信道的盲估計，如基于OFDM符號的循環前綴的估計。

常用到的估計算法有最小平方差(LS)算法、線性最小均方誤差(LMMSE)算法、最大似然算法(ML)、SVD算法和基于DFT變換等方法。在這些方法中，LS算法比較簡單，易于實現，其他算法復雜度均較高。

假如系統采用的載波中心頻率為512MHz，當移動速度為40Km/h時，最大多普勒頻移為19Hz；當移動速度為60Km/h時，最大多普勒頻移為28.4Hz。在這種最大多普勒頻移比較小的場景下，每一個OFDM符號內子載波間的干擾可以忽略(通過仿真也可以看出)。但當幀長較長時(例如幀長8.4ms，每幀84個OFDM符號)，由于信道的時變性，通過前導估計的信道不能用于整幀信號的均衡。因此，要想獲得可靠的接收性能，要跟蹤信道的變化情況。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種OFDM系統的信道估計方法，它是基于一種簡易有效的塊導頻插入技術。

本發明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提出一種OFDM系統的信道估計方法，包括以下步驟：從接收信號的OFDM符號中提取導頻數據；對相鄰OFDM符號之間對應的導頻子載波上的數據進行相位差分處理，得到相位差分處理值；將高低導頻符號求得的相位差分處理值進行差分處理，得到第一高低導頻符號差分處理值；利用該第一高低導頻符號差分處理值補償該相位差分處理值，以去除該相位差分處理值中的采樣時鐘誤差，并依據去除了采樣時鐘誤差的相位差分處理值得到第二高低導頻符號差分處理值；利用估計得到的第一高低導頻符號差分處理值和該第二高低導頻符號差分處理值對塊導頻上的信道估計值進行補償，得到塊導頻信道估計值；利用長前導數據與本地長前導共軛計算出長前導信道估計值；以及利用該塊導頻信道估計值和該長前導信道估計值補償出非塊導頻上的信道頻域響應。

在本發明的一實施例中，在進行該相位差分處理時，忽略噪聲以及載波間干擾。

在本發明的一實施例中，利用該塊導頻信道估計值和該長前導信道估計值補償出非塊導頻上的信道頻域響應的步驟包括：利用線性內插法進行補償。

在本發明的一實施例中，在利用該塊導頻信道估計值和該長前導信道估計值補償出非塊導頻上的信道頻域響應的步驟后還包括：對補償后的數據進行均衡。

在本發明的一實施例中，對補償后的數據進行均衡的步驟是忽略噪聲和干擾項。