[發明專利]一種基于二維離散導頻的OFDM自適應信道估計方法

有效

• 申請號: 201310376226.7
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN103414667A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 劉光輝;王福到;趙友;高嫄嫄
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L27/26
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，更為具體地講，涉及一種基于二維離散導頻的OFDM自適應信道估計方法。

背景技術

OFDM（Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing，正交頻分復用）是一種特殊的多載波調制技術，它在對抗多徑衰落方面有著天然的優越性，很適合高速數據傳輸。因此OFDM在現代無線寬帶接入系統中得到了廣泛的應用，如DAB（Digital?Audio?Broadcasting，數字音頻廣播），DVB（Digital?Video?Broadcasting，數字電視廣播），LTE（Long?Term?Evolution，長期演進），WiFi，WiMAX（Worldwide?Interoperability?for?Microwave?Access，即全球微波互聯接入）等。在無線OFDM系統中，多徑效應和多普勒效應分別會導致無線信道具有頻域選擇性衰落和時間選擇性衰落特性，對采用相干解調的接收機會產生惡劣的影響，使系統性能下降。因而，需要有高性能的信道估計方法來準確地獲取信道信息，并通過信道均衡消除多徑信道的影響。

在現有的OFDM系統中，發射端輸入數據經過信道編碼，映射，子載波分配，并插入導頻后，采用OFDM調制，也就是IFFT（Inverse?Fast?Fourier?Transform，快速傅立葉逆變換）變換。為了消除ISI（Inter?Symbol?Interference，碼間干擾）和ICI（Inter?Carrier?Interference，載波間干擾）的影響，OFDM調制輸出數據需要加上CP（Cyclic?Prefix，循環前綴）。發射信號通過信道到達接收端。接收端的處理過程基本和發射端相反，只是多了信道估計和信道均衡。信道估計就是估計信道的狀態信息（CSI：Channel?State?Information），如信道沖擊響應（CIR：Channel?Impulse?Response），信道頻域響應（CFR：Channel?Frequency?Response）等。信道均衡就是利用信道估計出來的CSI，消除多徑信道的影響。因此，信道估計性能的優劣直接關系到信道均衡的性能，進而影響整個OFDM系統的性能。

在OFDM系統中，傳統的信道估計可以采用兩個一維信道估計級聯等方法。兩個一維信道估計級聯就是將一維時間方向插值（TDI:Time?Direction?Interpolation）和一維頻率方向插值（FDI:Frequency?Direction?Interpolation）級聯起來。一維插值算法主要包括多項式插值以及數字插值濾波器插值等方法。多項式插值又包括線性內插、二階高斯內插、三次拉格朗日內插、三次樣條內插等。數字插值濾波器插值又包括低通sinc加窗函數內插等。然而，在已知FDI插值系數，將上述一維插值算法應用于高速移動OFDM系統進行TDI時，存在缺陷。由多普勒效應可知，高速移動的OFDM系統會產生很大的多普勒頻率，造成信道發生快衰落。上述方法在對抗快衰落信道都存在不足。如多項式插值雖然不需要信道的統計特性，但是它只適用于慢衰落信道。而且多項式插值的插值系數固定，無法跟蹤時變信道。數字插值濾波器插值雖然可以適用于快衰落信道，但是它需要信道的統計特性，如信道的最大多普勒頻率，這在實際中往往是不知道的，需要通過其他方法來估計，增加了算法的復雜度，如果想要使其自適應跟蹤信道變化，算法的復雜度又會大大提升。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種低復雜度的基于二維離散導頻的OFDM自適應信道估計方法，能在FDI插值系數已知的情況下自適應跟蹤快衰落信道。

為實現上述發明目的，本發明基于二維離散導頻的OFDM自適應信道估計方法，其特征在于包括以下步驟：

S1：發射端在每個OFDM符號插入二維離散插值導頻，二維離散插值導頻在時頻二維均勻分布，記時間方向上的周期為D_t，頻率方向上的周期為D_f；插值導頻的位置與數值對于接收端是已知的；

S2：在每個OFDM符號中產生訓練導頻，記第l，l＝0，1，2，…個OFDM符號中包括N_l＞0個訓練導頻，N_l為預設的訓練導頻的個數；訓練導頻的位置與數值對于接收端也是已知的；

S3：接收端依次接收發送的OFDM符號，估計得到OFDM符號中插值導頻處的信道估計值k_in為第l個OFDM符號中插值導頻對應的子載波；