[發明專利]基于QR分解的OFDM系統信道估計方法

在審

• 申請號: 201310613768.1
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN104683268A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 鄧宏貴;楊芳;姜佩龍;許坤;蔣芳清;胡浩;蔣宇
• 申請（專利權）人: 中南大學;長沙高新開發區麓創電子科技有限公司
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L27/26
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別是涉及一種OFDM系統信道估計方法。

背景技術

OFDM是一種高傳輸率的無線通信技術，具有頻譜利用率高、抗干擾能力強等優點，并且在頻域選擇性信道下具有良好的魯棒性。OFDM通過添加循環前綴CP可以簡單有效地消除信號多徑傳播所造成的ISI，被認為是最適用于寬帶通信的傳輸技術之一。信道估計是OFDM通信技術研究的一個重要課題。總的來說，信道估計算法有兩種，一種是導頻符號輔助的信道估計算法，一種是盲估計算法。由于盲估計算法的運算量太大，靈活性很差，在實時系統中的應用受到了限制，因此，目前多數OFDM系統采用基于導頻符號輔助的信道估計算法。基于導頻輔助信道估計方法是通過在數據流中插入一定數量的導頻，利用從接收信號中提取導頻信號以及已知的發送導頻信號估計出導頻位置的信道響應，然后利用各種內插方法得到所有數據位置上的信道響應。導頻輔助的OFDM系統有兩種導頻結構：塊狀導頻和梳狀導頻。對于塊狀導頻模式，是在時域內周期性地插入訓練序列，每個訓練序列包括所有的子載波；對于梳狀導頻模式，是在每一個OFDM符號的子載波中間隔地插入導頻子載波。導頻處的信道系數的估計一般可以采用最小平方(LS，Least?Square)和最小均方誤差(MMSE，Minimum?Mean?Square?Error)方法，而非導頻位置的信道系數可以通過一維或二維的插值方法得到。一維內插方法與二維內插相比，其實現簡單但精確度不高；而傳統的二維內插方法的計算量較大，實現較為困難并且系統時延較大，同時也很難抑制噪聲和子載波間的干擾。由于以上原因，這些方法在高速數據傳輸以及惡劣傳播條件下的應用受到了限制。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題是：在多普勒信道環境下，提高信道估計的準確度，降低誤碼率，從而改善OFDM通信系統的性能。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于QR分解的OFDM系統信道估計方法，包括以下具體步驟：

S1、利用LS算法確定導頻子載波的位置，并利用導頻得到導頻位置的信道估計值；

S2、采用DFT時域信道估計算法，利用信道時域沖擊響應能量主要集中在L點的特性，減小L點外的噪聲影響；

S3、利用基于QR分解的時域信道估計算法，更新L點內的信道CIR，進一步減小L點內的噪聲影響，提高CE準確度；

上述技術方案具有如下優點：本發明在基于DFT信道估計算法的基礎上提出了一種基于QR分解的新型信道估計算法，DFT算法減小了L點外的噪聲影響，該算法在其基礎上，通過更新L點的信道CIR，進一步減小L點內的噪聲影響。采用該新型信道估計算法，避免了傳統算法的大量計算，并同時減小噪聲影響，提高了信道估計的準確度，從而改善了OFDM通信系統的性能。

附圖說明

圖1是本發明的方法流程圖；

圖2是使用了本發明的方法的OFDM通信系統的整個通信過程框圖；

圖3是本發明方法中基于DFT的信道估計框圖；

圖4是本發明方法中基于QR分解的信道估計框圖；

圖5是本發明與現有技術對比效果圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

本發明針對OFDM通信系統信道估計傳統算法計算量大且噪聲高，提出了一種基于QR分解的新型信道估計算法，在多普勒頻移系數不同的情況下，該算法同傳統DFT算法以及線性插值算法相比，誤碼率降低了1-1.5dB，提高了OFDM通信系統的性能。

本發明提供了一種基于QR分解的OFDM系統信道估計方法，包括以下步驟：

S1、利用LS算法確定導頻子載波的位置，并利用導頻得到導頻位置的信道估計值；

S2、采用DFT時域信道估計算法，利用信道時域沖擊響應能量主要集中在L點的特性，減小L點外的噪聲影響；

S3、利用基于QR分解的時域信道估計算法，更新L點內的信道CIR，進一步減小L點內的噪聲影響，提高CE準確度；

圖2給出了OFDM系統的等效基帶模型，假設一個OFDM符號有N個子載波，載波間隔為1／T，每個OFDM符號的時間寬度為NT。原始的二進制數據X[i]經交織映射，等間隔插入導頻X[p]，組成長度為N的數據X[k]，再經IDFT調制為時域x[n]。x[n]可表示為：