[發明專利]一種多帶UWB系統低復雜度信道估計方法及裝置

有效

• 申請號: 201410033818.3
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN104301263B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 王丹;張士杰;李艷紅;甘立記;陳艷杰
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04B1/7163
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 胡泳棋

本發明涉及一種多帶UWB系統低復雜度信道估計方法及裝置，屬于通信技術領域。本發明采用AR模型信道，利用導頻跟蹤時變信道衰減因子，通過Kalman濾波和頻域分段MMSE算法同時跟蹤信道的時域相關性和頻域相關性，提高了系統性能，降低了計算復雜度，通過仿真，結果表明，和傳統的Kalman濾波方法相比，本發明有效改善了信道估計精度，能夠跟蹤信道的時頻變化，改進了修正Kalman濾波方法，保證估計精度的同時，極大降低了計算復雜度。

技術領域

本發明涉及一種多帶UWB系統低復雜度信道估計方法及裝置，屬于通信技術領域。

背景技術

目前，超寬帶(UWB)技術和正交頻分復用(OFDM)技術相結合的OFDM-UWB技術兼具傳輸速率高、空間容量大、成本低、抗多徑衰落、頻譜利用率高等特點，被廣泛的應用于無線通信領域。在OFDM-UWB系統中，接收端的相干解調需要利用信道信息，因此，OFDM-UWB系統的信道估計問題成為了近些年來研究的熱點之一。在OFDM-UWB信道環境中，信道信息的獲取通常采用基于訓練序列的非盲信道估計方法，然而在時變信道中，噪聲和載波間干擾(ICI)會嚴重影響信道估計的準確性。現有技術中提供了一種基于導頻的時頻二維MMSE的估計算法，提高了系統的估計精度，但是沒有考慮信道時域動態特性；為此又有人提供了一種Kalman濾波用于MIMO-OFDM系統快時變信道的盲信道估計方法，但是該方法整體的計算過于復雜，實際應用中難以實現。而將導頻和Kalman濾波相結合，提出了基于導頻的Kalman信道估計算法，使Kalman濾波在實際中可用，但未考慮信道頻域相關性對信道估計性能的影響。采用Kalman濾波算法跟蹤信道的時域相關性，并根據MMSE準則對信道估計進行了進一步的修正，減小了噪聲和ICI對信道估計的干擾，但是MMSE信道估計方法的計算量大，不利于實際系統中的應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種多帶UWB系統低復雜度信道估計方法及裝置，以解決目前多帶UWB系統信道估計中存在計算量大，復雜度高的問題。

本發明為解決上述技術特征而提供一種多帶UWB系統低復雜度信道估計方法，該信道估計方法包括以下步驟：

1）采用一階AR過程對多帶UWB系統信道進行建模，對單個導頻位置進行最小二乘信道估計，并對得到的最小二乘信道估計進行濾波；

2）將多帶UWB系統帶寬等間隔分成N_sub個窄帶，每個窄帶寬度為N_C＝N/N_sub，分別在每個窄帶內對濾波后的信道估計采用MMSE準則進行修正。

所述步驟2）中修正后的信道估計為：

其中，T為修正系數并且遵循MMSE準則，為分段窄帶內信道估計MMSE修正，為分段窄帶內的信道頻域響應，為分段窄帶內導頻處信道估計,為互相關函數，為自相關函數。

所述步驟1）中的導頻符號采用梳狀導頻模式，在頻域方向上以N_f個子載波等間隔放置，且第一個導頻符號位于OFDM符號的第一個子載波上。

所述步驟1）中導頻位置的最小二乘信道估計為：

其中表示導頻處的最小二乘信道估計，為信道的輸入，為信道的輸出。

所述步驟1）中所采用濾波方法為卡爾曼濾波，卡爾曼濾波后的單個導頻子載波低階濾波迭代方程為：

P′_n＝|α_n,n-1|²P_n-1+Q_n