[發明專利]一種偏移正交多載波系統的導頻設計和信道估計方法

有效

• 申請號: 201510795093.6
• 申請日: 2015-11-18
• 公開（公告）號: CN105471795B
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 施玉松;邱云周;羅炬鋒;汪涵;李鳳榮;劉衍青;葉曉青;尚素娟;鄭春雷
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所;中國科學院大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L25/02
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

本發明涉及一種偏移正交多載波系統的導頻設計和信道估計方法，包括以下步驟：采用最優的導頻序列進行偏移正交多載波系統的導頻設計；前向單次二維濾波的方法對接收端進行信道估計。本發明能夠降低算法復雜度，提高系統可實現性。

技術領域

本發明涉及寬帶無線通信領域，特別是涉及一種偏移正交多載波系統的導頻設計和信道估計方法。

背景技術

OFDM(正交頻分復用)是目前最主流的寬帶通信調制方式，具有頻譜效率高、抗多徑能力強、多址接入靈活等特點，特別適合城市多徑信道下的無線高速數據傳輸。其和MIMO(多輸入多輸出)相結合，已經廣泛應用于IEEE802.11a/g/ac無線局域網(WLAN)、IEEE802.16全球微波互聯接入(WiMAX)、IEEE802.22無線城域網(WRAN)、第四代移動通信(4G)等等。

OFDM系統雖然優勢明顯，但也存在一些不足之處。比如，為了對抗多徑干擾需要引入循環前綴，且在城市復雜環境中，循環前綴長度較長，有時高達1/4符號長度，大大降低了頻譜效率；另外，對載波偏移十分敏感，因為OFDM發射信號的快速傅里葉變換是基于矩形窗函數，頻偏的存在將破壞子載波的正交性，從而引入ICI(子載波間干擾)，干擾功率將隨著頻偏增大按平方關系增加。

在此基礎上，研究者從系統構造結構出發，提出一種改進型的OFDM，也叫正交O-QAM或OFDM-OQAM，每個子載波上的調制均采用交錯偏移QAM，其和CP-OFDM(帶循環前綴的OFDM信號)最顯著的差別在于將正交條件放寬至實域正交，且引入一個時頻二維的脈沖成形，使得信號對于收發兩端的頻率偏移不敏感。而且，在OFDM-OQAM系統中并不需要使用CP，由此可以帶來更高的信道吞吐量。

關于OFDM-OQAM信號的研究，目前主要還停留在理論階段。現有系統在設計導頻時一般采用塊狀插入的方式，因為OFDM-OQAM系統僅在實部正交，實際信道非理想，故相鄰符號和相鄰子載波均會對當前導頻產生虛部干擾，如果在信道估計時采用和OFDM符號類似的迫零算法，得到的信道沖擊響應值誤差較大，均衡后的數據恢復比較困難。另外，在接收信號中包含了比較復雜的干擾分量，僅通過取實部運算不能將其徹底消除，所以一般還要使用構造格點模型、干擾估計與抵消、迭代運算等途徑進一步消除殘余干擾，從而增加了系統的復雜度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種偏移正交多載波系統的導頻設計和信道估計方法，能夠降低算法復雜度，提高系統可實現性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種偏移正交多載波系統的導頻設計和信道估計方法，包括以下步驟：

(1)采用最優的導頻序列進行偏移正交多載波系統的導頻設計；

(2)前向單次二維濾波的方法對接收端進行信道估計。

所述步驟(1)包括以下子步驟：

(11)確定塊狀導頻的符號數使得增加的導頻能量小于OFDM中循環前綴的能量；

(12)離線計算鄰域內格點的模糊函數，得到每個相鄰格點的干擾權重；

(13)以IAM導頻結構為基礎，以4×3共12個導頻子載波為一組，其中，兩邊8個是未知的變量，根據干擾權重列出干擾總值方程組；

(14)通過相似性觀察確定未知變量的虛實性，簡化干擾總值方程組，并由拉格朗日乘子法求解帶約束條件的最優化問題；

(15)求解干擾總值方程組，并得到特定條件下歸一化后最優的導頻序列。

所述步驟(2)包括以下子步驟：

(21)對接收的信號進行OFDM-OQAM解調；

(22)利用優選的塊狀導頻序列進行信道估計，得到信道估計值，并對當前導頻覆蓋域內的數據符號進行迫零均衡；