[發明專利]基于簡化基擴展模型的快時變信道估計方法

在審

• 申請號: 201710190050.4
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN107018101A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 宮豐奎;姚翠翠;張南;陳翔
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心61205
• 代理人: 王品華,朱紅星

技術領域

本發明屬于無線通信領域，涉及一種低復雜度的快時變信道估計方法，可用于固定塊狀導頻的單載波頻分復用多址SC-FDMA系統。

背景技術

在寬帶無線通信中，當通信的兩個終端以較快的相對速度運動時，產生了多普勒效應，無線信道形成了快時變信道。快時變信道引起的子載波間干擾ICI和多徑效應帶來的符號間干擾ISI會造成SC-FDMA系統性能的迅速惡化。所以，在信號的接收端對信號進行解調和解碼之前，對信道進行動態估計是十分必要的。

現有的信道估計方法大多是基于導頻輔助的，在發送的數據中周期性的插入已知的導頻信息，這類方法均是先估計得到導頻位置上的信道響應，然后利用一定的處理方法得到數據位置上的信道響應。

Qingchuan Zhang等人在文章“An Enhanced DFT-Based Channel Estimator for LTE-A Uplink”(IEEE Transactions on Vehicular Technology 2013)中提出了一種基于離散傅里葉變換DFT的信道估計方法，首先估計出導頻位置的信道估計值，數據符號位置的信道估計值通過加權來得到。該方法的不足之處是：受限于導頻模式與數量，在高速移動環境下，該方法的估計精度將急劇下降，無法保證快時變信道的估計精度。

基于基擴展模型BEM的方法針對快時變信道建立模型，利用少數幾個參數就能表述一個非線性快速變化的信道。楊麗花等人在文章“Fast Time-Varying Channel Estimation Technique for LTE Uplink in HST Environment”(IEEE Transactions on Vehicular Technology 2012)中提出了多項式基擴展模型P-BEM與自回歸模型AR相結合的方法來提高快時變信道的估計精度，但該方法計算復雜度高，不易于實現，且P-BEM模型誤差比復指數基擴展模型CE-BEM的誤差大，影響快時變信道估計的精度。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種基于簡化基擴展模型的快時變信道估計方法，以在不影響系統性能的前提下，降低快時變信道估計的計算復雜度，提高估計精度。

本發明思路是：針對發送端塊狀導頻數據固定不變的系統，將估計基系數所需要的矩陣事先計算并存儲，以較低的計算復雜度估計出基系數；利用信道特性及時域-頻域的變換關系，簡化信道響應時域到頻域的變換公式，以較低的復雜度估計出接收信號的頻域信道響應，其實現步驟包括如下：

1)將本地導頻符號轉換到變換域符號其中，p_s是本地導頻符號的序號；

2)利用復指數基擴展模型，生成基函數矩陣及基函數矩陣的頻域矩陣其中，q＝0,...Q，Q是基函數的個數；

3)根據變換域符號和頻域矩陣獲得用于估計基系數向量的頻域矩陣

4)對接收信號進行快速傅立葉FFT變換，獲得頻域接收信號Y，從該頻域接收信號Y中提取接收端接收到的塊狀導頻符號其中p_λ是接收到的塊狀導頻符號的序號；

5)利用接收到的塊狀導頻符號和頻域矩陣采用最小二乘方法得到基系數向量的估計值其中，是矩陣的廣義逆運算；

6)利用估計值得到第q個基函數對應的基系數矩陣

7)利用基系數矩陣根據基擴展模型擬合出每個單載波頻分復用符號的時域信道響應矩陣其中，n_s是單載波頻分復用符號的序號，是生成的基函數矩陣，是時域信道響應矩陣的第i列元素，i＝1,2,...,N，N是快速傅里葉變換的點數；

8)利用時域信道矩陣中的第N/2列元素得到每個單載波頻分復用符號的頻域信道響應估計向量其中F是N點快速傅里葉變換矩陣。

本發明具有如下優點：

1.本發明選用模型誤差最小的復指數基擴展模型，確定最優的基函數的個數，以提高估計精度；將用于估計基系數的頻域矩陣事先計算并存儲下來，降低了計算復雜度。

2.本發明利用信道的時頻域特性，簡化了信道時域-頻域的轉換公式，降低了信道時頻域轉換的計算復雜度，便于接收機對接收信號進行頻域均衡處理。

附圖說明

圖1是本發明的實現流程圖；

圖2是本發明使用的系統框圖；

圖3是本發明使用的導頻結構圖；

圖4是本發明與現有信道估計技術在330km/h的多徑快時變信道中的性能比較曲線圖。