[發明專利]一種抗多徑迭代加權的LMMSE信道估計方法及裝置

有效

• 申請號: 201710656053.2
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107483373B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 熊軍
• 申請（專利權）人: 北京睿信豐科技有限公司
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 王鴻遠

本發明涉及一種抗多徑迭代加權的LMMSE信道估計方法及裝置，所述方法包括以下步驟：S110，對IFFT輸出的信道時域沖激響應進行時域濾波，得到時域信道h_P,LS；S120，根據所述時域信道h_P,LS計算功率時延分布；S130，對所述功率時延分布進行相位旋轉、分段和FFT級聯，以組成頻域；S140，根據所述頻域，組成頻域自相關矩陣和互相關矩陣，計算信道估計系數；S150，根據所述信道估計系數計算信道估計。本發明的抗多徑迭代加權的LMMSE信道估計方法及裝置解決城市中多徑問題對移動通信信號質量的干擾問題。

技術領域

本發明涉及OFDM系統的多載波系統領域，尤其涉及抗多徑迭代加權的LMMSE信道估計方法及裝置。

背景技術

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交頻分復用技術，實際上OFDM是MCM(Multi Carrier Modulation)，多載波調制的一種。OFDM的基本原理是將高速的數據流分解為N個并行的低速數據流，在N個子載波上同時進行傳輸。

OFDM技術的最大優點是對抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾。OFDM技術還具有以下優點：(1)在單載波系統中，單個衰落或干擾能夠導致整個通信聯絡失敗，但是在多載波系統中，僅僅有很小一部分載波會受到干擾，對這些子信道還可以采用糾錯碼來進行糾錯；(2)通過各子載波的聯合編碼，可具有很強的抗衰落能力，OFDM技術本身已經利用了信道的頻率分集，如果衰落不是特別嚴重，就可以通過將各個信道聯合編碼，則可以使系統性能得到提高；(3)可以有效地對抗信號波形間的干擾，適用于多經環境和衰落信道中的高速數據傳輸；(4)當信道中因為多徑傳輸而出現頻率選擇性衰落時，只有落在頻帶凹陷處的子載波以及其攜帶的信息受影響，其他的子載波未受損害，因此系統總的誤碼率性能要好得多；(5)高的頻譜利用率，這點在目前頻譜資源稀缺的無線環境中非常重要，當子載波個數很大時，系統的頻譜利用率趨于2Baud/Hz；(6)在窄帶帶寬下也能夠發出大量的數據；(7)基于DFT的OFDM有快速算法，而且算法的復雜度可以由DSP的發展來彌補；(8)簡化了均衡器設計，或者根本不需要均衡器，且數據傳速率可調，OFDM還采用了功率控制和自適應調制相協調的工作方式。

OFDM系統中的信道估計大多基于導頻實現，即先求取導頻點處的信道值，然后根據導頻插入的位置通過內插得到數據點處的信道估計值。導頻點處信道值的常用算法，包括基于最小二乘準則(LS)的算法、基于最小均方誤差準則(MMSE)的算法等。內插算法根據其利用導頻處信道信息的方式，可以分為一維內插算法和二維內插算法兩類。但是采用LS完成信道估計，采用線性插值對多徑信道估計很不準確，較難估計出多徑的數量，位置，強度和相位。

在OFDM系統中，系統能否正常工作的一個關鍵因素是能否準確的估計信道。目前，在已經應用的無線通信系統中，信道估計技術已經比較成熟，但對基于OFDM的移動通信系統的信道估計技術，尚處于研究和探索階段。在OFDM系統中通常采用多進制調制方式(例如采用相移鍵控PSK和正交幅度調制QAM)，而在接收端需要進行相干解調。由于無線信道的傳輸特性是隨時間變化的，因此相干解調就要用到信道的瞬時狀態信息，所以在系統接收端需要進行信道估計，以獲得無線信道的瞬時傳輸特性。

圖1為不同傳輸環境下系統未編碼誤碼率(RAW BER)的示意圖。圖1中的多徑為兩條，從圖1看出，AWGN信道下，遠郊開闊地帶與復雜城區信道系統在多徑信道環境下，系統的性能急劇惡化。然而，在實際復雜城市信道的多徑數量會更多(6條或者12條)，并且加入多普勒頻移，多普勒擴展，無直視路徑，信道的多徑衰落會比上圖更加嚴重。如果沒有信道估計上突破性的關鍵技術，根本無法實現惡劣城市信道下的遠距離高速傳輸。

由于接收信號中存在干擾和噪聲，在信道估計中我們必須對IDFT輸出的信道時域沖激響應進行時域濾波(也就是時域取窗)。

時域取窗的過程如下：