專利名稱：基于物理層Mesh模式聯(lián)合前導(dǎo)和導(dǎo)頻的信道均衡方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，尤其涉及
的信道均衡方法及系統(tǒng)。
種基于物理層Mesh模式聯(lián)合前導(dǎo)和導(dǎo)頻
背景技術(shù)：
在諸多的寬帶無(wú)線通信技術(shù)中，Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing(OFDM)無(wú)疑是最具有應(yīng)用前景的技術(shù)之一。在信道的衰落特性中， 對(duì)寬帶無(wú)線移動(dòng)業(yè)務(wù)影響最大的是多徑衰落和多普勒頻移。而OF匿不但可以通過插入循 環(huán)前綴(CP)的方法，有效地抑止多徑帶來(lái)的符號(hào)間干擾，還可以通過對(duì)信道時(shí)變特性的合 理估計(jì)，靈活地設(shè)計(jì)系統(tǒng)的符號(hào)長(zhǎng)度，減輕信道時(shí)變特性對(duì)系統(tǒng)性能的影響。由于OF匿的 這些技術(shù)特點(diǎn)，避免了在接收機(jī)中采用復(fù)雜的時(shí)域均衡器和自適應(yīng)跟蹤算法。并且，通過使 用快速傅立葉變換(FFT)，可以保證在相對(duì)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)下，提供可靠、穩(wěn)定的通信 質(zhì)量。正是因?yàn)檫@些優(yōu)勢(shì)，OFDM技術(shù)已經(jīng)被各種無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)所廣泛采用。
雖然系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以消除符號(hào)間干擾，OFmi系統(tǒng)仍然需要精確的信道信息來(lái)進(jìn)行信 道均衡，從而完全補(bǔ)償多徑衰落。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于物理層Mesh模式聯(lián)合前導(dǎo)和導(dǎo)頻的信道均衡方 法及系統(tǒng)?；诒景l(fā)明，可以獲取相對(duì)精確信道信息對(duì)信道進(jìn)行均衡，以提高無(wú)線系統(tǒng)的性 能。 本發(fā)明一種基于物理層Mesh模式聯(lián)合前導(dǎo)和導(dǎo)頻的信道均衡方法，包括如下步 驟前導(dǎo)信道估計(jì)獲取步驟，提取接收的數(shù)據(jù)幀的第一個(gè)OF匿符號(hào)，獲取接收的前導(dǎo)序列； 依據(jù)所述接收前導(dǎo)序列，計(jì)算前導(dǎo)信道估計(jì)；相位估計(jì)獲取步驟，提取接收的數(shù)據(jù)幀中的數(shù) 據(jù)符號(hào)，確定所述數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻位置處的復(fù)數(shù)元素，獲取接收的數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻序列；依據(jù)所 述接收的數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻序列，計(jì)算相位估計(jì)；信道估計(jì)補(bǔ)償值計(jì)算步驟，將所述前導(dǎo)信號(hào)估 計(jì)的幅度與所述相位估計(jì)值的相位的聯(lián)合起來(lái)，確定信道估計(jì)補(bǔ)償值，以補(bǔ)償后續(xù)的OFDM 符號(hào)數(shù)據(jù)。 上述信道均衡方法，優(yōu)選所述前導(dǎo)信道估計(jì)獲取步驟中，依據(jù)所述接收前導(dǎo)序列， 計(jì)算前導(dǎo)信道估計(jì)具體為依據(jù)所述接收的前導(dǎo)序列和本地前導(dǎo)序列按照LS方法確定所 述前導(dǎo)信道估計(jì)。 上述信道均衡方法，優(yōu)選所述相位估計(jì)獲取步驟中，依據(jù)所述接收數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻 序列，計(jì)算相位估計(jì)包括 相位估計(jì)步驟，依據(jù)所述接收數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻序列，計(jì)算所述相位估計(jì)，并將所述相 位插值至一個(gè)OFDM符號(hào)長(zhǎng)度，獲取插值后的相位估計(jì)值。 上述信道均衡方法，優(yōu)選所述信道估計(jì)補(bǔ)償值計(jì)算步驟中，依據(jù)H_est = |H_estimate—preamble I *ej*Phase_est獲取所述信道估計(jì)補(bǔ)償值； 其中，H_est為信道估計(jì)補(bǔ)償值，H_estimate_preamble為所述前導(dǎo)信道估計(jì)，|H_ estimate—preamble I為所述前導(dǎo)信道估計(jì)的幅值；Phase_est為所述插值后的相位估計(jì)值。 另一方面，本發(fā)明還提供了一種基于物理層Mesh模式聯(lián)合前導(dǎo)和導(dǎo)頻的信道均 衡系統(tǒng)，包括前導(dǎo)信道估計(jì)獲取模塊，用于提取接收數(shù)據(jù)幀的第一個(gè)OF匿符號(hào)，獲取接收 的前導(dǎo)序列；依據(jù)所述接收前導(dǎo)序列，計(jì)算前導(dǎo)信道估計(jì)；相位估計(jì)獲取模塊，用于提取所 述接收數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)符號(hào)，確定所述數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻位置處的復(fù)數(shù)元素，獲取接收數(shù)據(jù)符 號(hào)導(dǎo)頻序列；依據(jù)所述接收的數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻序列，計(jì)算相位估計(jì)；信道估計(jì)補(bǔ)償值計(jì)算模 塊，用于將所述前導(dǎo)信號(hào)估計(jì)的幅度與所述相位估計(jì)值的相位的聯(lián)合起來(lái)，確定信道估計(jì) 補(bǔ)償值，以補(bǔ)償后續(xù)的OF匿符號(hào)數(shù)據(jù)。 上述信道均衡系統(tǒng)，優(yōu)選所述幅度補(bǔ)償因子獲取模塊中，依據(jù)所述接收前導(dǎo)序列， 計(jì)算前導(dǎo)信道估計(jì)具體為依據(jù)所述接收的前導(dǎo)序列和本地前導(dǎo)序列按照LS(最小平方 差)方法確定所述前導(dǎo)信道估計(jì)。 上述信道均衡系統(tǒng)，優(yōu)選所述相位估計(jì)獲取模塊中，依據(jù)所述接收數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻
序列，計(jì)算相位估計(jì)包括相位估計(jì)單元，用于依據(jù)所述接收數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻序列，計(jì)算所述
相位估計(jì)，并將所述相位插值至一個(gè)OFDM符號(hào)長(zhǎng)度，獲取插值后的相位估計(jì)值。 上述信道均衡系統(tǒng)，優(yōu)選所述信道估計(jì)補(bǔ)償值計(jì)算模塊中，依據(jù)H_est = |H_
estimate—preamble I *ej*Phase_est獲取所述信道估計(jì)補(bǔ)償值； 其中，H_est為信道估計(jì)補(bǔ)償值，H_estimate_preamble為所述前導(dǎo)信道估計(jì)，|H_ estimate—preamble I為所述前導(dǎo)信道估計(jì)的幅值；Phase_est為所述插值后的相位估計(jì)值。 本發(fā)明在OF匿調(diào)制過程中插入的前導(dǎo)及導(dǎo)頻，利用前導(dǎo)幅度的穩(wěn)定性以及導(dǎo)頻 相位的準(zhǔn)確性，使用前導(dǎo)的幅度加上導(dǎo)頻的相位來(lái)估計(jì)下一部分OF匿符號(hào)的相位偏移，以 較為精確的信道信息對(duì)信道進(jìn)行均衡，提高了無(wú)線通信系統(tǒng)的整體性能。


圖1為本發(fā)明基于物理層導(dǎo)頻的信道均衡方法實(shí)施例的步驟流程圖； 參照?qǐng)D2，圖2為發(fā)明基于物理層導(dǎo)頻的信道均衡方法實(shí)施例中的信號(hào)處理示意
圖； 圖3為IEEE 802. 16e物理層幀結(jié)構(gòu)圖；
圖4為OF匿數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻位置圖；
圖5為接收機(jī)結(jié)構(gòu)框圖； 圖6為本發(fā)明基于物理層導(dǎo)頻的信道均衡系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。 參照?qǐng)D1，圖1為本發(fā)明基于物理層導(dǎo)頻的信道均衡方法實(shí)施例的步驟流程圖。包括如下步驟 前導(dǎo)信道估計(jì)獲取步驟110，提取接收的數(shù)據(jù)幀的第一個(gè)0F匿符號(hào)，獲取接收前 導(dǎo)序列；依據(jù)所述接收的前導(dǎo)序列，計(jì)算前導(dǎo)信道估計(jì)。 相位估計(jì)獲取步驟120，提取所述接收的數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)符號(hào)，確定所述數(shù)據(jù)符號(hào) 導(dǎo)頻位置處的復(fù)數(shù)元素，獲取接收數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻序列；依據(jù)所述接收的數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻序列， 計(jì)算相位估計(jì)。 信道估計(jì)補(bǔ)償值計(jì)算步驟130，將所述前導(dǎo)信號(hào)估計(jì)的幅度與所述相位估計(jì)值的 相位的聯(lián)合起來(lái)，確定信道估計(jì)補(bǔ)償值，以補(bǔ)償后續(xù)的OFDM符號(hào)數(shù)據(jù)。 參照?qǐng)D2，圖2為發(fā)明基于物理層導(dǎo)頻的信道均衡方法實(shí)施例中的信號(hào)處理示意 圖。對(duì)接收的數(shù)據(jù)幀分別進(jìn)行導(dǎo)頻提取和前導(dǎo)提取后，基于導(dǎo)頻提取，生成相位估計(jì)；基于 前導(dǎo)提取，生成前導(dǎo)信道估計(jì)。依據(jù)生成的相位估計(jì)與前導(dǎo)信道估計(jì)，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行 補(bǔ)償。 本實(shí)施例充分利用OF匿調(diào)制過程中插入的前導(dǎo)及導(dǎo)頻的估計(jì)值，利用前導(dǎo)幅度 的穩(wěn)定性以及導(dǎo)頻相位的準(zhǔn)確性，使用前導(dǎo)的幅度加上導(dǎo)頻的相位來(lái)估計(jì)下一部分OF匿 符號(hào)的相位偏移，從而起到優(yōu)化OFDM系統(tǒng)的作用。 上述實(shí)施例中，依據(jù)無(wú)線信道的傳輸特性，將信道對(duì)信號(hào)作用的影響分為幅度影 響和相位影響，分別將前導(dǎo)的幅度影響估計(jì)和導(dǎo)頻的相位影響估計(jì)作用于數(shù)據(jù)OF匿符號(hào) 進(jìn)行均衡。幅度影響由LS算法的結(jié)果得出，相位影響也利用相似的處理方法。
下面結(jié)合圖3至圖5，對(duì)上述實(shí)施例做進(jìn)一步的說明。其中，圖3為IEEE 802. 16e 物理層幀結(jié)構(gòu)圖，從圖中可以看到，IEEE802. 16e物理層的幀結(jié)構(gòu)分為l個(gè)前導(dǎo)、4個(gè)數(shù)據(jù)符 號(hào)、以及1個(gè)保護(hù)符號(hào)，導(dǎo)頻均插在數(shù)據(jù)符號(hào)之中。圖4為OFmi數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻位置圖，圖中 a為數(shù)據(jù)，b為數(shù)據(jù)中插入的導(dǎo)頻，c為O頻。圖5為接收機(jī)結(jié)構(gòu)框圖，通過圖5可以看出， 接收機(jī)分為同步模塊、OFDM解調(diào)模塊、均衡模塊、數(shù)據(jù)解調(diào)模塊以及同步模塊五個(gè)部分，本 專利所提出的信道估計(jì)思是在均衡模塊中得以實(shí)現(xiàn)的。 步驟(1)，初始化。按照IEEE 802. 16e設(shè)幀結(jié)構(gòu)頻域前導(dǎo)序列為H—preamble，由
201點(diǎn)復(fù)數(shù)序列構(gòu)成，數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻為lpilot，8點(diǎn)實(shí)數(shù)序列。經(jīng)信道傳輸后，OF匿解調(diào)
輸出端前導(dǎo)符號(hào)序列為H_preamble_receive，由200點(diǎn)復(fù)數(shù)序列構(gòu)成，接收導(dǎo)頻序列為H_
pilot_receive，8點(diǎn)的復(fù)數(shù)序列。接收到的數(shù)據(jù)為Data, 200點(diǎn)的復(fù)數(shù)序列。 步驟(2)，由接收前導(dǎo)符號(hào)序列與本地前導(dǎo)序列按照LS方法得到前導(dǎo)信道估計(jì)值
H_estimate_preamble 步驟(3)，生成相位補(bǔ)償因子Phase—compensate—pilot和幅度補(bǔ)償因子 Amplitude_compensate_preamble。其中相位補(bǔ)償因子是由各個(gè)符號(hào)中的導(dǎo)頻進(jìn)行信道估 計(jì)后再進(jìn)過插值至一個(gè)OFDM符號(hào)長(zhǎng)度取其相位得到PhaSe_est，幅度補(bǔ)償因子是由步驟二 的H_estimate_preamble取幅值得到。 步驟(4)，將前導(dǎo)信號(hào)估計(jì)值的幅度與每一段OFDM符號(hào)導(dǎo)頻信號(hào)相位估計(jì)值的相 位聯(lián)合起來(lái)，形成最終的信道估計(jì)補(bǔ)償值H_est，并利用這一估計(jì)值補(bǔ)償接下來(lái)的OF匿符 號(hào)。其中補(bǔ)償式H—est: I H_estimate_preamble I *ej*Phase_est。 其中，H_est為信道估計(jì)補(bǔ)償值，H_estimate_preamble為所述前導(dǎo)信道估計(jì)，|H_ estimate—preamble I為所述前導(dǎo)信道估計(jì)的幅值；Phase_est為所述插值后的相位估計(jì)。
參照?qǐng)D6，圖6為本發(fā)明基于物理層導(dǎo)頻的信道均衡系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。包 括 前導(dǎo)信道估計(jì)獲取模塊62，用于提取接收的數(shù)據(jù)幀的第一個(gè)OFDM符號(hào)，獲取接收 前導(dǎo)序列；依據(jù)所述接收的前導(dǎo)序列，計(jì)算前導(dǎo)信道估計(jì)。 相位估計(jì)獲取模塊64，用于提取所述接收的數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)符號(hào)，確定所述數(shù)據(jù) 符號(hào)導(dǎo)頻位置處的復(fù)數(shù)元素，獲取接收的數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻序列；依據(jù)所述接收數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻 序列，計(jì)算相位估計(jì)。 信道估計(jì)補(bǔ)償值計(jì)算模塊66，用于將所述前導(dǎo)信號(hào)估計(jì)的幅度與所述相位估計(jì)值
的相位的聯(lián)合起來(lái)，確定信道估計(jì)補(bǔ)償值，以補(bǔ)償后續(xù)的OF匿符號(hào)數(shù)據(jù)。 上述各個(gè)模塊的工作原理與方法實(shí)施例中相類似，在此不再贅述，相關(guān)之處互相
參照即可。 以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種基于物理層Mesh模式聯(lián)合前導(dǎo)和導(dǎo)頻的信道均衡方 法及系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡 述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的 一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所 述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
一種基于物理層Mesh模式聯(lián)合前導(dǎo)和導(dǎo)頻的信道均衡方法，其特征在于，包括如下步驟前導(dǎo)信道估計(jì)獲取步驟，提取接收的數(shù)據(jù)幀的第一個(gè)OFDM符號(hào)，獲取接收的前導(dǎo)序列；依據(jù)所述接收前導(dǎo)序列，計(jì)算前導(dǎo)信道估計(jì)；相位估計(jì)獲取步驟，提取接收的數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)符號(hào)，確定所述數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻位置處的復(fù)數(shù)元素，獲取接收的數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻序列；依據(jù)所述接收的數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻序列，計(jì)算相位估計(jì)；信道估計(jì)補(bǔ)償值計(jì)算步驟，將所述前導(dǎo)信號(hào)估計(jì)的幅度與所述相位估計(jì)值的相位的聯(lián)合起來(lái)，確定信道估計(jì)補(bǔ)償值，以補(bǔ)償后續(xù)的OFDM符號(hào)數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道均衡方法，其特征在于，所述前導(dǎo)信道估計(jì)獲取步驟中，依據(jù)所述接收前導(dǎo)序列，計(jì)算前導(dǎo)信道估計(jì)具體為依據(jù)所述接收的前導(dǎo)序列和本地前導(dǎo)序列按照LS方法確定所述前導(dǎo)信道估計(jì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的信道均衡方法，其特征在于，所述相位估計(jì)獲取步驟中，依據(jù)所述接收數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻序列，計(jì)算相位估計(jì)包括相位估計(jì)步驟，依據(jù)所述接收數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻序列，計(jì)算所述相位估計(jì)，并將所述相位插值至一個(gè)OFDM符號(hào)長(zhǎng)度，獲取插值后的相位估計(jì)值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的信道均衡方法，其特征在于，所述信道估計(jì)補(bǔ)償值計(jì)算步驟中，依據(jù)<formula>formula see original document page 2</formula>獲取所述信道估計(jì)補(bǔ)償值；其中，H_est為信道估計(jì)補(bǔ)償值，H_estimate_preamble為所述前導(dǎo)信道估計(jì)，|H_estimate—preamble I為所述前導(dǎo)信道估計(jì)的幅值；Phase_est為所述插值后的相位估計(jì)值。
5. —種基于物理層Mesh模式聯(lián)合前導(dǎo)和導(dǎo)頻的信道均衡系統(tǒng)，其特征在于，包括前導(dǎo)信道估計(jì)獲取模塊，用于提取接收數(shù)據(jù)幀的第一個(gè)OF匿符號(hào)，獲取接收的前導(dǎo)序列；依據(jù)所述接收前導(dǎo)序列，計(jì)算前導(dǎo)信道估計(jì)；相位估計(jì)獲取模塊，用于提取所述接收數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)符號(hào)，確定所述數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻位置處的復(fù)數(shù)元素，獲取接收數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻序列；依據(jù)所述接收的數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻序列，計(jì)算相位估計(jì)；信道估計(jì)補(bǔ)償值計(jì)算模塊，用于將所述前導(dǎo)信號(hào)估計(jì)的幅度與所述相位估計(jì)值的相位的聯(lián)合起來(lái)，確定信道估計(jì)補(bǔ)償值，以補(bǔ)償后續(xù)的OFDM符號(hào)數(shù)據(jù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的信道均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述幅度補(bǔ)償因子獲取模塊中，依據(jù)所述接收前導(dǎo)序列，計(jì)算前導(dǎo)信道估計(jì)具體為依據(jù)所述接收的前導(dǎo)序列和本地前導(dǎo)序列按照LS方法確定所述前導(dǎo)信道估計(jì)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的信道均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述相位估計(jì)獲取模塊中，依據(jù)所述接收數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻序列，計(jì)算相位估計(jì)包括相位估計(jì)單元，用于依據(jù)所述接收數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻序列，計(jì)算所述相位估計(jì)，并將所述相位插值至一個(gè)OFDM符號(hào)長(zhǎng)度，獲取插值后的相位估計(jì)值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的信道均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述信道估計(jì)補(bǔ)償值計(jì)算模塊中，依據(jù)H_est = I H_estimate_preamble I *ej*Phase-est 獲取所述信道估計(jì)補(bǔ)償值；其中，H_est為信道估計(jì)補(bǔ)償值，H_estimate_preamble為所述前導(dǎo)信道估計(jì)，|H_ estimate—preamble I為所述前導(dǎo)信道估計(jì)的幅值；Phase_est為所述插值后的相位估計(jì)
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于物理層Mesh模式聯(lián)合前導(dǎo)和導(dǎo)頻的信道均衡方法及系統(tǒng)。該方法包括提取接收的數(shù)據(jù)幀的第一個(gè)OFDM符號(hào)，獲取接收的前導(dǎo)序列；依據(jù)所述接收前導(dǎo)序列，計(jì)算前導(dǎo)信道估計(jì)；提取接收的數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)符號(hào)，確定所述數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻位置處的復(fù)數(shù)元素，獲取接收的數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻序列；依據(jù)所述接收的數(shù)據(jù)符號(hào)導(dǎo)頻序列，計(jì)算相位估計(jì)；將所述前導(dǎo)信號(hào)估計(jì)的幅度與所述相位估計(jì)值的相位的聯(lián)合起來(lái)，確定信道估計(jì)補(bǔ)償值，以補(bǔ)償后續(xù)的OFDM符號(hào)數(shù)據(jù)。本發(fā)明使用前導(dǎo)的幅度加上導(dǎo)頻的相位確定補(bǔ)償值，來(lái)估計(jì)下一部分OFDM符號(hào)的相位偏移，以較為精確的信道估計(jì)對(duì)信道進(jìn)行均衡，提高了無(wú)線通信系統(tǒng)的整體性能。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101764643SQ20091024460
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者張學(xué)臻, 李旭 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)