專利名稱：一種低復(fù)雜度高效的信道估計(jì)算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信OFDM技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種低復(fù)雜度高效的信道估計(jì)算法。
背景技術(shù)：
隨著移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展，OFDM作為多載波調(diào)制技術(shù)中的一種，由于其滿足各個子載波滿足相互正交而具有抗窄帶干擾和頻率選擇性衰落能力強(qiáng)、頻帶利用率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此越來越受到學(xué)者們的重視并成為人們研究的熱點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用在軍事和通信等諸多領(lǐng)域中，并且被認(rèn)為是第四代移動通信中非常重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。在OFDM技術(shù)應(yīng)用于無線通信時，信道估計(jì)是很關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。系統(tǒng)可以采用差分調(diào)制和檢測來避免進(jìn)行信道估計(jì)以提高頻譜效率，但是這樣會有3dB的信噪比(Signal to Noise Ratio, SNR)損失，所以一般都采用相干調(diào)制和檢測的方法，總的來說可分為導(dǎo)頻輔助的估計(jì)(Pilot Symbol Assisted Modulation, PSAM)算法和盲估計(jì)算法兩大類。盲估計(jì)算法具有運(yùn)算量大、收斂速度慢、靈活性差等缺點(diǎn)，因此在實(shí)際系統(tǒng)的中應(yīng)用受到了限制，所以大多數(shù)OFDM系統(tǒng)都采用導(dǎo)頻輔助的估計(jì)算法，它通過在發(fā)送端的數(shù)據(jù)流中插入一定數(shù)量的已知信號即導(dǎo)頻，在接收端利用接收到的信號和導(dǎo)頻信號估計(jì)出導(dǎo)頻位置處的信道沖激響應(yīng)，并通過一定的內(nèi)插方法，得到整個信道響應(yīng)的估計(jì)值。通常衡量信道估計(jì)性能指標(biāo)是估計(jì)精確度和算法復(fù)雜度。最常見的導(dǎo)頻輔助的估計(jì)算法有最小平方(Least Square,LS)和最小均方誤差(Minimum Mean Square Error, 匪SE)這兩種。LS是最簡單的信道估計(jì)方法，不需要知道任何先驗(yàn)信道信息，從而結(jié)構(gòu)簡單、復(fù)雜度低，但其無法消除噪聲的影響，所以采用這種信道估計(jì)方法的估計(jì)誤差必然會較大，從而產(chǎn)生出較高的誤碼率。MMSE可以得到精確的信道估計(jì)，但其需要知道信道的統(tǒng)計(jì)信息，并且計(jì)算復(fù)雜度很高，因此在使用上受到了限制，應(yīng)用并不十分廣泛。盡管后來人們在 MMSE的基礎(chǔ)上提出的線性最小均方誤差(Linearity Minimum Mean Square Error, LMMSE) 和奇異值分解(Singular Value Decomposition, SVD)等改進(jìn)算法在一定程度上降低了計(jì)算量，但由于它們采取的是近似替代原算法中矩陣求逆運(yùn)算的方法，因而不可避免地對估計(jì)性能造成了一定的影響。信道估計(jì)算法的估計(jì)精確度和計(jì)算復(fù)雜度是一對相互制約的矛盾，在設(shè)計(jì)過程中往往需要權(quán)衡考慮，而好的信道估計(jì)算法應(yīng)該能滿足估計(jì)精度高而且計(jì)算復(fù)雜度相對較小，這也是國內(nèi)外許多學(xué)者們一直研究的熱點(diǎn)問題。目前所用的高速圖傳OFDM基帶系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況，可以采用LS算法和匪SE算法來加以實(shí)現(xiàn)。但由于LS算法估計(jì)精度較低，在高信噪比時對誤碼率的影響會增大，而MMSE 算法龐大的矩陣求逆運(yùn)算給系統(tǒng)帶來了極大的負(fù)擔(dān)，因此兩者在實(shí)際使用過程中都有著各自的不足之處。一般的匪SE算法信道估計(jì)的表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.一種低復(fù)雜度高效的信道估計(jì)算法，其特征在于，包括以下步驟(1)在信道估計(jì)處對信號X進(jìn)行矩陣對角化，根據(jù)X= PAxF1求出厄米特矩陣P和對角矩陣Ax ；(2)采用匪SE算法進(jìn)行信道估計(jì)，得到信道估計(jì)矩陣 Rh (Rh + σ2 ((PAxy1 f (PAx 廣廣Hls，其中，σ 2是噪聲方差， "是 LS 信道估計(jì)，Rh = E (HHh) 是信道相關(guān)矩陣，H是信道頻域響應(yīng)；(3)利用所述信道估計(jì)矩陣進(jìn)行信道估計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低復(fù)雜度高效的信道估計(jì)算法，其特征在于，所述步驟(2)和步驟(3)中還包括采用SVD算法簡化信道估計(jì)矩陣的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低復(fù)雜度高效的信道估計(jì)算法，其特征在于，所述采用SVD算法簡化信道估計(jì)矩陣的步驟包括以下子步驟(a)定義矩陣Rr = Rh+σ2η((ΡΑχ)-ι)Η(PAx)-1，令酉矩陣 U = ((PAx)Ih,則 Rr =Rh +σ2ηυυΗ =UAUH，其中，A為對角矩陣；(b)根據(jù)矩陣&和對角矩陣Λ得到信道估計(jì)矩陣為f/UhHls。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低復(fù)雜度高效的信道估計(jì)算法，包括以下步驟(1)在信道估計(jì)處對信號X進(jìn)行矩陣對角化，根據(jù)X＝PΛXP-1求出厄米特矩陣P和對角矩陣ΛX；(2)采用MMSE算法進(jìn)行信道估計(jì)，得到信道估計(jì)矩陣其中，是噪聲方差，是LS信道估計(jì)，RH＝E(HHH)是信道相關(guān)矩陣，H是信道頻域響應(yīng)；(3)利用所述信道估計(jì)矩陣進(jìn)行信道估計(jì)。本發(fā)明在保證不降低原來MMSE算法性能的前提下進(jìn)一步降低該算法的計(jì)算量。
文檔編號H04L27/26GK102437977SQ201110422620
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者周磊磊, 張唯易, 施玉松, 王營冠, 馬天鳴, 高丹 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所