專利名稱：帶有ici消除的迭代差錯(cuò)擴(kuò)散判決ofdm信道估計(jì)方法
帶有ICI消除的迭代差錯(cuò)擴(kuò)散判決OFDM信道估計(jì)方法
摶術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種帶有ICI消除的OFDM迭代信道估計(jì)方法。特別涉及一種帶有ICI 消除的迭代差錯(cuò)擴(kuò)散判決OFDM信道估計(jì)方法，屬于無(wú)線通信中信道估計(jì)研究的相關(guān)領(lǐng)域。 _4] 技術(shù)背景
正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing, OFDM)是一種多載波調(diào)制技術(shù)，它將所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號(hào)并行調(diào)制在若干個(gè)子載波上，所有子載波的頻譜能夠重疊而且相互之間保持正交性，然后分別在獨(dú)立的信道中進(jìn)行傳輸。較其它的通信系統(tǒng)相比具有抗多徑效應(yīng)，能夠與其它技術(shù)相結(jié)合，抑制窄帶干擾等優(yōu)點(diǎn)，決定了 OFDM系統(tǒng)能夠在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，包括非對(duì)稱數(shù)字用戶線路(ADSL, Asymmetric Digital Subscriber Line)、數(shù)字音頻廣播(DAB，Digital Audio Broadcasting)、數(shù)字視頻廣播 (DVB, Digital Video Broadcasting)、無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1la和寬帶無(wú)線城域網(wǎng)技術(shù)802. 16等領(lǐng)域，OFDM能夠成為移動(dòng)通信領(lǐng)域的核心技術(shù)已經(jīng)是大勢(shì)所趨。
在現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)中，實(shí)際的信道不可能滿足信號(hào)傳輸無(wú)失真條件，因而在接收端的接收信號(hào)不可避免的存在由各種衰落效應(yīng)引起的多種干擾，從而嚴(yán)重影響了通信質(zhì)量。針對(duì)這類干擾，解決方案就是在系統(tǒng)接收端進(jìn)行信道估計(jì)，以補(bǔ)償信道引起的畸變，所以各種衰落信道中的信道辨識(shí)和信道估計(jì)問(wèn)題一直是人們深入研究的熱點(diǎn)課題。另外，在無(wú)線通信系統(tǒng)中接收端實(shí)現(xiàn)解調(diào)的方式有兩種非相干解調(diào)和相干解調(diào)。非相干解調(diào)的最大優(yōu)點(diǎn)是不需要信道的狀態(tài)信息，因此接收機(jī)比較簡(jiǎn)單。但與相干解調(diào)相比，系統(tǒng)的性能也會(huì)降低3-4dB。而相干檢測(cè)的性能依賴于信道的狀態(tài)信息，所以檢測(cè)器必須對(duì)信道的狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)。無(wú)線電波信號(hào)在移動(dòng)通信信道中的傳播過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，為了能夠在接收端準(zhǔn)確地恢復(fù)發(fā)射端的發(fā)送信號(hào)，人們采用了各種措施來(lái)消除信道中多徑效應(yīng)對(duì)傳輸信號(hào)的影響，如均衡，信源，信道編碼，多用戶檢測(cè)，分集等技術(shù)。上述技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要知道無(wú)線信道的信息，如信道的階數(shù)，多普勒頻移和多徑時(shí)延或信道的沖激響應(yīng)等參數(shù)，這就要求在發(fā)送信息前對(duì)信道的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，因此，信道估計(jì)是實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
OFDM技術(shù)同時(shí)涉及到時(shí)域和頻域，因此無(wú)線信道的頻率選擇特性(由信道的多徑時(shí)延引起)和時(shí)間選擇特性(由信道的Doppler擴(kuò)散決定)都會(huì)影響OFDM系統(tǒng)的性能。 頻率選擇特性導(dǎo)致接收信號(hào)的幅度、相位和到達(dá)時(shí)間的劇烈變化，所以在接收機(jī)內(nèi)，為了在最后能夠準(zhǔn)確的恢復(fù)發(fā)射端的發(fā)送信號(hào)，必須要實(shí)施信道估計(jì)，獲得所有子載波上的參考相位和幅度，然后重建信道信息。時(shí)間選擇特性導(dǎo) 致OFDM系統(tǒng)子載波不再嚴(yán)格正交，造成子載波間的干擾(intersubcarrier interference, ICI),使得系統(tǒng)性能下降，同時(shí)影響信道估計(jì)算法的準(zhǔn)確度，若在高速移動(dòng)的環(huán)境下，ICI的影響將更為嚴(yán)重。
為此，必須對(duì)載波間干擾進(jìn)行補(bǔ)償，消除ICI的影響。信道估計(jì)是OFDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信的關(guān)鍵問(wèn)題之一，如何能更好的進(jìn)行信道估計(jì)，決定著系統(tǒng)的性能
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，通過(guò)一種適用于高速環(huán)境下的判決迭代OFDM信道估計(jì)方案，在首次迭代中將ICI與噪聲之和(Sum of ICI and channel noise, SIN)作為Kalman濾波器的去噪對(duì)象，實(shí)現(xiàn)無(wú)ICI干擾的導(dǎo)頻輔助頻域信道估計(jì)。同時(shí)，設(shè)計(jì)迭代結(jié)果的判決指標(biāo)，減小未知數(shù)據(jù)對(duì)所有頻點(diǎn)信道估計(jì)的影響，從而抑制由ICI干擾帶來(lái)的差錯(cuò)擴(kuò)散，得到更為準(zhǔn)確的估計(jì)結(jié)果。本發(fā)明是采用以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的步驟(I)，將導(dǎo)頻數(shù)據(jù)按照梳狀導(dǎo)頻方式插入到發(fā)送數(shù)據(jù)中；步驟(2)，數(shù)據(jù)通過(guò)OFDM系統(tǒng)發(fā)送至接收端，在接收端用基擴(kuò)展模型(BasisExpansion Model, BEM)對(duì)信道進(jìn)行建模步驟(2.1)，利用多項(xiàng)式基擴(kuò)展模型(Polynomial BEM, P-BEM)來(lái)描述具有時(shí)頻雙選特性的多徑傳播信道，則信道沖激響可表示為
權(quán)利要求
1.一種帶有ICI消除的迭代差錯(cuò)擴(kuò)散判決OFDM信道估計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟I，對(duì)OFDM系統(tǒng)進(jìn)行初始化，將導(dǎo)頻數(shù)據(jù)按照梳狀導(dǎo)頻方式插入到發(fā)送數(shù)據(jù)中，開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)； 步驟2，數(shù)據(jù)通過(guò)OFDM系統(tǒng)發(fā)送至接收端，在接收端用基擴(kuò)展模型對(duì)信道進(jìn)行建模 步驟2. 1，利用多項(xiàng)式基擴(kuò)展模型描述具有時(shí)頻雙選特性的多徑傳播信道； 步驟2. 2，將接收端接收的信號(hào)表示成以下形式
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種帶有ICI消除的迭代差錯(cuò)擴(kuò)散判決OFDM信道估計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟2. 2，在接收端，將接收信號(hào)根據(jù)BEM進(jìn)行建模，表示成帶有BEM系數(shù)的表達(dá)式如下 y =A3(r)g(r)+W ， 其中，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有ICI消除的迭代差錯(cuò)擴(kuò)散判決OFDM信道估計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟6. 2中SIN估計(jì)的Kalman觀測(cè)方程 yPW=Arwg +w(fiv ； 其中
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種帶有ICI消除的迭代差錯(cuò)擴(kuò)散判決OFDM信道估計(jì)方法，對(duì)OFDM系統(tǒng)進(jìn)行初始化，將導(dǎo)頻數(shù)據(jù)按照梳狀導(dǎo)頻方式插入到發(fā)送數(shù)據(jù)中，開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)通過(guò)OFDM系統(tǒng)發(fā)送至接收端，在接收端用基擴(kuò)展模型對(duì)信道進(jìn)行建模對(duì)Kalman濾波器進(jìn)行初始化，計(jì)算Kalman的時(shí)間更新方程，實(shí)現(xiàn)無(wú)ICI干擾的導(dǎo)頻輔助Kalman信道估計(jì)，計(jì)算出信道矩陣的估計(jì)值，用QR分解進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)； 實(shí)現(xiàn)無(wú)ICI干擾的導(dǎo)頻輔助頻域信道估計(jì)。同時(shí)，設(shè)計(jì)迭代結(jié)果的判決指標(biāo)，減小未知數(shù)據(jù)對(duì)所有頻點(diǎn)信道估計(jì)的影響，在所有迭代結(jié)果中選取最佳估計(jì)結(jié)果，抑制由ICI干擾帶來(lái)的差錯(cuò)擴(kuò)散，提高OFDM系統(tǒng)性能。
文檔編號(hào)H04L25/03GK103051578SQ20121051259
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者張 杰, 楊睿哲, 馬大為, 張延華 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)