[发明专利]一种正交频分复用系统的信道估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信系统的信道估计方法，具体涉及一种正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统的信道估计方法。

背景技术

OFDM技术是一种多载波传输技术，它利用一定数量的彼此正交的子载波来并行地传送低速率数据从而实现整体高速数据的传输。OFDM技术具有高数据传输率，高频带利用率以及抗多径衰落能力，已经被广泛应用于无线通信系统。

OFDM系统具有较高的数据速率和频谱效率，但是一般需要采用相干解调技术以实现OFDM信号的接收，这就需要进行信道估计。总的来说，信道估计算法有两种，一种是导频符号辅助的信道估计算法，一种是盲估计算法。由于盲估计算法的运算量太大，灵活性很差，在实时系统中的应用受到了限制，因此，目前多数OFDM系统采用基于导频符号辅助的信道估计算法。

基于导频辅助信道估计方法是通过在数据流中插入一定数量的导频，利用从接收信号中提取导频信号以及已知的发送导频信号估计出导频位置的信道响应，然后利用各种内插方法得到所有数据位置上的信道响应。导频辅助的OFDM系统有两种导频结构：块状导频和梳状导频。对于块状导频模式，是在时域内周期性地插入训练序列，每个训练序列包括所有的子载波；对于梳状导频模式，是在每一个OFDM符号的子载波中间隔地插入导频子载波。

导频处的信道系数的估计一般可以采用最小平方(LS，Least Square)和最小均方误差(MMSE，Minimum Mean Square Error)方法，而非导频位置的信道系数可以通过一维或二维的插值方法得到。一维内插方法与二维内插相比，其实现简单但精确度不高；而传统的二维内插方法的计算量较大，实现较为困难并且系统时延较大，同时也很难抑制噪声和子载波间的干扰。由于以上原因，这些方法在高速数据传输以及恶劣传播条件下的应用受到了限制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种OFDM信道估计方法，降低二维信道估计的复杂度，减小系统时延，同时减小子载波间干扰和加性高斯白噪声，从而改善了OFDM系统性能。

本发明的OFDM系统的信道估计方法，包括以下步骤：

步骤100，在发射端构造时域、频域二维导频数据结构；

步骤101，在接收端估算得到导频符号处的信道响应；

步骤102，利用导频符号处的信道响应在频率方向上进行一维信道估计得到导频所在的多载波符号上所有子载波的信道响应，在时间方向上对上述所有子载波的信道响应进行一维信道估计得到整帧的信道响应。

本发明的OFDM系统的信道估计方法，在步骤102中，所述的在频率方向上进行一维信道估计是通过基于FFT变换域的估计算法实现的，具体包括以下步骤：

步骤102a，对导频所在多载波符号上所有的导频符号处的信道响应进行FFT变换得到FFT变换域；

步骤102b，在FFT变换域中滤除上述变换的高频区域分量；

步骤102c，采用基于补零的FFT/IFFT高阶分解插值法得到导频所在的多载波符号上所有子载波的信道响应。

本发明的OFDM系统的信道估计方法，在步骤102中，所述的在时间方向上进行一维信道估计是通过平均的方法，或一阶线性插值，或二阶插值，或三次样条插值，或时域插值方法实现。

本发明的OFDM系统的信道估计方法，在步骤102中，所述的在时间方向上进行一维信道估计还可以通过基于FFT变换域的估计算法实现，具体包括以下步骤：

步骤400，对每个子载波上所有的已估计得到的数据和导频符号处的信道响应进行FFT变换以得到FFT变换域；

步骤401，在上述FFT变换域中滤除上述变换的高频区域分量；

步骤402，采用基于补零的FFT/IFFT高阶分解插值法得到每个子载波在时间方向上所有的信道响应。

本发明的OFDM系统的信道估计方法，在步骤100中，所述的二维导频数据结构是方形或者菱形结构。

本发明的OFDM系统的信道估计方法，在步骤101中，所述的用于对导频符号处的信道响应进行估计的算法是最小平方、最小均方误差信道估计算法。

从以上所述可以看出，本发明提供的OFDM信道估计方法，通过将二维信道估计转换为两层级联的一维信道估计，从而降低了二维信道估计的复杂度，减小了系统实现的复杂度和系统时延；该方法通过将FFT变换域中的高频分量置零，滤除信号中的部分加性高斯白噪声分量，同时减小子载波间干扰，从而改善了系统性能。

附图说明