[发明专利]信道估计方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于正交频分复用系统的信道估计方法及应用于接收机的信道估计装置。

背景技术

正交频分复用(OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种多载波技术，其主要原理是将信道分成若干个正交子信道(Sub Channel)，在每个子信道上使用一个子载波(Subcarrier)进行调制，并且各子载波并行传输。这样，尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可以大大减少子信道之间的相互干扰；另外，由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，于是它们的频谱可以是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率，故广泛应用于例如数字视频广播(DVB：Digital Video Broadcasting)等通信系统中。

无线通信系统的性能主要受到无线信道的制约，发射机和接收机之间的传播路径非常复杂，从简单的视距传播到遭遇各种复杂的地形地貌，如建筑物、山脉和森林等影响的传播。此外，无线信道不像有线信道那样固定并可预见，而是具有很大的随机性，导致接收信号的幅度、相位和频率失真，很难进行分析。为了保证通信系统在无线信道环境中具有良好的性能，必须对时变的多径无线信道进行尽可能准确的估计，而这在高速移动情况下尤为困难。

由于相干解调与非相干解调相比具有2.3dB-3dB的性能的提高，所以在接收端一般采用相干解调技术。相干解调需要用到信道的信息，同时信道的软解码也需要信道的信息，因此要求有良好的信道估计，信道估计的性能直接影响了解调和解码的结果。

对于OFDM系统中的信道估计方法，大致可分为导频(pilot)辅助和盲信道估计两类，由于导频辅助的信道估计方法性能优越，目前具有实用价值的信道估计方法一般都要借助已知的导频信息。在OFDM系统中，通常采用导频辅助调制的信道估计方法，即在发射数据流中插入导频信息，在接收端接收数据流后提取出导频信息，通过计算得到导频位置上的信道响应，再利用插值估计的方法估计其它位置上的信道响应。不过，在现有OFDM系统中，信道估计器的设计主要有两个问题：一是导频信息的选取，由于无线信道的时变特性，需要接收机不断对信道进行跟踪，因此导频信息也必须不断地传送；二是要满足既有较低的复杂度又具有良好的导频跟踪能力的要求，在确定导频发送方式和信道估计准则条件下，寻找最佳的信道估计器结构。在实际设计中，导频信息的选取和最佳信道估计器的设计通常又是相互关联的，因为信道估计器的性能与导频信息的传送方式有关。导频的传送方式决定着信道估计技术的方法和性能。导频信息选取时必须考虑的两个最主要的参数是：最大多普勒频移和最大多径时延，前者决定了最小相关时间，后者决定了最小相关带宽。

在数字视频地面广播或数字视频移动广播(DVB-T/H)系统中，可采用连续导频和离散导频两种导频方式，如图1所示，连续导频就是指在每一个帧的相同位置都存在的导频信息，导频子载波上传输的信息每个帧都是一样的，具体数值由一个伪随机序列(PRBS)来控制，如图中的K_min和K_max子载波。连续导频按一定的规律分散在一些固定的子载波位置，2k/4k/8k模式下分别有45/89/177个连续导频子载波。而离散导频是指根据一定规律离散分布的导频子载波，相邻四个OFDM符号的离散导频子载波都不会重复，以四个OFDM符号为周期，对于一帧中第l(l＝0～67)个符号，其离散导频的位置属于子集{k＝K_min+3×(lmod4)+12p|pint，p之0，k∈[K_min，K_max]}，2k/4k/8k模式下分别有131/262/524个离散导频子载波。其中，只要k不超出有效范围，则p为整数，取大于或等于零的一切可能值。连续导频存在于每一个OFDM符号的固定子载波位置，主要用来进行载波频率偏差估计和跟踪，而离散导频由于具有非常规律的位置，因此被用来进行频域插值的信道估计。DVB-T/H系统中这种导频的安排方式，决定了信道估计只能在频域完成，才能根据离散导频子载波做信道估计。频域导频的信道估计可以分成两个步骤。首先从接收到的频域信号中提取导频点的信道响应值，而由于发送的导频是已知的，因此可以得到导频位置的信道响应值，第二步是通过插值估计得到其它数据子载波上的信道估计，然后完成对信号的均衡。