[发明专利]一种高速移动环境下的信道估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是在高速移动环境下，基站与移动终端进行上下行链路通信时，接收机进行信道估计的方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

在无线通信系统中，信号从发送机到接收机的传输中会受到实际信道环境的影响而产生畸变。接收机为了能够有效的恢复出原始信号，需要尽量准确的估计出信号传输中对应的信道状态信息，再利用估计出的信道状态信息对接收信号做进一步的均衡处理。因此，接收机信道估计的准确性对于无线通信信息的正确传输至关重要。

近年来随着高速铁路等交通工具的大力发展，无线通信中的终端移动速度大幅增加，甚至达到了350km/h。高速移动导致无线信道呈现时间选择性衰落，而宽带数据传输导致无线信道呈现频率选择性衰落。因此在高速移动环境下的宽带无线通信中，无线信道的时间频率双重选择性衰落给无线数据的高效稳定传输带来了巨大的挑战。为了实现高速移动环境下的数据高速稳定传输，需要针对无线信道的时频双选性，设计有效的信道估计方法，在接收机端更加准确地估计出信道状态信息。

在基于正交频分复用（OFDM）的无线通信系统中，目前广泛应用的信道估计方法是基于导频的信道估计。具体分为两个步骤，第一步是导频处对应的信道信息估计，第二步通过内插算法获得数据处对应的信道信息。导频处信道信息的获得通常采用最小二乘（LS）算法或最小均方误差（MSE）算法，内插算法中应用最广泛的是一维线性内插。上述信道估计方法主要应用在低速环境下的宽带无线数据传输中。在终端高速移动的情况下，上述传统信道估计方法的准确度大幅降低。

发明内容

本发明的目的在于：克服上述技术存在的问题，针对OFDM无线通信系统，提出一种高速移动环境下信道估计的方法，该方法在传统的基于导频的信道估计方法基础上，针对高速移动造成的无线信道时间频率双重选择性衰落特点，采用了一种时频二维内插的算法，有效地提高了接收机信道估计的准确度。

本发明的主要想法是：相对于低速移动环境而言，高速移动环境下的宽带无线通信信道呈现时间频率双重选择性衰落。传统信道估计方法中的一维内插算法已经不能满足要求，应针对时频双选信道设计一种时频二维内插的算法。因此，可以提出一种高速移动环境下的信道估计方法，该方法应用于基于正交频分复用（OFDM）的无线通信系统，采用基于导频的信道估计方法，数据处的信道状态信息通过时频二维内插获得。

根据上述想法，本发明采用下述技术方案：

①接收机将OFDM解调后的数据映射成时频二维数据块，以矩阵的形式储存。规则为每个OFDM符号的数据为矩阵的一列，多个OFDM符号的数据按接收时间的先后排列在一起共同组成数据矩阵的各列。具体每个数据矩阵包括多少列，即包括多少个OFDM符号，需要根据实际的通信协议或者根据信道的变化特点设定。

②计算数据矩阵中导频点处对应的信道状态信息。对于一个OFDM传输系统，设发射机OFDM调制前的数据为系统输入数据，接收机OFDM解调后的数据为系统输出数据。则系统输入输出的数据关系可以表示为：

Y[n,k]=H[n,k]×X[n,k]+W[n,k]                   (1)

其中，n表示OFDM符号中频域子载波的序号，k表示OFDM符号的序号。X代表发射机OFDM调制之前的数据矩阵，Y代表接收机OFDM解调之后的数据矩阵。H代表信道的状态信息，W为噪声。

则各导频点处对应的信道状态信息可利用式（2）求得。