[发明专利]基于基扩展模型的OFDM系统信道估计与信号检测方法

说明书

技术领域

本发明属于无线与移动通信技术领域，具体涉及一种双选信道下基于基扩展模型循环前缀缺失的OFDM系统联合信道估计与信号检测算法，从频域角度出发，通过迭代进行符号间干扰消除和循环前缀的重构，很大程度上克服循环前缀缺失带来的符号间干扰影响，进而到达理想的信道估计与信号检测性能。

背景技术

在地面超高速移动环境中，信道快时变引起载波间干扰(Inter-Carrier Interference，ICI)和多径效应带来的符号间干扰(Inter-Symbol Interference，ISI)会破坏OFDM系统的传输特性，造成系统性能的迅速恶化。因此，在这样挑战下如何利用梳状导频进行有效的信道估计，提高系统抗干扰能力是未来无线通信传输系统的核心技术之一。

面对信道快时变引起载波间干扰(Inter-Carrier Interference，ICI)问题，当信道的归一化最大多普勒频移大于20%时，信道的每个可分离径上待估参数是一个OFDM符号的长度，即使信道只有一条可分离径，如果要估计单径的快变信道，也需要OFDM系统发端全部子载波都是导频，因此我们必须采用一种模型来等效快变信道。基扩展模型BEM(Basis Expansion Model)用相互正交的基函数逼近信道，使信道的每个可分离径上的待估计参数从一个OFDM符号的长度减小到基函数的个数，从而使估计参量大大减少。技术文献1（K.A.D.Teo and S.Ohno,Optimal MMSE finite parameter model for doubly-selective channels[C],in IEEE Global Telecommunications Conference,2005.GLOBECOM’05.,2005,6(5):3502–3507）采用DKL-BEM(Discrete Karhuen-Loeve BEM)来近似时变信道，这种模型利用信道的统计特性构造BEM基，把信道自相关函数的主特征向量作为基函数向量，这种模型具有较好的估计效果，但需要明确知道信道的统计特性。

面对信道多径效应带来的符号间干扰(Inter-Symbol Interference，ISI)问题，技术文献2（Dukhyun Kim;Stuber,G.L.Residual ISI cancellation for OFDM with application to HDTV broadcasting，IEEE Trans.Commun.,vol.16,no.8,pp.1590-1599,Oct.1998;及Cheol-Jin Park;Gi-Hong Im;Efficient Cyclic Prefix Reconstruction for Coded OFDM Systems,IEEE Commun.lett.,vol.8,no.5,pp.274-276,May.2004）把其转化为无循环前缀保护的OFDM系统结构。残余符号间干扰消除算法(Residual ISI cancellation，RISIC)和循环前缀重构(Cyclic Prefix Reconstruction，CPR)算法能够有效的消除符号间干扰，达到对OFDM符号的有效检测。但是该方法是假设信道是慢变的情况下实现的。

以上可知，利用基扩展模型对快时变信道建模，可以有效地跟踪信道的时变性，而基于有效的符号间干扰消除和循环前缀的重构可以克服信道多径带来的ISI，但当信道呈现双选特性，也就是两者兼顾出现时，如何进行OFDM系统的信道估计与信号检测，至今还鲜有文献讨论，本发明就是基于此展开的。

发明内容

本发明目的是为了解决现有利用基扩展模型估计快变信道技术在向循环前缀缺失的OFDM系统应用时存在的问题，提出的一种基于基扩展模型的双选信道和信号前缀缺失情况下OFDM系统信道估计与信号检测方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

基于基扩展模型的OFDM系统信道估计与信号检测方法，如图3、4所示，包括如下步骤：