[发明专利]一种应用于卫星信道的混合级联OFDM信道估计方法

权利要求书

1.一种应用于卫星信道的混合级联的OFDM信道估计方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

在发送信号中加入梳状导频，接收端在时间方向上对接收导频信号进行LS估计，粗略估计出导频处信道信息；

将导频处信道LS估计值输入维纳滤波器进行估计，统计不同信噪比下维纳滤波估计的残余噪声方差；

将不同信噪比下对应的维纳滤波估计残余噪声方差和导频处信道维纳滤波估计值输入卡尔曼滤波器进行二次估计，卡尔曼滤波器校正残余噪声方差的影响；

将导频处信道卡尔曼滤波估计值在频率方向上进行线性插值，得到全部信道估计信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在发送信号中加入梳状导频，接收端在时间方向上对接收导频信号进行LS估计，粗略估计出导频处信道信息，包括：

取H_p为导频位置处的信道响应值，为H_p的LS估计值，则有基于LS信道估计的准则为：

其中，X_p是对角阵，对角线上的值由导频位置处发送信号的频域值构成；Y_p是导频位置处接收信号的频域值，0≤p≤M-1，M为每个OFDM符号插入导频的个数；

由上式可得LS估计算法的信道估计值

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将导频处信道LS估计值输入维纳滤波器进行估计，统计不同信噪比下维纳滤波估计的残余噪声方差，包括：

设滤波器各抽头系数为W＝[w(0),w(1),…w(L-1)]^T，则滤波后的信道估计值为

其中，表示k-l位置处的信道冲激响应估计值，L表示维纳滤波器的阶数，表示运用维纳滤波器进行估计后的信道冲激响应估计值；

则估计误差为

H(k)表示导频位置处的信道响应值；

误差的均方误差为

若在第k个符号周期中要使信道估计值的均方误差最小，则根据维纳滤波的最小均方误差估计正交条件，有：

其中

在可逆的情况下，则有

W即为满足信道估计最小均方误差准则的维纳滤波器抽头系数，从而得到了滤除一定高斯白噪影响的信道估计值；

根据如下算式，计算残余噪声误差e_r(k)：

表示经过维纳滤波器估计的信道冲激响应估计值；为不同信噪比下经过维纳滤波器估计后信道冲激响应估计值的平均值；

统计不同信噪比下维纳滤波器估计的残余噪声误差的方差。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将不同信噪比下对应的维纳滤波估计残余噪声方差和导频处信道维纳滤波估计值输入卡尔曼滤波器进行二次估计，卡尔曼滤波器校正残余噪声方差的影响，包括：

卡尔曼滤波估计算法的递推方程有五个方程组成，如下所示：

预估计：

最小估计MSE:

P_n|n-1＝P_n-1|n-1+Q

卡尔曼增益：

Kg_n＝P_n|n-1/(P_n|n-1+R)

校正值：

最小MSE:

P_n|n＝(1-Kg_n)P_n|n-1

式中，表示由n-1时刻的信道估计值预估计出n时刻的信道估计值，P_n|n-1为先验估计误差协方差，P_n|n为后验估计误差协方差，Q为过程噪声方差，R为观测噪声方差，即统计的信道估计值通过维纳滤波器后的残余噪声误差e_r(k)的方差，Kg_n为卡尔曼增益，作用是使得后验估计误差协方差最小；P_n-l|n-l表示为n-1时刻信道估计误差协方差、表示n-1时刻信道估计最佳值、表示n时刻信道估计最佳值。