[发明专利]OFDM系统中基于最小均方误差的一种信道估计改进算法

权利要求书

1.一种OFDM系统中基于最小均方误差的一种信道估计改进方法，其特征在于：在收发两端额外进行了过采样和最大比合并处理，然后在接收端进行分步处理从而降低矩阵维度，最后利用已知训练序列和导频求得的两组信道频域响应均值作为数据子载波上的信道频域响应；将OFDM符号中的64个子载波平均分成了两个部分来完成信道估计，子载波{-32-31,…,-1}为第一部分，子载波{0,1,…,31}为第二部分；在求频域信道矢量的自协方差矩阵时，矩阵大小由原来的64×4变为了32×4；在发送端对时域信号进行2倍过采样处理，接收端运用最大比合并方式将接收信号进行最大比合并处理；利用已知训练序列和导频求得的两组信道频域响应均值作为数据子载波上的信道频域响；

具体包括以下步骤：

(1)构造一种新的OFDM导频结构

构造了一种改进的8导频结构，改进后的导频位置为{-28,-21,-14,-7,7,14,21,28}，新的导频结构将导频间隔缩小为7；

(2)发送端对信号进行2倍过采样

在发送端经载波映射后可得到的OFDM符号的64个频域信号X； 通过逆快速傅里叶变换调制到64个正交的子载波上，得到发送端的时域信号为：

其中，N为子载波数量，值为64；F₀为子载波间隔，值为312.5KHz；T₀为一个OFDM符号的周期；原始的采样时间为T_s＝1/F₀； 当信号按照奈奎斯特采样率进行采样时，得到的信号为：

加入循环前缀后(Cyclic Prefix,CP)，x_k(n)变为：

通过对信号x_g(n)完成J倍过采样处理后，可得到过采样后的信号x'_g(n)，其表达式为：

(3)利用已知训练序列和导频求得信道频域响应

将信号y(n)按间隔为J分成N个子矩阵y_J,N，其第m位子矩阵y_J,m可表示为：

接收信号y(n)按间隔为J分成N个子矩阵y_J,N，其表达式为：

y_J,m＝[y(m·J),...,y[(m+1)·J-1]]^T

将N个子矩阵y_J,N进行最大比合并，生成信号y'(n)，其第m位数据y'(m)可表示为：

利用MMSE方法，分别求得已知训练序列和导频的信道频域响应值H_{MMSE_1}和H_{MMSE_2}

H_{MMSE_1}＝R_{HH_1}(R_{HH_1}+β·I/SNR)^-1H_{LS_1} (8)

H_{MMSE_2}＝R_{HH_2}(R_{HH_2}+β·I/SNR)^-1H_{LS_2} (9)

从而获得数据子载波上的信道频域响应H_MMSE：

H_MMSE＝(H_{MMSE_1}+H_{MMSE_2})/2 (10)。