專利名稱：正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法，特別是當(dāng)數(shù)據(jù)部分的循環(huán)前綴不足時(shí)提高信道估計(jì)精度的方法。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(OFDM)是一種高效的數(shù)據(jù)傳輸方式，其基本概念是在頻域內(nèi)將給定的信道分成多個(gè)正交子信道，在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸。這樣，盡管總的信道是非平坦的，具有頻率選擇性，但是每個(gè)子信道是相對(duì)平坦的，在每個(gè)子信道上進(jìn)行的是窄帶傳輸，信號(hào)帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬，因此就可以大大消除信號(hào)波形間的干擾。
OFDM與一般的多載波傳輸?shù)牟煌幵谟谒试S子載波頻譜部分重疊，只要滿足子載波間相互正交，就可以從混疊的子載波上分離出數(shù)據(jù)信號(hào)。由于OFDM允許子載波頻譜混疊，其頻譜效率大大提高，因而是一種高效的調(diào)制方式。OFDM適合在多徑傳播和多普勒頻移的無線移動(dòng)信道中傳輸高速數(shù)據(jù)，能夠有效地對(duì)抗多徑效應(yīng)，消除符號(hào)間干擾，對(duì)抗頻率選擇性衰落，而且信道利用率高。OFDM技術(shù)先后被歐洲數(shù)字音頻廣播(DAB)、歐洲數(shù)字視頻廣播(DVB)、HIPERLAN和IEEE802.11無線局域網(wǎng)等系統(tǒng)采用。
圖1為OFDM系統(tǒng)的發(fā)送端的方框圖。如圖1所示，OFDM系統(tǒng)的發(fā)送端包括編碼單元101，交織單元102，調(diào)制單元103，導(dǎo)頻插入單元104，串/并變換單元105，逆傅立葉變換(IFFT)單元106，并/串變換單元107，循環(huán)前綴插入單元108，數(shù)模變換(DAC)單元109，和射頻發(fā)射單元110。首先，編碼單元101對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼，然后由交織單元102對(duì)編碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行交織。此后調(diào)制單元103將二進(jìn)制的比特流轉(zhuǎn)換為調(diào)制符號(hào)。導(dǎo)頻插入單元104在調(diào)制符號(hào)中插入導(dǎo)頻符號(hào)。然后由串/并變換單元105進(jìn)行串/并變換，經(jīng)串/并變換后的數(shù)據(jù)送入IFFT單元S106進(jìn)行逆傅立葉變換。并/串變換單元107對(duì)IFFT單元S106送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換，然后送入循環(huán)前綴插入單元108，在經(jīng)過并/串轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)中插入循環(huán)前綴。此后，數(shù)據(jù)被送入數(shù)模轉(zhuǎn)換單元109，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并送入射頻發(fā)射單元110，由射頻發(fā)射單元110將信號(hào)發(fā)送出去。
圖2示出了OFDM系統(tǒng)的接收端的方框圖。如圖2所示，OFDM系統(tǒng)的接收端包括射頻接收單元201，模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)單元202，定時(shí)和頻率同步單元203，去循環(huán)前綴單元204，串/并變換單元205，傅立葉變換(FFT)單元206，并/串變換單元207，信道估計(jì)單元208，解調(diào)單元209，解交織單元210，解碼單元211。首先射頻接收單元201從空中接收信號(hào)并送入模數(shù)轉(zhuǎn)換單元202。模數(shù)轉(zhuǎn)換單元202將接收的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后送入定時(shí)和頻率同步單元203。定時(shí)和頻率同步單元203對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行同步。同步完成后，去循環(huán)前綴單元204去除數(shù)字信號(hào)中的循環(huán)前綴，并將信號(hào)送入串/并變換單元205。串/并變換單元205對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換后將數(shù)字信號(hào)提供給傅立葉變換單元206進(jìn)行FFT的運(yùn)算。此后并/串變換單元207對(duì)經(jīng)過FFT后的數(shù)據(jù)進(jìn)行并/串變換。接下來，信道估計(jì)單元208根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)。解調(diào)單元209根據(jù)信道信息對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。然后，由去解交織單元210對(duì)解調(diào)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行解交織，并送入解碼單元211。解碼單元211進(jìn)行信道解碼，得到原始發(fā)送數(shù)據(jù)的估計(jì)。
下面描述OPDM系統(tǒng)中的信道估計(jì)。
可以假設(shè)OFDM系統(tǒng)中的信道為h＝[h0，h1，…，hL]T。圖3給出了OFDM的符號(hào)圖，其中包括循環(huán)前綴CP和OFDM數(shù)據(jù)?？梢约僭O(shè)CP的長度大于信道最大多徑時(shí)延長度。因此在接收端，由去循環(huán)前綴單元204去除保護(hù)間隔得到的接收信號(hào)為y(n)。經(jīng)過FFT變換后(206)，將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)Y(K)，如下面的等式(1)所示Y(k)＝FFT(y(n))，k＝0，1，...，N-1(1)式等式(1)中，F(xiàn)FT的點(diǎn)數(shù)為N，其頻域的接收模型可以用等式(2)表示。
Y＝XH+W(2)在等式(2)中，X為對(duì)角矩陣(N×N)，其對(duì)角線元素為頻域的導(dǎo)頻符號(hào)，H為頻域的信道響應(yīng)，為N×1向量，W為頻域噪聲向量(N×1)。如果Xi為導(dǎo)頻符號(hào)，則可以得到下面的公式(3)。
Hi＝Y(jié)i/Xi(3)在公式(3)中，Hi為子載波i上的信道響應(yīng)，Yi為子載波i上的接收信號(hào)，Xi為子載波i上的導(dǎo)頻符號(hào)。Colieri，S.；Ergen，M.；Puri，A.在BahaiAVehicular Technology Conference，2002.Proceedings.VTC 2002-Fall.2002 IEEE 56th發(fā)表的題為“A study of channel Estimation in OFDMsystems”的文章對(duì)此做了描述。
可以令F為傅立葉變換矩陣的前(L+1)列，則時(shí)域信道h和頻域信道H的關(guān)系可以用下面的等式(4)表示。
H＝F×h(4)可以將數(shù)據(jù)中導(dǎo)頻與數(shù)據(jù)的位置分開，表示成兩部分，分別為b(導(dǎo)頻部分)和s(數(shù)據(jù)部分)，它們都是N×1的向量。b對(duì)應(yīng)導(dǎo)頻的位置是導(dǎo)頻的值，b對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的位置是0，s對(duì)應(yīng)導(dǎo)頻的位置是0，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的位置是數(shù)據(jù)的值。可以令S＝diag(s)，B＝diag(b)，則等式(2)中的X＝S+B。則根據(jù)等式(3)和(4)，可以將等式(2)中的頻域接收信號(hào)變?yōu)橛孟旅娴牡仁?5)表示。
Y＝XH+W＝SFh+BFh+W(5)在等式(5)中，SFH表示的是在頻域的數(shù)據(jù)的位置所對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)，BFH表示的是在頻域的導(dǎo)頻的位置所對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)，W為噪聲。
由于BS＝0，時(shí)域的迫零信道估計(jì)可以表示如下面的等式(6)所示。
h^=A+Y---(6)]]>在等式(6)中，A+＝(AHA)-1A，A＝BF。
下面描述信道長度大于CP長度的信號(hào)接收模型。
可以假設(shè)一個(gè)OFDM符號(hào)的長度為N，信道長度為L+1，其信道為h＝[h0，h1，...，hL]。假設(shè)CP長度為m，且L＞m。根據(jù)等式(1)和(2)，sk為第k個(gè)OFDM的頻域的符號(hào)向量，則時(shí)域向量為xk＝IFFT(sk)；矩陣表示為xk＝QH×sk；Q為傅立葉變換矩陣。則根據(jù)等式(1)和(2)，可以得到如等式(7)表示的時(shí)域的第k個(gè)OFDM符號(hào)yk的接收模型，
yk＝H0xk-H1xk+H2xk-1+wk(7)從等式(1)可知，等式(7)中的H2為造成OFDM符號(hào)之間干擾的信道矩陣(在OFDM中，各個(gè)OFDM符號(hào)之間的干擾一般稱作IBI)，H1為造成OFDM符號(hào)內(nèi)或一個(gè)OFDM符號(hào)各個(gè)子載波之間干擾的矩陣(在OFDM中，一個(gè)OFDM符號(hào)內(nèi)的干擾一般稱作ICI)，H0為CP足夠時(shí)的時(shí)域信道矩陣，為循環(huán)矩陣(當(dāng)CP的長度足夠時(shí)，H1和H2為0)。
在公式(7)中，wk為加性噪聲。H0、H1、H2如下面的等式(8)，(9)和(10)所示。
從上面的描述可知，當(dāng)數(shù)據(jù)部分的循環(huán)前綴不足時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)都是認(rèn)為信道精確已知，考慮的是如何檢測(cè)數(shù)據(jù)。但實(shí)際上，當(dāng)循環(huán)前綴不足時(shí)，信道估計(jì)精度就會(huì)下降，從而對(duì)數(shù)據(jù)檢測(cè)造成影響。
另外，J.Zhu.W.Ser，and A.Nehorai發(fā)表的題為“channel equalization forDMT with insufficient cyclic prefix””的文章(Thirty-Fourth AsilomarConference on Signals.Systems and Computers，vol.2，pp.951-955，Oct-Nov.2000)；Chungguang wang，Zheng zhou，發(fā)表的題為“A new detectionalgorithm for OFDM system without Cyclic Prefix”的文章(IEEE 6thTHCASSymp.On Emerging TechnologiesMobile and Wireless Comm.Pp.453-456.)；Imad Barhumi等人發(fā)表的題為“optimal training design for MIMOOFDM systems in Mobile wireless Channels”的文章(IEEE transactions onsignal processing.Vol.51.No.6，June 2003)；以及Y.Xie and CN Georghiades發(fā)表的題為“An EM-based Channel Estimation Algorithm for OFDM withTransmitter Diversity”的文章(IEEE Globecom 2001，San Antonio，TX，November，2001)可以作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法，該方法能夠針對(duì)不同的導(dǎo)頻格式給出循環(huán)前綴不足時(shí)，應(yīng)當(dāng)如何提高信道估計(jì)精度。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法，包括步驟通過判決反饋去掉前一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)導(dǎo)頻的符號(hào)間的干擾；根據(jù)導(dǎo)頻直接估計(jì)時(shí)域信道，并以此作為初始的值，并設(shè)置信道估計(jì)中的迭代終止條件；判斷是否滿足迭代終止條件，如果滿足，則輸出當(dāng)前的信道估計(jì)值；如果未滿足迭代終止條件，根據(jù)當(dāng)前的信道估計(jì)值與導(dǎo)頻值，對(duì)接收信號(hào)的循環(huán)前綴進(jìn)行補(bǔ)償，以得到補(bǔ)償后的接收信號(hào)；和根據(jù)補(bǔ)償后的接收信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，得到新的信道估計(jì)值作為當(dāng)前的信道估計(jì)值，并返回判斷步驟以判斷是否滿足迭代終止條件，并重復(fù)其后的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法，包括步驟通過判決反饋去掉前一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)導(dǎo)頻的符號(hào)間的干擾；根據(jù)導(dǎo)頻直接估計(jì)時(shí)域信道，作為信道估計(jì)初始值，根據(jù)信道初始值，得到數(shù)據(jù)的初始估計(jì)，并設(shè)置迭代終止條件；判斷是否滿足迭代終止條件，如果滿足，則輸出最終的數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果；如果未滿足迭代終止條件，根據(jù)當(dāng)前的信道估計(jì)值、導(dǎo)頻值與估計(jì)的時(shí)域數(shù)據(jù)值，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，得到補(bǔ)償后的接收信號(hào)；根據(jù)補(bǔ)償后的接收信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，得到新的信道估計(jì)值；和根據(jù)補(bǔ)償后的接收信號(hào)和新的信道估計(jì)值進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，得到數(shù)據(jù)檢測(cè)值作為候選的輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)值，并返回判斷步驟以判斷是否滿足迭代終止條件，并重復(fù)其后的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法，包括步驟通過判決反饋去掉前一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)導(dǎo)頻的符號(hào)間的干擾；根據(jù)導(dǎo)頻直接估計(jì)時(shí)域信道，作為信道估計(jì)初始值，根據(jù)信道初始值，得到數(shù)據(jù)的初始估計(jì)，并設(shè)置迭代終止條件；判斷是否滿足迭代終止條件，如果滿足，則輸出最終的信道估計(jì)值；如果未滿足迭代終止條件，根據(jù)當(dāng)前的信道估計(jì)值、導(dǎo)頻值與估計(jì)的時(shí)域數(shù)據(jù)值，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，得到補(bǔ)償后的接收信號(hào)；根據(jù)補(bǔ)償后的接收信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，得到新的信道估計(jì)值；和根據(jù)補(bǔ)償后的接收信號(hào)和新的信道估計(jì)值進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，得到數(shù)據(jù)檢測(cè)值作為候選的輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)值，并返回判斷步驟以判斷是否滿足迭代終止條件，并重復(fù)其后的步驟。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)導(dǎo)頻的格式不同時(shí)(塊狀、梳狀、時(shí)頻導(dǎo)頻)，分別采用不同的方法進(jìn)行信道估計(jì)。當(dāng)使用塊狀導(dǎo)頻時(shí)，且導(dǎo)頻的CP不足時(shí)，使用干擾補(bǔ)償?shù)姆椒▉硖岣咝诺拦烙?jì)的精度，即根據(jù)導(dǎo)頻的數(shù)據(jù)和當(dāng)前的信道估計(jì)值，在接收信號(hào)上補(bǔ)齊循環(huán)前綴不足的部分，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行信道估計(jì)來提高精度。當(dāng)使用梳狀導(dǎo)頻時(shí)，循環(huán)前綴不足導(dǎo)致數(shù)據(jù)與導(dǎo)頻互相干擾，此時(shí)無法僅通過導(dǎo)頻來提高信道估計(jì)的精度，要將信道估計(jì)與數(shù)據(jù)檢測(cè)來聯(lián)合考慮。


通過閱讀和理解下面參考附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所做的詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的這些和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)變得顯而易見。其中圖1是OFDM系統(tǒng)的發(fā)送端的方框圖；圖2是OFDM系統(tǒng)的接收端的方框圖；圖3是OFDM系統(tǒng)的符號(hào)示意圖；圖4是塊狀導(dǎo)頻的示意圖；圖5是梳狀導(dǎo)頻的示意圖；圖6是時(shí)頻導(dǎo)頻的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的塊狀導(dǎo)頻的信道估計(jì)方法的流程圖；
圖8是表示CP長度足夠的情況下的多徑疊加的示意圖；圖9是表示CP長度不足情況下的多徑疊加的示意圖；圖10是表示CP長度不足的情況下進(jìn)行了CP補(bǔ)償?shù)亩鄰蒋B加示意圖；圖11是表示梳狀導(dǎo)頻的聯(lián)合信道估計(jì)與數(shù)據(jù)檢測(cè)的方法的流程圖；圖12是表示時(shí)頻導(dǎo)頻的信道估計(jì)的方法的流程圖；圖13是以時(shí)頻圖表示時(shí)頻導(dǎo)頻的信道估計(jì)的方法流程圖；圖14是塊狀導(dǎo)頻格式情況下未進(jìn)行循環(huán)前綴補(bǔ)償與進(jìn)行了循環(huán)前綴補(bǔ)償?shù)男诺拦烙?jì)效果對(duì)比示意圖；和圖15是梳狀導(dǎo)頻格式情況下未進(jìn)行循環(huán)前綴補(bǔ)償與進(jìn)行了循環(huán)前綴補(bǔ)償?shù)男诺拦烙?jì)效果對(duì)比示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，在描述過程中省略了對(duì)于本發(fā)明來說是不必要的細(xì)節(jié)和功能，以防止對(duì)本發(fā)明的理解造成混淆。
從上面得到的公式(7)可以看出，當(dāng)循環(huán)前綴(CP)的長度不足時(shí)，一個(gè)OFDM符號(hào)既要受到符號(hào)間干擾，又要受到載波間的干擾。同樣，信道估計(jì)的精度也要受到影響。下面說明根據(jù)本發(fā)明針對(duì)不同的導(dǎo)頻格式來確定提高信道估計(jì)的方法。
圖4和圖5給出了塊狀導(dǎo)頻和梳狀導(dǎo)頻的示意圖。下面對(duì)不同導(dǎo)頻格式的情況下采用的方法分別進(jìn)行描述。
1.塊狀導(dǎo)頻CP不足時(shí)提高信道估計(jì)的方法在導(dǎo)頻格式為塊狀導(dǎo)頻，且CP不足的情況下，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的信道估計(jì)過程如下。
1)通過判決反饋去掉前一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)導(dǎo)頻的符號(hào)間的干擾。得到了去除了干擾后的信號(hào)d表達(dá)式如公式(11)所示。
d=yk-H2QHs~k-1---(11)]]>在公式(11)中，d為在第k個(gè)時(shí)域的接收信號(hào)中，根據(jù)前一個(gè)符號(hào)的估計(jì)，去除掉前一個(gè)符號(hào)對(duì)本符號(hào)的符號(hào)間干擾后的信號(hào)，yk為時(shí)域的第k個(gè)符號(hào)， 為時(shí)域估計(jì)出的第k-1符號(hào)信息。
2)忽略導(dǎo)頻符號(hào)的子載波干擾，得到信道的時(shí)域估計(jì)。根據(jù)前面說明的公式(6)，可以得到下面的公式(12)。
h^=A+Y---(12)]]>在公式(12)中，Y＝FFT(d)。
3)由于是按照公式(3)或公式(6)進(jìn)行信道估計(jì)，其中公式(3)估計(jì)的是頻域，公式(6)直接估計(jì)時(shí)域。但公式(3)和(6)中的要求是時(shí)域信道為循環(huán)矩陣(對(duì)應(yīng)于CP足夠長)。所以可以根據(jù)估計(jì)出的信道與導(dǎo)頻，構(gòu)造出CP長度足夠的接收信號(hào)。
首先，可以根據(jù)估計(jì)出的信道構(gòu)造H1，令r＝d+H1x(13)在公式(13)中，x為導(dǎo)頻符號(hào)的時(shí)域值。圖10給出了公式(13)的示意圖?？梢粤頨＝fft(r)，將補(bǔ)償后的時(shí)域信號(hào)變換到頻域，然后按照公式(12)估計(jì)出時(shí)域信道h。
2.梳狀導(dǎo)頻CP不足時(shí)提高信道估計(jì)的方法當(dāng)使用梳狀導(dǎo)頻時(shí)，循環(huán)前綴不足導(dǎo)致數(shù)據(jù)與導(dǎo)頻之間互相干擾。此時(shí)，無法僅通過導(dǎo)頻來提高信道估計(jì)的精度，而要將信道估計(jì)與數(shù)據(jù)檢測(cè)來聯(lián)合考慮。首先，根據(jù)現(xiàn)有的信道估計(jì)方法進(jìn)行信道估計(jì)并進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)。然后，根據(jù)當(dāng)前的信道估計(jì)和數(shù)據(jù)檢測(cè)，補(bǔ)充接收信號(hào)上循環(huán)前綴不足的部分。然后，重新進(jìn)行信道估計(jì)，根據(jù)新的信道估計(jì)重新進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)。具體的信道估計(jì)過程如下。
1)過判決反饋去掉前一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)本數(shù)據(jù)符號(hào)間的干擾。此步驟與塊狀導(dǎo)頻CP不足時(shí)提高信道估計(jì)的方法中的步驟1)相同，即利用公式(11)得到去除了干擾后的信號(hào)d。
2)根據(jù)前面的公式(6)進(jìn)行信道估計(jì)，得到信道的時(shí)域的信道估計(jì) 將 變換到頻域得到H，根據(jù)H得到各個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)估計(jì)。將導(dǎo)頻與估計(jì)出的數(shù)據(jù)構(gòu)成各個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)，得到頻域中的X，將頻域中的X進(jìn)行變換得到時(shí)域中的x。，根據(jù) 構(gòu)造出H13)根據(jù)估計(jì)出的信道與導(dǎo)頻，構(gòu)造出CP長度足夠的接收信號(hào)，r＝d+H1x。x已在上一步驟得到?？梢粤頨＝fft(r)，然后按照公式(12)估計(jì)信道，得到 將 變換到頻域得到H，根據(jù)H得到各個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)估計(jì)。
另外，還存在時(shí)頻導(dǎo)頻的信道估計(jì)方法，該方法將在后面結(jié)合有關(guān)步驟進(jìn)行描述。
下面參考圖7描述塊狀導(dǎo)頻格式的信道估計(jì)方法的流程圖。首先，在步驟S701，利用公式(11)，根據(jù)前一個(gè)OFDM的數(shù)據(jù)符號(hào)的判決，消除前一個(gè)OFDM符號(hào)對(duì)導(dǎo)頻符號(hào)的影響，得到去除了干擾后的信號(hào)。此后，在步驟S702，根據(jù)導(dǎo)頻直接估計(jì)時(shí)域信道，并以此作為初始的值。另外，還要設(shè)置信道估計(jì)中所執(zhí)行的迭代的終止條件。終止條件可以為預(yù)定的迭代次數(shù)或者相鄰兩次迭代得到的信道估計(jì)變化的多少的門限(兩次信道估計(jì)的差值的能量比上本次估計(jì)出的信道能量的比值)。就是說，當(dāng)兩次估計(jì)的差值小于預(yù)定的閾值時(shí)，則認(rèn)為滿足預(yù)定的迭代條件。估計(jì)時(shí)域信道的方法可采用公式(12)和(6)執(zhí)行。在步驟S703中，根據(jù)迭代的終止條件，判斷迭代是否終止，即是否輸出了當(dāng)前的信道估計(jì)值。如果步驟S703的判斷結(jié)果為肯定，流程則進(jìn)入步驟S706，得到了信道的最終估計(jì)值。如果步驟S703的判斷結(jié)果為否定，流程進(jìn)入S704。
在步驟S702中的接收信號(hào)由于循環(huán)前綴不足，造成按照公式(12)估計(jì)出的時(shí)域信道錯(cuò)誤較大。因此，在接下來的步驟S704中，根據(jù)當(dāng)前的信道估計(jì)值與導(dǎo)頻值，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償循環(huán)前綴不足造成的影響，以得到補(bǔ)償后的接收信號(hào)。此后，在步驟S705，根據(jù)補(bǔ)償后的接收信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，得到新的信道估計(jì)值作為當(dāng)前的信道估計(jì)值，然后返回到步驟S703。
在步驟S704中，利用公式(13)對(duì)循環(huán)前綴進(jìn)行補(bǔ)償。圖8至10示出了對(duì)循環(huán)前綴不足進(jìn)行補(bǔ)償?shù)氖疽鈭D。圖8給出的是多徑疊加的示意圖，圖8中CP長度比多徑的長度長，導(dǎo)頻數(shù)據(jù)與信道是循環(huán)卷積，在頻域無數(shù)據(jù)之間的干擾。圖9是CP長度不足時(shí)的多徑疊加圖，此時(shí)由于循環(huán)前綴不足，頻域之間產(chǎn)生干擾。圖10是CP補(bǔ)償?shù)亩鄰蒋B加示意圖(即，CP不足)。在圖10中，顯示了如果頻域之間的數(shù)據(jù)沒有干擾，則需要加上一段CP長度，如信道為L+1徑，現(xiàn)有的CP長度為P，則需要補(bǔ)L-P個(gè)CP值，所述L-P個(gè)CP值的位置位于發(fā)送時(shí)域數(shù)據(jù)的N-L+1到N-P個(gè)位置上，如圖10中的虛CP段所示。在圖10中，首先，取出CP段的虛CP段的值，然后根據(jù)估計(jì)出的信道，將虛CP段導(dǎo)頻數(shù)據(jù)通過估計(jì)出的信道，得到需要補(bǔ)償?shù)牟糠?，此后將該部分和?shí)際接收的信號(hào)進(jìn)行相加，得到補(bǔ)償后的信道，認(rèn)為此接收信號(hào)是CP足夠的情況下得到的。
圖11示出了梳狀導(dǎo)頻格式的信道估計(jì)方法的流程圖。與塊狀導(dǎo)頻格式的情況相同，首先，在步驟S1101，利用公式(11)，根據(jù)前一個(gè)OFDM的數(shù)據(jù)符號(hào)的判決，消除前一個(gè)OFDM符號(hào)對(duì)導(dǎo)頻符號(hào)的影響，得到去除了干擾后的信號(hào)。在步驟S1102，根據(jù)導(dǎo)頻直接估計(jì)時(shí)域信道，作為初始值。在步驟S1103，根據(jù)信道初始值，得到數(shù)據(jù)的初始估計(jì)。另外，還要設(shè)置信道估計(jì)中所執(zhí)行的迭代的終止條件。同樣，終止條件可以為預(yù)定的迭代次數(shù)或者相鄰兩次迭代得到的信道估計(jì)變化的多少的門限(兩次信道估計(jì)的差值的能量比上本次估計(jì)出的信道能量的比值)。接下來，在步驟S1104，判斷迭代是否終止，即是否得到最終的數(shù)據(jù)檢測(cè)值。如果判斷結(jié)果為肯定，流程則進(jìn)入步驟S1105，輸出最終的數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果。如果步驟S1104的判斷結(jié)果為否定，流程則進(jìn)入步驟S1106。在步驟S1106，根據(jù)當(dāng)前的信道估計(jì)值、導(dǎo)頻值與估計(jì)的時(shí)域數(shù)據(jù)值，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償循環(huán)前綴不足造成的影響，得到補(bǔ)償后的接收信號(hào)。接下來，在步驟S1107，根據(jù)補(bǔ)償后的接收信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，得到新的信道估計(jì)值。然后，在步驟S1108，根據(jù)補(bǔ)償后的接收信號(hào)和新的信道估計(jì)值來進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，得到數(shù)據(jù)檢測(cè)值作為候選的輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)值。
在上面的描述中，補(bǔ)償?shù)倪^程是要得到圖10中的虛CP部分。為此，可以采用下列方法進(jìn)行補(bǔ)償。
1)根據(jù)硬判決的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，導(dǎo)頻部分是已知的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)部分是解調(diào)后的數(shù)據(jù)。
2)根據(jù)軟判決的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，導(dǎo)頻部分是已知的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)部分是解調(diào)前的數(shù)據(jù)。
3)混合的補(bǔ)償，根據(jù)解調(diào)的可靠度進(jìn)行補(bǔ)償?？煽慷雀?解調(diào)前和解調(diào)后的距離)的數(shù)據(jù)部分用解調(diào)后的值，可靠度低的用解調(diào)前的值。
另外，對(duì)于時(shí)頻導(dǎo)頻，梳狀導(dǎo)頻可以被看作是時(shí)頻導(dǎo)頻的一個(gè)特例，在時(shí)頻導(dǎo)頻中，首先對(duì)有導(dǎo)頻的OFDM符號(hào)按照梳狀導(dǎo)頻格式進(jìn)行估計(jì)信道，除步驟S1105外，其流程與圖11所示的相同，在此不再重復(fù)描述。與梳狀導(dǎo)頻格式情況下的差別是在步驟S1105中，要輸出最終的信道估計(jì)值。得到有導(dǎo)頻OFDM符號(hào)的時(shí)域值后，變換到頻域，得到所有在此符號(hào)所有子載波上的信道，如圖12所示。對(duì)于沒有導(dǎo)頻的OFDM，其信道相鄰有導(dǎo)頻的OFDM符號(hào)的信道通過插值可以得到，如圖13所示。
圖14是塊狀導(dǎo)頻格式情況下未進(jìn)行循環(huán)前綴補(bǔ)償與進(jìn)行了循環(huán)前綴補(bǔ)償?shù)男诺拦烙?jì)效果對(duì)比示意圖。其中給出了導(dǎo)頻長度為M＝16，P＝0時(shí)，5徑冪指數(shù)衰落時(shí)，信道估計(jì)的均方錯(cuò)誤，導(dǎo)頻符號(hào)采用16QAM調(diào)制的環(huán)境。在圖14中，0表示沒有經(jīng)過補(bǔ)償?shù)模?表示經(jīng)過1次補(bǔ)償，2表示經(jīng)過兩次補(bǔ)償，即前面描述的步驟3)中的公式(13)經(jīng)過了兩次。從圖14可以看出，經(jīng)過循環(huán)前綴補(bǔ)償后均方錯(cuò)誤隨著Eb/No的增加有了明顯的降低，而且隨著補(bǔ)償次數(shù)的增加，均方錯(cuò)誤進(jìn)一步降低。
圖15是梳狀導(dǎo)頻格式情況下未進(jìn)行循環(huán)前綴補(bǔ)償與進(jìn)行了循環(huán)前綴補(bǔ)償?shù)男诺拦烙?jì)效果對(duì)比示意圖。其中給出了數(shù)據(jù)長度N＝4，P＝0時(shí)，5徑冪指數(shù)衰落時(shí)，16QAM調(diào)制，導(dǎo)頻位置從1開始，每隔8個(gè)放置一個(gè)，一共8個(gè)的環(huán)境。導(dǎo)頻與信道同功率，圖15中給出的是BER的性能。圖中0表示沒有經(jīng)過補(bǔ)償?shù)模?表示經(jīng)過1次補(bǔ)償，2表示經(jīng)過兩次補(bǔ)償。從圖15可以看出，經(jīng)過循環(huán)前綴補(bǔ)償后比特誤差率隨著Eb/No的增加有了明顯的降低。
至此已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種其它的改變、替換和添加。因此，本發(fā)明的范圍不局限于上述特定實(shí)施例，而應(yīng)由所附權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法，包括步驟通過判決反饋去掉前一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)導(dǎo)頻的符號(hào)間的干擾；根據(jù)導(dǎo)頻直接估計(jì)時(shí)域信道，并以此作為初始的值，并設(shè)置信道估計(jì)中的迭代終止條件；判斷是否滿足迭代終止條件，如果滿足，則輸出當(dāng)前的信道估計(jì)值；如果未滿足迭代終止條件，根據(jù)當(dāng)前的信道估計(jì)值與導(dǎo)頻值，對(duì)接收信號(hào)的循環(huán)前綴進(jìn)行補(bǔ)償，以得到補(bǔ)償后的接收信號(hào)；和根據(jù)補(bǔ)償后的接收信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，得到新的信道估計(jì)值作為當(dāng)前的信道估計(jì)值，并返回判斷步驟以判斷是否滿足迭代終止條件，并重復(fù)其后的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述迭代終止條件是預(yù)定的迭代次數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述迭代終止條件是相鄰兩次迭代得到的信道估計(jì)變化的閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述導(dǎo)頻的格式是塊狀導(dǎo)頻。
5.一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法，包括步驟通過判決反饋去掉前一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)導(dǎo)頻的符號(hào)間的干擾；根據(jù)導(dǎo)頻直接估計(jì)時(shí)域信道，作為信道估計(jì)初始值，根據(jù)信道初始值，得到數(shù)據(jù)的初始估計(jì)，并設(shè)置迭代終止條件；判斷是否滿足迭代終止條件，如果滿足，則輸出最終的數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果；如果未滿足迭代終止條件，根據(jù)當(dāng)前的信道估計(jì)值、導(dǎo)頻值與估計(jì)的時(shí)域數(shù)據(jù)值，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，得到補(bǔ)償后的接收信號(hào)；根據(jù)補(bǔ)償后的接收信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，得到新的信道估計(jì)值；和根據(jù)補(bǔ)償后的接收信號(hào)和新的信道估計(jì)值進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，得到數(shù)據(jù)檢測(cè)值作為候選的輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)值，并返回判斷步驟以判斷是否滿足迭代終止條件，并重復(fù)其后的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述迭代終止條件是預(yù)定的迭代次數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述迭代終止條件是相鄰兩次迭代得到的信道估計(jì)變化的閾值。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括得到直接估計(jì)的時(shí)域信道時(shí)，將時(shí)域信道變換到頻域信道的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)牟襟E中根據(jù)硬判決的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，導(dǎo)頻部分是已知的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)部分是解調(diào)后的數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)牟襟E中根據(jù)軟判決的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，導(dǎo)頻部分是已知的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)部分是解調(diào)前的數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中根據(jù)解調(diào)的可靠度對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償。
12.根據(jù)權(quán)利要求5至12中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述導(dǎo)頻的格式是梳狀導(dǎo)頻。
13.一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法，包括步驟通過判決反饋去掉前一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)導(dǎo)頻的符號(hào)間的干擾；根據(jù)導(dǎo)頻直接估計(jì)時(shí)域信道，作為信道估計(jì)初始值，根據(jù)信道初始值，得到數(shù)據(jù)的初始估計(jì)，并設(shè)置迭代終止條件；判斷是否滿足迭代終止條件，如果滿足，則輸出最終的信道估計(jì)值；如果未滿足迭代終止條件，根據(jù)當(dāng)前的信道估計(jì)值、導(dǎo)頻值與估計(jì)的時(shí)域數(shù)據(jù)值，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，得到補(bǔ)償后的接收信號(hào)；根據(jù)補(bǔ)償后的接收信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，得到新的信道估計(jì)值；和根據(jù)補(bǔ)償后的接收信號(hào)和新的信道估計(jì)值進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，得到數(shù)據(jù)檢測(cè)值作為候選的輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)值，并返回判斷步驟以判斷是否滿足迭代終止條件，并重復(fù)其后的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述導(dǎo)頻的格式是時(shí)頻導(dǎo)頻。
全文摘要
本發(fā)明公開一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法。當(dāng)導(dǎo)頻的格式不同時(shí)(塊狀、梳狀、時(shí)頻導(dǎo)頻)，分別采用不同的方法。當(dāng)使用塊狀導(dǎo)頻時(shí)，且導(dǎo)頻的CP不足時(shí)，使用干擾補(bǔ)償?shù)姆椒▉硖岣咝诺拦烙?jì)的精度，即根據(jù)導(dǎo)頻的數(shù)據(jù)和當(dāng)前的信道估計(jì)值，在接收信號(hào)上補(bǔ)齊循環(huán)前綴不足的部分，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行信道估計(jì)來提高精度。當(dāng)使用梳狀導(dǎo)頻時(shí)，循環(huán)前綴不足導(dǎo)致數(shù)據(jù)與導(dǎo)頻互相干擾，此時(shí)無法僅通過導(dǎo)頻來提高信道估計(jì)的精度，要將信道估計(jì)與數(shù)據(jù)檢測(cè)聯(lián)合來考慮。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101043479SQ20061007178
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2006年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月22日
發(fā)明者吳強(qiáng), 李繼峰 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社