專利名稱：Ofdm系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號的設(shè)計方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號的設(shè)計方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)是一種多載波調(diào)制技術(shù)。在OFDM系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)被分配到多個帶寬很小且正交的子載波上同時并行傳送，每個子載波上傳送的數(shù)據(jù)量都很小，且可使用不同的調(diào)制方式。OFDM技術(shù)能夠有效減小由于信道時間色散引起的符號間干擾。由于每個子載波帶寬都很小，遠小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個子載波上的頻率響應(yīng)是平坦的，這樣就大大降低了接收均衡器的復(fù)雜度。OFDM技術(shù)目前已經(jīng)被廣泛用于各種寬帶無線接入系統(tǒng)，如IEEE802. 11系列標準，IEEE 802. 16系列標準，3GPP LTE標準等。在無線通信系統(tǒng)中，發(fā)送端的自適應(yīng)編碼調(diào)制，接收端的相干檢測和譯碼都需要知道收發(fā)天線間的信道信息，因此信道估計成為無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。為了獲得無線信道的頻率響應(yīng)，最常用的方法是導(dǎo)頻輔助的信道估計算法，即利用導(dǎo)頻信號對信道在時頻空間的不同點上進行采樣，然后再采用插值濾波得到整個信道的頻率響應(yīng)值完成信道估計。因此，為了獲得最優(yōu)的信道估計性能，導(dǎo)頻設(shè)計就變得至關(guān)重要，導(dǎo)頻的時頻域間隔和導(dǎo)頻位置都成為影響整個系統(tǒng)性能的重要因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號的設(shè)計方法及系統(tǒng)，基于本發(fā)明，可以使收發(fā)端能更好地跟蹤信道函數(shù)，更好地適應(yīng)信道特性，從而提高系統(tǒng)吞吐量。一方面，本發(fā)明公開了一種OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號的設(shè)計方法，包括如下步驟相干時間和相關(guān)帶寬計算步驟，確定OFDM系統(tǒng)的無線信道模型，計算該無線信道模型的相干時間和相關(guān)帶寬；時頻域密度確定步驟，確定表征所述導(dǎo)頻信號時、頻域密度的時、頻域間隔；其中，導(dǎo)頻信號頻域間隔小于所述相關(guān)帶寬，導(dǎo)頻信號時域間隔小于所述相干時間； 時、頻域?qū)ьl信號數(shù)量確定步驟，根據(jù)所述導(dǎo)頻信號時域間隔，確定幀結(jié)構(gòu)內(nèi)時域?qū)ьl信號數(shù)量為m個；根據(jù)所述導(dǎo)頻信號頻域間隔，確定幀結(jié)構(gòu)內(nèi)的頻域?qū)ьl信號數(shù)量為η個；其中，m和η為自然數(shù)；一維時域?qū)ьl位置組合確定步驟，將時域上的第一個導(dǎo)頻信號設(shè)置在第一個OFDM符號，將其余(m-1)個導(dǎo)頻信號均勻地分布在整個時域內(nèi)，列舉出所有可能的一維時域?qū)ьl位置組合；一維頻域?qū)ьl位置組合確定步驟，在頻域上列舉所有滿足所述導(dǎo)頻信號頻域間隔要求的一維頻域?qū)ьl位置組合，要求η個導(dǎo)頻信號均勻分布在整個頻域內(nèi)；二維導(dǎo)頻圖樣確定步驟，基于所述一維時域?qū)ьl位置組合和一維頻域?qū)ьl位置組合，通過窮舉法，確定排列組合而成的所有二維導(dǎo)頻圖樣；信道估計步驟，對于每一個二維導(dǎo)頻圖樣，基于二維維納濾波器作信道估計；最優(yōu)導(dǎo)頻圖樣確定步驟，對于排列組合而成的所有二維導(dǎo)頻圖樣，計算每一個二維導(dǎo)頻圖樣的信道估計值與實際信道的均方誤差；將均方差最小的導(dǎo)頻圖樣確定為最優(yōu)導(dǎo)頻圖樣。
上述OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號的設(shè)計方法中，所述相干時間和相關(guān)帶寬計算步驟中， 所述相干時間為最大多普勒頻移的倒數(shù)，所述相關(guān)帶寬為最大多徑時延的倒數(shù)。上述OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號的設(shè)計方法中，所述時頻域密度確定步驟中，所述導(dǎo)頻信號的時域密度是由下式確定
權(quán)利要求
1.一種OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號的設(shè)計方法，其特征在于，包括如下步驟相干時間和相關(guān)帶寬計算步驟，確定OFDM系統(tǒng)的無線信道模型，計算該無線信道模型的相干時間和相關(guān)帶寬；時頻域密度確定步驟，確定表征所述導(dǎo)頻信號時、頻域密度的時、頻域間隔；其中，導(dǎo)頻信號頻域間隔小于所述相關(guān)帶寬，導(dǎo)頻信號時域間隔小于所述相干時間；時、頻域?qū)ьl信號數(shù)量確定步驟，根據(jù)所述導(dǎo)頻信號時域間隔，確定幀結(jié)構(gòu)內(nèi)時域?qū)ьl信號數(shù)量為m個；根據(jù)所述導(dǎo)頻信號頻域間隔，確定幀結(jié)構(gòu)內(nèi)的頻域?qū)ьl信號數(shù)量為η個； 其中，m和η為自然數(shù)；一維時域?qū)ьl位置組合確定步驟，將時域上的第一個導(dǎo)頻信號設(shè)置在第一個OFDM符號，將其余(m-Ι)個導(dǎo)頻信號均勻地分布在整個時域內(nèi)，列舉出所有可能的一維時域?qū)ьl位置組合；一維頻域?qū)ьl位置組合確定步驟，在頻域上列舉所有滿足所述導(dǎo)頻信號頻域間隔要求的一維頻域?qū)ьl位置組合，要求η個導(dǎo)頻信號均勻分布在整個頻域內(nèi)；二維導(dǎo)頻圖樣確定步驟，基于所述一維時域?qū)ьl位置組合和一維頻域?qū)ьl位置組合， 通過窮舉法，確定排列組合而成的所有二維導(dǎo)頻圖樣；信道估計步驟，對于每一個二維導(dǎo)頻圖樣，基于二維維納濾波器作信道估計； 最優(yōu)導(dǎo)頻圖樣確定步驟，對于排列組合而成的所有二維導(dǎo)頻圖樣，計算每一個二維導(dǎo)頻圖樣的信道估計值與實際信道的均方誤差；將均方差最小的導(dǎo)頻圖樣確定為最優(yōu)導(dǎo)頻圖樣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號的設(shè)計方法，其特征在于，所述相干時間和相關(guān)帶寬計算步驟中，所述相干時間為最大多普勒頻移的倒數(shù)，所述相關(guān)帶寬為最大多徑時延的倒數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號的設(shè)計方法，其特征在于，所述時頻域密度確定步驟中，所述導(dǎo)頻信號的時域密度是由下式確定
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號的設(shè)計方法，其特征在于，所述信道估計步驟中，基于最小均方誤差的準則設(shè)計二維維納濾波器。
5.一種OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號的設(shè)計系統(tǒng)，其特征在于，包括相干時間和相關(guān)帶寬計算模塊，用于確定OFDM系統(tǒng)的無線信道模型，計算該無線信道模型的相干時間和相關(guān)帶寬；時頻域密度確定模塊，用于確定表征所述導(dǎo)頻信號時、頻域密度的時、頻域間隔；其中，導(dǎo)頻信號頻域間隔小于所述相關(guān)帶寬，導(dǎo)頻信號時域間隔小于所述相干時間；時、頻域?qū)ьl信號數(shù)量確定模塊，用于根據(jù)所述導(dǎo)頻信號時域間隔，確定幀結(jié)構(gòu)內(nèi)時域?qū)ьl信號數(shù)量為m個；根據(jù)所述導(dǎo)頻信號頻域間隔，確定幀結(jié)構(gòu)內(nèi)的頻域?qū)ьl信號數(shù)量為η 個；其中，m和η為自然數(shù)；一維時域?qū)ьl位置組合確定模塊，用于將時域上的第一個導(dǎo)頻信號設(shè)置在第一個OFDM 符號，將其余(m-Ι)個導(dǎo)頻信號均勻地分布在整個時域內(nèi)，列舉出所有可能的一維時域?qū)ьl位置組合；一維頻域?qū)ьl位置組合確定模塊，用于在頻域上列舉所有滿足所述導(dǎo)頻信號頻域間隔要求的一維頻域?qū)ьl位置組合，要求η個導(dǎo)頻信號均勻分布在整個頻域內(nèi)；二維導(dǎo)頻圖樣確定模塊，用于基于所述一維時域?qū)ьl位置組合和一維頻域?qū)ьl位置組合，通過窮舉法，確定排列組合而成的所有二維導(dǎo)頻圖樣；信道估計模塊，用于對于每一個二維導(dǎo)頻圖樣，基于二維維納濾波器作信道估計；最優(yōu)導(dǎo)頻圖樣確定模塊，用于對于排列組合而成的所有二維導(dǎo)頻圖樣，計算每一個二維導(dǎo)頻圖樣的信道估計值與實際信道的均方誤差；將均方差最小的導(dǎo)頻圖樣確定為最優(yōu)導(dǎo)頻圖樣。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號的設(shè)計系統(tǒng)，其特征在于，所述相干時間和相關(guān)帶寬計算模塊中，所述相干時間為最大多普勒頻移的倒數(shù)，所述相關(guān)帶寬為最大多徑時延的倒數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號的設(shè)計系統(tǒng)，其特征在于，所述時頻域密度確定模塊中，所述導(dǎo)頻信號的時域密度是由下式確定
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號的設(shè)計系統(tǒng)，其特征在于，所述信道估計模塊中，基于最小均方誤差的準則設(shè)計二維維納濾波器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號的設(shè)計方法及系統(tǒng)。該方法首先根據(jù)信道的最大多徑時延和最大多普勒頻移來確定導(dǎo)頻符號的時域和頻域間隔，并利用窮舉法列舉所有可能的導(dǎo)頻圖樣，最終根據(jù)估計信道和實際信道的均方誤差(Mean Square Error，MSE)結(jié)果得到最優(yōu)的導(dǎo)頻圖樣。利用仿真曲線驗證最優(yōu)導(dǎo)頻的優(yōu)越性，仿真結(jié)果表明應(yīng)用本發(fā)明所設(shè)計的最優(yōu)導(dǎo)頻圖樣的OFDM系統(tǒng)，在相同系統(tǒng)開銷的情況下，具有最好的誤碼率(Bit Error Rate，BER)性能，這一點在高速移動場景中更為明顯。
文檔編號H04L25/02GK102195906SQ201110168309
公開日2011年9月21日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者孫樂, 楊維, 許昌龍, 顧德依 申請人:北京交通大學(xué)