專利名稱：基于分時段的ofdm系統(tǒng)快時變信道均衡方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適用于高速移動環(huán)境下OFDM系統(tǒng)信道均衡技術，特別涉及一種采用分時段信號處理，簡化OFDM系統(tǒng)快時變信道均衡復雜度，改善OFDM系統(tǒng)快時變信道下的信號檢測性能的基于分時段信號處理的時變信道均衡方法。
背景技術：
高速移動環(huán)境下OFDM系統(tǒng)信道均衡具有復雜度高的缺點由于信道的快時變， OFDM系統(tǒng)頻域信道矩陣不再是一個對角陣，而是一個所有元素非零的方陣，即每個子載波上的解調(diào)信號都受到其它子載波信號的干擾(ICI干擾)，直接對該矩陣求逆對各子載波信號進行解稱非常復雜(L. Rugini, P. Banelli and G. Leus, “Simple Equalization of Time-Varying Channels forOFDM，” IEEE Comm. Letters, Vol. 9，no. 7，pp. 619-921，July 2005. )0
按照是否需要已知信道信息來劃分，時變信道均衡又大致可以分為1)已知信道信息的均衡:該類方法(L. Rugini，P. Banelli and G. Leus，iiSimpleEqualization of Time-Varying Channels for OFDM, ” IEEE Comm. Letters, Vol. 9，no. 7，pp. 619-921，July 2005. )λ(Τ. Hrycakj S. Dasj G. Matz and H. G. Feichtinger. iiLow Complexity Equalization for Doubly Selective Channels Modeled by a BasisExpansionj，’IEEE Trans. Signal P rocessing, Vol. 58，No. 11，pp. 5706-5719，Nov. 2010. )、( J. Lee，T. Hwang and Y. Li. “Signal Detection for ESTBased Modulation in Doubly-Selective Channels，，，IEEE Trans. Signal Processing, Vol. 57，No. 8，pp. 179-203，Aug. 2009. )、(S. Feng, H. Minn, L Yan and L Jinhui. “PIC-Based Iterative SDR Detector for OFDM Systems inDoubIy-Selective Fading Channels, ”IEEE Trans.Wireless Comm.，Vol. 9，No. 1，Jan. 2010. )、(H. Han and L. Wu. “Low complexity LSQR-based decision feedbackequalizer for OFDM systems over rapidly time-varying channels, ，，，IEEEInternational Conference on Communication and Mobile computing[C], pp. 438-441, Sep. 2010.)利用頻域信道矩陣的近似帶狀特性，以一定的均衡性能為代價，大大降低了時變信道均衡復雜度，然而這類方法需要完全已知時變信道在各個釆樣時刻時域響應或者頻域信道矩陣的要求較為苛刻；2)未知信道信息的均衡這類方法通常需要先借助信道時間相關性簡化信道，進而釆用已有迭代迭代估計技術實現(xiàn)信道和信號聯(lián)合估計，如(W. Haselmayrj D. Schellander and A.Springer. “Iterative channel estimation and turbo equalizationfor time-varying channels in a coded OFDM-LTE system for 16-QAM and64_QAM，，，IEEE 21st international symposium on PIMRC[C]，pp. 614-618，May2010.)米用 BEM 信道模型和決策反饋技術(E. Panaylrcl，H. Senol and H. V. Poor. “Joint Channel Estimation, Equalization, and Data Detection for OFDMSystems in the Presence of Very High Mobility, ” IEEE Trans. Signal Processing, Vol. 58，No. 8，pp. 4225-4238，Au g. 2010. )、(L. He，S. Ma，Y. Wu and T. Ng. “Semiblind Iterative Data Detection for OFDMSystems with CFO and DoublySelective Channels,，，IEEE Trans. Comm. , Accepted for Publication. 2010.)則直接利用信道的統(tǒng)計相關特性和EM技術，這類方法通常由于信道本身估計復雜和迭代次數(shù)多而具有較高的計算復雜度。
目前針對高速移動環(huán)境下OFDM系統(tǒng)快時變信道均衡技術，主要存在兩個方面的問題，(I)均衡復雜度高，(2)采用的信道簡化模型，存在較大的時變信道模型誤差。發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目是在分時段線性時變信道模型的基礎上，提出一種基于分時段信號處理的時變信道均衡方法，能夠同時降低均衡復雜度和時變信道模型誤差。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是
步驟一，僅已知各分時段平均信道響應(或中間采樣時刻信道響應)的條件下，采用分時段線性時變信道模型得到各分時段內(nèi)各時刻信道響應，進而得到與信道響應相關的參數(shù)；
步驟二，對當前OFDM符號周期內(nèi)的時域接收采樣信號進行頻偏和修正處理，然后對經(jīng)過頻偏和修正處理的采樣信號進行時間分段，并分別對各組數(shù)據(jù)符號進行“新ISI ”抑制處理；
步驟三，利用各分時段內(nèi)信道線性時變且變化較小，進行分時段內(nèi)低復雜度近似時變信道均衡；
步驟四，對均衡后各分組數(shù)據(jù)信號重組，獲得最終快時變信道均衡信號。
所述步驟二對經(jīng)過頻偏和修正處理的采樣信號進行時間分段，并分別對各組數(shù)據(jù)符號進行“新ISI”抑制處理即利用信道頻域矩陣近似常數(shù)比例因子循環(huán)性和時不變信道矩陣循環(huán)Toeplitz特性，針對各分組數(shù)據(jù)實現(xiàn)低復雜度的ISI抑制，各組數(shù)據(jù)的ISI抑制包括以下步驟
第一步，先對當前OFDM符號周期內(nèi)的時域接收采樣信號，進行如下式所示的頻偏和修正，并將經(jīng)過頻偏修正后的采樣信號分成若干時段，頻偏處理r' =G_mr，其中頻偏補償矩陣G_m=diag(l，…，e”_2WN，…，eKH)m/N)進一步修正，其中，修正矩陣B 為對角陣，對角元素為
權利要求
1.基于分時段的OFDM系統(tǒng)快時變信道均衡方法，其特征在于 步驟一，僅已知各分時段平均信道響應(或中間采樣時刻信道響應)的條件下，采用分時段線性時變信道模型得到各分時段內(nèi)各時刻信道響應，進而得到與信道響應相關的參數(shù)； 步驟二，對當前OFDM符號周期內(nèi)的時域接收采樣信號進行頻偏和修正處理，然后對經(jīng)過頻偏和修正處理的采樣信號進行時間分段，并分別對各組數(shù)據(jù)符號進行“新ISI”抑制處理； 步驟三，利用各分時段內(nèi)信道線性時變且變化較小，進行分時段內(nèi)低復雜度近似時變信道均衡； 步驟四，對均衡后各分組數(shù)據(jù)信號重組，獲得最終快時變信道均衡信號。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于分時段的OFDM系統(tǒng)快時變信道均衡方法，其特征在于所述步驟二對經(jīng)過頻偏和修正處理的采樣信號進行時間分段，并分別對各組數(shù)據(jù)符號進行“新ISI”抑制處理即利用信道頻域矩陣近似常數(shù)比例因子循環(huán)性和時不變信道矩陣循環(huán)Toeplitz特性，針對各分組數(shù)據(jù)實現(xiàn)低復雜度的ISI抑制，各組數(shù)據(jù)的ISI抑制包括以下步驟 第一步，先對當前OFDM符號周期內(nèi)的時域接收采樣信號，進行如下式所示的頻偏和修正，并將經(jīng)過頻偏修正后的采樣信號分成若干時段，頻偏處理r' =G_mr，其中頻偏補償矩陣G_m=diag(l，…，e_w/N，…，進一步修正r" = F;"BF、r'，其中，修正矩陣B為對角陣，對角元素為
3.根據(jù)權利要求2所述的基于分時段的OFDM系統(tǒng)快時變信道均衡方法，其特征在于在獲得經(jīng)過抑制新符號ISI的各分組數(shù)據(jù)估計的基礎上，采用誤差消除方法，利用各分時段時不變信道矩陣的上三角陣百；的稀疏特性和對角陣特性，實現(xiàn)低復雜度的進一步ISI抑制，
4.根據(jù)權利要求I所述的基于分時段的OFDM系統(tǒng)快時變信道均衡方法，其特征在于所述的分時段內(nèi)低復雜度近似時變信道均衡利用各分時段內(nèi)信道線性時變特性，將信道矩陣轉化為對角陣與循環(huán)Toeplitz矩陣的乘積，利用循環(huán)Toeplitz矩陣特性和較短分時段內(nèi)信道變化較小特性，實現(xiàn)如下式的低復雜度ICI抑制
全文摘要
本發(fā)明提出了一種基于分時段的OFDM系統(tǒng)快時變信道均衡方法，與傳統(tǒng)的快時變信道OFDM系統(tǒng)信道均衡方法要求已知各采樣時刻信道響應不同，本發(fā)明在僅已知各分時段中間采樣時刻信道響應的條件下，采用分時段信號處理技術，將原來的OFDM符號劃分為多個“新OFDM符號”，將信道時變引起的復雜解調(diào)ICI轉化為容易抑制的時不變信道中“新符號”ISI和由分時段內(nèi)線性時變信道引起的較小“新系統(tǒng)”ICI，在此基礎上利用分時段OFDM系統(tǒng)中信道矩陣為(或者可轉化為)循環(huán)Toeplitz矩陣的特點，從而可以逐步采用低復雜度的“新符號”ISI抑制和“新系統(tǒng)”ICI消除方法，同時獲得較好均衡性能。仿真結果驗證了所提方法的有效性。
文檔編號H04L27/26GK102984113SQ20121051352
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權日2012年12月3日
發(fā)明者陳志剛, 王磊 申請人:西安交通大學