一種基于導(dǎo)頻的sim-ofdm的信道估計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于通信抗干擾技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于導(dǎo)頻的SIM-OFDM的信道估 計方法
【背景技術(shù)】
[0002] 0FDM(0rthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)是一種無線通信 的高速傳輸技術(shù)，其基本原理是將高速的數(shù)據(jù)流分解成許多低速率的子數(shù)據(jù)流，即將信 號分成許多正交的子載波，利用這些相互正交的子載波同時進行傳輸。該技術(shù)利用子載 波對數(shù)據(jù)進行調(diào)制，擴展了符號的脈沖寬度，可以有效地抵抗符號間干擾（Inter-Symbol Interference，ISI)，提高了對抗多徑衰落的性能。與傳統(tǒng)頻分復(fù)用（FDM)相比，OFDM不需 要專門的保護頻帶。雖然頻譜之間會有重疊，但是各個載波之間是相互正交的。根據(jù)正交 性原理可知，各個載波之間是不存在干擾的，從而大大提高了頻譜的利用率。
[0003] 近來，一種新的多載波通信方式--基于子載波索引調(diào)制（Subcarrier Index Modulation, SM)的OFDM系統(tǒng)被提出。對于SM-OFDM系統(tǒng)而言，除了增加了 S頂調(diào)制模塊 以外，其他的步驟和傳統(tǒng)的OFDM系統(tǒng)并沒有任何差異。其中，最核心的SIM調(diào)制模塊采用 了子載波分塊的思想。首先將整個多載波連續(xù)地分成大小相同的多個子塊，每個子塊中通 過索引比特來選擇其中若干個子載波（稱之為激活子載波）來發(fā)送數(shù)據(jù)，而其余的子載波 不發(fā)送數(shù)據(jù)（稱之為靜默子載波）。由于索引比特本身并不發(fā)送，而是隱含在激活子載波的 位置信息中的，所以索引比特并不占用頻譜資源。在接收端，通過激活子載波的位置就可以 獲得索引比特的信息。
[0004] 現(xiàn)有的SM-OFDM與傳統(tǒng)的OFDM通信方法相比，有著諸多優(yōu)點，例如SM-OFDM系 統(tǒng)峰值平均功率比更小、對抗子載波間干擾性能更好、誤碼率更低等，通過選擇不同的功率 分配策略還可以節(jié)約發(fā)射機能量。缺點是由于采用了分塊的方式，SIM-OFDM系統(tǒng)無法像 OFDM系統(tǒng)中一樣，簡單地在固定的位置上插入導(dǎo)頻以完成信道估計。SM-OFDM系統(tǒng)中，若 在每個塊中的固定位置插入導(dǎo)頻，又會產(chǎn)生浪費頻譜資源的問題，失掉其本身的優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有SIM-OFDM通信方法信道估計實施困難的技術(shù)問題，提出了一種 在靜默子載波上插入低能量導(dǎo)頻序列來完成信道估計的方法。從而使得既保留了 SIM-OFDM 系統(tǒng)本身的優(yōu)勢，又可以利用導(dǎo)頻進行信道估計。
[0006] 本發(fā)明的基于導(dǎo)頻的SIM-OFDM的信道估計方法包括下列步驟：
[0007] 發(fā)送端：
[0008] 步驟1-1 :對系統(tǒng)的子載波進行分塊處理，得到g = N/n個子塊，其中N表示系統(tǒng) 的子載波總個數(shù)，η表示每個子塊的子載波個數(shù)；
[0009] 步驟1-2 :對系統(tǒng)的每個子塊，步驟1-2 :對系統(tǒng)的每個子塊，由激活子載波攜帶發(fā) 送數(shù)據(jù)，靜默子載波攜帶導(dǎo)頻數(shù)據(jù)，并設(shè)置激活子載波的發(fā)送功率大于靜默子載波的發(fā)送 功率；
[0010] 接收端：
[0011] 步驟2-1 :第一次導(dǎo)頻位置判斷。頻域接收信號Y采用與發(fā)送端相同的方式進行 分塊，得到g = N/n個子塊，每個子塊中含有η個子載波。分塊之后，對每個塊進行能量檢 測，認為每個子塊中能量最低的n-k個子載波位置為當前子塊的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)（在信道估計中， 導(dǎo)頻數(shù)據(jù)為收發(fā)端已知的一組數(shù)據(jù)）所在子載波位置，即查找每個塊中能量最低的n-k個 子載波位置并記為當前子塊的導(dǎo)頻位置I i (下標i為子塊標識符），由g個導(dǎo)頻位置14勾 成導(dǎo)頻位置集合L1，由導(dǎo)頻位置集合L1可獲得導(dǎo)頻位置處的頻域接收信號Y pl。
[0012] 步驟2-2 :初始信道估計。由頻域接收信號Ypl、導(dǎo)頻位置集合L1和導(dǎo)頻數(shù)據(jù)P進 行信道估計得到信道估計值片，信道估計方法包括但不僅限于線性最小二乘估計（LS)、線 性最小均方誤差估計（LMMSE)等。
[0013] 步驟3 :第二次導(dǎo)頻位置判斷。利用步驟2得到的信道估計值#對頻域接收信號Y 進行均衡處理得到均衡信號X，均衡方法包括但不僅限于破零均衡（ZF)、線性最小均方誤 差均衡（LMMSE)等。同樣，對均衡信號f采用與發(fā)送端相同的方式進行分塊，得到g = N/n 個子塊，每個塊中含有η個子載波。分塊之后，對每個子塊進行檢測。檢測方法為：每個子 塊中η個子載波上的均衡信號f的數(shù)據(jù)與當前子塊對應(yīng)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)P i進行歐式距離d ^勺 比較：Ji. = - Pf|，其中i表示第i個子塊，j表示第i個子塊中的第j個子載波，認 為歐式距離4最小的n-k個子載波位置為當前子塊的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)所在子載波位置，即查找歐 式距離最小的n-k個子載波位置并記為當前子塊的導(dǎo)頻位置I' i (下標i為子塊標識符）， 由g個導(dǎo)頻位置Γ i構(gòu)成導(dǎo)頻位置集合L 2，基于導(dǎo)頻位置集合L2獲取頻域接收信號Y p2;
[0014] 步驟4 :更新信道估計。由頻域接收信號Yp2、導(dǎo)頻數(shù)據(jù)P和步驟3得到的導(dǎo)頻位 置集合L2進行信道估計，得到更新后的信道估計值/)，信道估計方法包括但不僅限于ZF、 LMMSE 等。
[0015] 綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：在現(xiàn)有SM-OFDM系 統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在靜默子載波上插入低能量（通過設(shè)置靜默子載波的發(fā)送功率大于激活子載 波的發(fā)送功率來實現(xiàn)）導(dǎo)頻序列來完成信道估計的方法，即發(fā)送端在靜默子載波上插入低 能量導(dǎo)頻序列，在接收端通過特殊的檢測方法將導(dǎo)頻所在的位置檢測出來，并結(jié)合接收信 號以及導(dǎo)頻序列完成信道估計。該方法的優(yōu)勢在于既保留了 SIM-OFDM系統(tǒng)本身的優(yōu)勢，又 可以利用導(dǎo)頻進行信道估計，為最終的檢測算法提供依據(jù)。
【附圖說明】
[0016] 圖1是n = 2，k = 1為例，S頂調(diào)制的原理圖，其中X1, ...X512表示每個子塊的發(fā) 送數(shù)據(jù)，〇3表示激活子載波的發(fā)送功率，P 1,... P512表示每個子塊的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)，a p表示導(dǎo) 靜默子載波的發(fā)送功率。
【具體實施方式】
[0017] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合實施方式和附圖，對本發(fā) 明作進一步地詳細描述。
[0018] 本發(fā)明以現(xiàn)有的SIM-OFDM系統(tǒng)為基礎(chǔ)，與現(xiàn)有的SIM-OFDM系統(tǒng)不同的是，發(fā)送 端在靜默子載波上插入低能量導(dǎo)頻序列，然后在接收端通過特殊的檢測方法將導(dǎo)頻所在 的位置檢測出來完成信道估計，其中所涉及的SIM調(diào)制、發(fā)送和接收處理等均與現(xiàn)有的 SIM-OFDM系統(tǒng)相同。
[0019] 下面以（n，k) = (2，1)，總的子載波個數(shù)N= 1024,循環(huán)前綴CP = 64,對發(fā)送數(shù)據(jù) 的調(diào)制符號采用QPSK (4-QAM)，采用ZF均衡、LMMSE信道估計為例介紹本發(fā)明的具體實施方 式。
[0020] 發(fā)送端：
[0021] 如圖1所示的SIM調(diào)制的原理圖，具體實施過程大致分為如下幾步：
[0022] 步驟1-1 :確定要選擇的系統(tǒng)的參數(shù)，即確定子載波個數(shù)N = 1024,每個子塊的子 載波個數(shù)η = 2,子塊中激活多少子載波個數(shù)k = 1，分成的子塊數(shù)g = N/n = 512,調(diào)制階 數(shù)M = 4。然后根據(jù)公式計算出一幀的比特數(shù)量。對于其中任意一個子塊而言索引比特長 度為：A = L1叩:〃」_1，L·」表示向下取整，則對于一幀的索引OFDM系統(tǒng)而言一共有Hi1= p汨 = 512位索引比特；對激活的子載波發(fā)送4-QAM調(diào)制符號，對于（n，k) = (2