一种偏移正交多载波系统的导频设计和信道估计方法技术方案

本发明专利技术涉及一种偏移正交多载波系统的导频设计和信道估计方法，包括以下步骤：采用最优的导频序列进行偏移正交多载波系统的导频设计；前向单次二维滤波的方法对接收端进行信道估计。本发明专利技术能够降低算法复杂度，提高系统可实现性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及宽带无线通信领域，特别是涉及一种偏移正交多载波系统的导频设计 和信道估计方法。
技术介绍
OroM(正交频分复用）是目前最主流的宽带通信调制方式，具有频谱效率高、抗多 径能力强、多址接入灵活等特点，特别适合城市多径信道下的无线高速数据传输。其和MMO (多输入多输出）相结合，已经广泛应用于IEEE80 2. lla/g/ac无线局域网（WLAN)、 IEEE802.16全球微波互联接入(WiMAX)、IEEE802.22无线城域网（WRAN)、第四代移动通信 (4G)等等。 OFDM系统虽然优势明显，但也存在一些不足之处。比如，为了对抗多径干扰需要引 入循环前缀，且在城市复杂环境中，循环前缀长度较长，有时高达1/4符号长度，大大降低了 频谱效率;另外，对载波偏移十分敏感，因为OFDM发射信号的快速傅里叶变换是基于矩形窗 函数，频偏的存在将破坏子载波的正交性，从而引入ICI(子载波间干扰），干扰功率将随着 频偏增大按平方关系增加。 在此基础上，研究者从系统构造结构出发，提出一种改进型的0FDM，也叫正交0-QAM或0FDM-0QAM，每个子载波上的调制均采用交错偏移QAM，其和CP-〇FDM(带循环前缀的 OFDM信号）最显著的差别在于将正交条件放宽至实域正交，且引入一个时频二维的脉冲成 形，使得信号对于收发两端的频率偏移不敏感。而且，在0FDM-0QAM系统中并不需要使用CP， 由此可以带来更高的信道吞吐量。 关于0FDM-0QAM信号的研究，目前主要还停留在理论阶段。现有系统在设计导频时 一般采用块状插入的方式，因为0FDM-0QAM系统仅在实部正交，实际信道非理想，故相邻符 号和相邻子载波均会对当前导频产生虚部干扰，如果在信道估计时采用和OFDM符号类似的 迫零算法，得到的信道冲击响应值误差较大，均衡后的数据恢复比较困难。另外，在接收信 号中包含了比较复杂的干扰分量，仅通过取实部运算不能将其彻底消除，所以一般还要使 用构造格点模型、干扰估计与抵消、迭代运算等途径进一步消除残余干扰，从而增加了系统 的复杂度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种偏移正交多载波系统的导频设计和信道 估计方法，能够降低算法复杂度，提高系统可实现性。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种偏移正交多载波系统的导 频设计和信道估计方法，包括以下步骤： (1)采用最优的导频序列进行偏移正交多载波系统的导频设计； (2)前向单次二维滤波的方法对接收端进行信道估计。 所述步骤(1)包括以下子步骤： (11)确定块状导频的符号数使得增加的导频能量小于OFDM中循环前缀的能量； (12)离线计算邻域内格点的模糊函数，得到每个相邻格点的干扰权重； (13)以IAM导频结构为基础，以4 X 3共12个导频子载波为一组，其中，两边8个是未 知的变量，根据干扰权重列出干扰总值方程组； (14)通过相似性观察确定未知变量的虚实性，简化干扰总值方程组，并由拉格朗 日乘子法求解带约束条件的最优化问题； (15)求解干扰总值方程组，并得到特定条件下归一化后最优的导频序列。 所述步骤(2)包括以下子步骤： (21)对接收的信号进行0FDM-0QAM解调； (22)利用优选的块状导频序列进行信道估计，得到信道估计值，并对当前导频覆 盖域内的数据符号进行迫零均衡； (23)离线计算原型滤波器组的模糊函数，对中心格点的叠加干扰矩阵进行求逆运 算，并将结果保存在ROM表中，缓冲均衡后的数据符号，并利用ROM表系数进行二维线性滤 波； (24)对完成二维线性滤波后的数据进行OQAM符号的解映射，并对解映射结果进行 信道译码操作。 所述步骤步骤(23)和步骤(24)之间还包括再一次进行解干扰的步骤，其参数由接 收信号强度指示和信道丢包率来联合评估。 所述步骤(23)中邻域每个格点的干扰权重表示为其中g为原型滤波器。 有益效果 由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效 果:本专利技术采用了最优的导频序列进行导频设计，可以极大的减少噪声干扰的影响，因此对 中间导频可以直接进行复数除法运算，得到的次优的信道估计结果用来进行简单的迫零均 衡;本专利技术采用前向单次二维滤波的方法进行信道估计，在可比较的信道环境下非常接近 于常规OFDM信号的性能，极大的提升了系统的可实现性。【附图说明】图1是最优导频序列结构不意图； 图2是基于最优导频序列的信道估计流程图。【具体实施方式】 下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术 而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。 在可比较的信道模型下，为了降低算法复杂度，提高系统可实现性，本实施方式提 出一种新颖的0FDM-0QAM的导频设计和信道估计方法。 所述的0FDM-0QAM导频采用一组优化的块状导频设计方法，归一化复数结构，在降 低干扰噪声和均衡信道能量上优于仅利用实部或虚部进行信道估计的经典IAM(干扰近似 利用法)方法。 设第q个0FDM-0QAM符号的第P个子载波对应的格点信号表示为(p，q)，如果来自其 他符号的干扰信号只和(P，q)点的近邻相关，且这些点的导频信息已知，则能够预先计算这 些干扰的近似值。通常，和(P，q)点欧氏距离大于3的相邻格点的干扰近似为0,为了简化算 法，因此仅考虑和(P，q)点距离小于3的已知导频的相邻格点，这些值将被用来构建复伪导 频c P,q。所谓的复伪导频，是指叠加了相邻格点干扰的复导频信号，这些干扰可以用来抑制 噪声对信道估计的影响。 采用干扰近似利用法的信道估计表达式为：其中，Hp , q为单个格点的信道频率响应，dp , q为实值数据，Up , q为欧氏距离小于3的邻 域的虚部干扰，％,q为叠加噪当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏移正交多载波系统的导频设计和信道估计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用最优的导频序列进行偏移正交多载波系统的导频设计；(2)前向单次二维滤波的方法对接收端进行信道估计。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施玉松，邱云周，罗炬锋，汪涵，李凤荣，刘衍青，叶晓青，尚素娟，郑春雷，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31