一种基于二重加权的OFDM系统快变信道估计方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于二重加权的OFDM系统快变信道估计方法，该方法包括以下步骤：从系统的接收数据中提取导频信号，估计导频位置的信道响应；对每个导频子载波，通过前向预测得到其数据位置信道响应的预测值；利用信道响应的预测值对接收数据进行均衡和判决，得到反馈信息并修正信道响应的预测值，从而得到整个导频子载波的信道响应；利用每个导频子载波的信道响应对接收数据进行均衡和判决，得到每个导频子载波信道响应的误差参数；根据误差参数计算每个导频子载波的插值系数，进行频率方向的插值，从而得到系统的信道响应。本发明专利技术能够实现快速时变信道的有效跟踪，提高信道估计的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于二重加权的OFDM系统快变信道估计方法
本专利技术涉及通信
，具体涉及一种基于二重加权的OFDM系统快变信道估计方法。
技术介绍
正交频分复用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM）技术具有数据传输速率高，抗多径干扰能力强，易于实现多址接入及资源分配灵活等优点，已被写入WiMAX（WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess）、LTE（LongTermEvolution）等标准，是未来无线通信物理层的核心技术。信道估计是OFDM系统的关键技术之一，信道估计的质量对系统性能有极大影响。目前，OFDM系统的信道估计方法大体分为两大类：盲信道估计和基于导频辅助的信道估计。盲信道估计方法不需要发送导频信息，通过利用信道的结构信息和输入信号特性进行信道估计。其优点是频谱利用率高，缺点是算法收敛速度慢，计算复杂度高，不适合在实时通信系统中应用。基于导频辅助的信道估计方法是OFDM系统信道估计研究的热点，也是最常用的一种信道估计方法。在这种方法中，接收端根据已知的导频信号估计导频位置的信道状态信息，而用户数据处的信道状态信息则利用导频位置的信道状态信息通过插值得到。目前，导频位置常用的信道估计方法大致可分为最小二乘（Least-Square，LS）和最小均方误差（MinimumMean-SquareError，MMSE）两类。常用的插值方法有线性插值、高斯插值、三次样条插值、DFT插值等。OFDM系统在时频资源块的时间和频率方向上插入导频，其信道估计需要在时间和频率两个方向上进行。传统的插值方法通过信道拟合的方式实现时间和频率方向的信道估计。这种方法不需要信道的统计信息，实现简单，计算量小，但是估计的精度不高。这是由于插值要以导频位置的信道信息作为参考，如果导频位置处的估计结果不准确，那么导频位置处的估计误差将会随着插值扩散到数据位置，导致估计性能下降。另一方面，随着终端移动速度提高，特别是在高速移动场景下，信道的时变特性变得非常明显，即使是相邻的两个符号时刻，信道特性也会存在较大的差异。而传统的插值方法难以有效地跟踪信道的变化，使得估计性能有限。
技术实现思路
（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于二重加权的OFDM系统快变信道估计方法，能够实现快速时变信道的有效跟踪，提高信道估计的准确度。（二）技术方案为了实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于二重加权的OFDM系统快变信道估计方法，其特征在于，该方法包括：从系统的接收数据中提取导频信号，估计导频位置的信道响应；对每个导频子载波，通过前向预测得到其数据位置信道响应的预测值；利用信道响应的预测值对接收数据进行均衡和判决，得到反馈信息并修正信道响应的预测值，从而得到整个导频子载波的信道响应；利用每个导频子载波的信道响应对接收数据进行均衡和判决，得到每个导频子载波信道响应的误差参数；根据误差参数计算每个导频子载波的插值系数，进行频率方向的插值，从而得到系统的信道响应。其中，所述对每个导频子载波，通过前向预测得到其数据位置信道响应的预测值由下式表示：其中，表示第m个导频子载波、第i个OFDM符号信道响应的预测值，mL表示导频子载波的索引，L表示导频子载波的间隔，分别表示前N个OFDM符号已估计的信道响应，f预测(·)表示预测函数。其中，f预测(·)表示最小二乘线性预测，计算公式如下：其中，式中各参数：其中，所述利用信道响应的预测值对接收数据进行均衡和判决，得到反馈信息并修正信道响应的预测值，其步骤包括：利用信道响应的预测值对导频子载波数据位置的接受数据进行均衡，得到均衡后的数据；对均衡后的数据进行判决，将其映射到多进制正交幅度调制（M-QAM）星座图响应的星座点上，得到判决值；将判决值当做新的导频信息，利用导频子载波数据位置的接收数据进行信道估计，得到信道响应的参考值；将信道响应参考值当做反馈信息，对先前得到的信道响应预测值进行修正，得到导频子载波数据位置的信道响应。其中，所述对先前得到的信道响应预测值进行修正而采用的修正方法为：其中，表示所述导频子载波数据位置的信道响应，表示所述信道响应的参考值，G表示修正因子，且G∈(0，1)。其中，所述利用导频子载波的信道响应对接收数据进行均衡和判决，得到导频子载波信道响应的误差参数，其步骤包括：划分插值单元，每个插值单元包含所有子载波和Nsymb个OFDM符号；在插值单元内，利用导频子载波上已估计的信道响应对接收数据进行均衡，得到均衡值；将均衡值映射到多进制正交幅度调制（M-QAM）星座图相应的星座点上，得到判决值；计算判决值与均衡值之间的欧氏距离：其中，表示均衡值，表示判决值；将插值单元内的每个导频子载波对应的欧氏距离进行累加求和：所得结果表示该导频子载波信道响应的误差参数。其中，所述进行频率方向的插值为通过如下计算公式得到的待插值位置的信道响应：其中，c0、c1、c2、c3分别表示4个相邻导频子载波的插值系数，分别表示4个相邻导频子载波的信道响应，表示待插值数据子载波的信道响应，l表示待插值数据载波与相邻导频子载波的距离，l的取值范围是：0<l<L。其中，所述插值系数c为误差权重ω和距离权重g之乘积；所述误差权重ω的计算公式如下：其中，表示误差参数归一化的结果，Nin表示插值时参考的导频子载波个数；所述距离权重g根据待插值位置与导频子载波的距离求得，计算公式如下：其中，g0、g1、g2、g3分别表示4个相邻导频子载波的距离权重，L表示导频子载波的间隔，λ=l/L。（三）有益效果本专利技术至少具有如下的有益效果：1、本专利技术是一种用于OFDM系统的快变信道估计方法。该方法考虑了OFDM符号在时间上的相关性，通过前向预测的方法获得待估计的信道响应并进行修正，在保证信道估计精度的同时实现了对时变信道的有效跟踪。2、本专利技术中，在频率方向上进行插值处理，由于不同导频子载波信道响应的估计误差不一样，该方法考虑了估计误差不均衡的特点，在插值时通过二重加权的方式赋予导频子载波不同的插值系数，大大减轻了误差扩散造成的影响，提高了信道估计的准确度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。附图1是本专利技术一个实施例提供的一种基于二重加权的OFDM系统快变信道估计方法的流程图；图2是本专利技术一个较佳实施例提供的一种基于二重加权的OFDM系统快变信道估计方法的流程图；图3是本专利技术实施例提供的一种导频结构示意图；图4是本专利技术实施例中时间方向信道估计的示意图；图5是本专利技术实施例中频率方向信道估计的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于二重加权的OFDM系统快变信道估计方法，其特征在于，该方法包括：从系统的接收数据中提取导频信号，估计导频位置的信道响应；对每个导频子载波，通过前向预测得到其数据位置信道响应的预测值；利用信道响应的预测值对接收数据进行均衡和判决，得到反馈信息并修正信道响应的预测值，从而得到整个导频子载波的信道响应；利用每个导频子载波的信道响应对接收数据进行均衡和判决，得到每个导频子载波信道响应的误差参数；根据误差参数计算每个导频子载波的插值系数，进行频率方向的插值，从而得到系统的信道响应。

【技术特征摘要】
1.一种基于二重加权的OFDM系统快变信道估计方法，其特征在于，该方法包括：从系统的接收数据中提取导频信号，估计导频位置的信道响应；对每个导频子载波，通过前向预测得到其数据位置信道响应的预测值；利用信道响应的预测值对接收数据进行均衡和判决，得到反馈信息并修正信道响应的预测值，从而得到整个导频子载波的信道响应；利用每个导频子载波的信道响应对接收数据进行均衡和判决，得到每个导频子载波信道响应的误差参数；根据误差参数计算每个导频子载波的插值系数，进行频率方向的插值，从而得到系统的信道响应；所述利用信道响应的预测值对接收数据进行均衡和判决，得到反馈信息并修正信道响应的预测值，其步骤包括：利用信道响应的预测值对导频子载波数据位置的接收数据进行均衡，得到均衡后的数据；对均衡后的数据进行判决，将其映射到多进制正交幅度调制(M-QAM)星座图相应的星座点上，得到判决值；将判决值当做新的导频信息，利用导频子载波数据位置的接收数据进行信道估计，得到信道响应的参考值；将信道响应参考值当做反馈信息，对先前得到的信道响应预测值进行修正，得到导频子载波数据位置的信道响应。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对每个导频子载波，通过前向预测得到其数据位置信道响应的预测值由下式表示：其中，表示第m个导频子载波、第i个OFDM符号信道响应的预测值，mL表示导频子载波的索引，L表示导频子载波的间隔，分别表示前N个OFDM符号已估计的信道响应，f预测(·)表示预测函数；其中，f预测(·)表示最小二乘线性预测，计算公式如下：其中，式中各参数：3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对先前...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔琪楣，陈保豪，杨帆，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11