一种应用于智慧城市中基于导频的OFDM信道估计方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种应用于智慧城市中基于导频的OFDM信道估计方法及装置。该方法包括：从OFDM系统的解调信号中抽取导频信号对应的k＝pn时的解调信号，k代表子载波序号；p为插入导频的比例，p为正整数，其取值决定于信道衰减的程度，1＜p＜1024；n代表导频序号n＝0,1,…,N/p‑1，N代表子载波数；对导频信号对应的解调信号取共轭；对取共轭后的解调信号进行自相关计算处理；将自相关计算处理后的结果，进行快速傅里叶变换；获取测量得到的信道噪声，并计算信道噪声的方差；计算快速傅里叶变换得到的结果与信道噪声方差的差值；对差值进行预设计算处理，得到信道衰减幅值的估计值。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于智慧城市中基于导频的OFDM信道估计方法及装置
本专利技术涉及智慧城市中无线通信
，特别涉及一种应用于智慧城市中基于导频的OFDM信道估计方法及装置。
技术介绍
智慧城市通过无线网络等通信方式进行连接，实现全面的感知、互联、融合、协同，是继数字城市之后信息化城市发展的高级形态。从技术发展的视角，智慧城市建设要求以无线通信技术为基础，实现全面感知、泛在互联、普适计算与融合应用。从社会发展的视角，智慧城市要求通过智能交通、无线移动通信等基础设施来实现经济、社会、环境的全面可持续发展。在智慧城市的无线通信系统中，多径效应极大地影响了通信系统的性能。由于OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分复用)系统具有对抗多径效应的优势，近年来成为了智慧城市中高速无线通信领域的研究热点。OFDM系统能够利用并行传输(以增加符号周期)和保护间隔在一定程度上消除频率选择性衰落，但是采用相关检测，仍然需要对多径信道进行准确估计和均衡。因此，信道估计是系统性能好坏的决定性因素之一。现有技术中，对OFDM系统进行信道估计的常用方法是：最小二乘估计(LeastSquares，简写为LS)。采用LS进行OFDM系统信道估计，存在的技术问题是：估计误差较大，无法满足智慧城市中对准确度要求较高场合的使用需求。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种应用于智慧城市中基于导频的OFDM信道估计方法及装置，能够有效降低噪声，提升对信道估计的准确性。一方面，本专利技术实施例提供一种应用于智慧城市中基于导频的OFDM信道估计方法，包括：从OFDM系统的解调信号中抽取导频信号对应的k＝pn时的解调信号，其中，k代表子载波序号；p为插入导频的比例，p为正整数，其取值决定于信道衰减的程度，1＜p＜1024；n代表导频序号n＝0,1,…,N/p-1，N代表子载波数；对所述导频信号对应的解调信号取共轭；对所述取共轭后的解调信号进行自相关计算处理；将所述自相关计算处理后的结果，进行快速傅里叶变换；获取测量得到的信道噪声，并计算所述信道噪声的方差；计算所述快速傅里叶变换得到的结果与所述信道噪声方差的差值；对所述差值进行预设计算处理，得到信道衰减幅值的估计值。可选的，采用以下计算公式进行所述自相关计算处理：其中，Ry(l)代表自相关运算；p为插入导频的比例，p为正整数，其取值决定于信道衰减的程度，1＜p＜1024；N代表子载波数；l代表相关窗口的大小；k代表子载波序号；代表多径信道的离散频域响应的共轭；δ(l)代表单位脉冲函数；代表高斯白噪声方差。可选的，在得到信道衰减幅值的估计值后，所述方法还包括：通过以下计算公式计算得到信道的估计值：其中，代表信道的估计值，代表信道幅值的估计值，代表最小二乘法计算得到的信道的估计值，代表最小二乘法计算得到的信道相位的估计值；N代表子载波数。可选的，所述信道噪声的方差为高斯白噪声方差将所述自相关计算处理后的结果，进行快速傅里叶变换，包括：其中，Py(ω)代表相关函数的快速傅里叶变换；p为插入导频的比例，p为正整数，其取值决定于信道衰减的程度，1＜p＜1024；代表的快速傅里叶变换；是高斯白噪声的方差；所述的快速傅里叶变换后的结果为：其中，是导频解调信号共轭的傅立叶变换；k代表傅里叶变换前的变量；ω代表傅里叶变换后的变量；代表多径信道的离散频域响应的共轭。可选的，所述对所述差值进行预设计算处理，得到信道幅值的估计值，包括：根据Nyquist采样定理可知：τL≤N/2p其中，高斯白噪声方差已知，则信道幅值的估计值为：其中，p为插入导频的比例，p为正整数，其取值决定于信道衰减的程度，1＜p＜1024；N代表子载波数；代表的共轭；τL代表最大时延；hl代表第l条径的幅值衰减系数；δ是单位脉冲函数；m指代离散化后的ω；τl代表第l条径的时延；Py(m)指代离散后的Py(ω)；是高斯白噪声的方差。另一方面，本专利技术实施例提供一种应用于智慧城市中基于导频的OFDM信道估计装置，包括：抽取单元，用于从OFDM系统的解调信号中抽取导频信号对应的k＝pn时的解调信号，其中，k代表子载波序号；p为插入导频的比例，p为正整数，其取值决定于信道衰减的程度，1＜p＜1024；n代表导频序号n＝0,1,…,N/p-1，N代表子载波数；第一计算单元，用于对所述导频信号对应的解调信号取共轭；第二计算单元，用于对所述取共轭后的解调信号进行自相关计算处理；变换单元，用于将所述自相关计算处理后的结果，进行快速傅里叶变换；获取单元，用于获取测量得到的信道噪声；第三计算单元，用于计算所述信道噪声的方差；第四计算单元，用于计算所述快速傅里叶变换得到的结果与所述信道噪声方差的差值；第五计算单元，用于对所述差值进行预设计算处理，得到信道衰减幅值的估计值。可选的，所述第二计算单元，用于采用以下计算公式进行所述自相关计算处理；其中，Ry(l)代表自相关运算；p为插入导频的比例，p为正整数，其取值决定于信道衰减的程度，1＜p＜1024；N代表子载波数；l代表相关窗口的大小；k代表子载波序号；代表多径信道的离散频域响应的共轭；δ(l)代表单位脉冲函数；代表高斯白噪声方差。可选的，所述装置还包括：第六计算单元，用于通过以下计算公式计算得到信道的估计值；其中，代表信道的估计值，代表信道幅值的估计值，代表最小二乘法计算得到的信道的估计值，代表最小二乘法计算得到的信道相位的估计值；N代表子载波数。可选的，所述信道噪声的方差为高斯白噪声方差所述变换单元，用于进行快速傅里叶变换，具体包括：其中，Py(ω)代表相关函数的快速傅里叶变换；p为插入导频的比例，p为正整数，其取值决定于信道衰减的程度，1＜p＜1024；代表的快速傅里叶变换；是高斯白噪声的方差；所述的快速傅里叶变换后的结果为：其中，是导频解调信号共轭的傅立叶变换；k代表傅里叶变换前的变量；ω代表傅里叶变换后的变量；代表多径信道的离散频域响应的共轭。可选的，所述第五计算单元，用于计算信道衰减幅值的估计值，具体包括：根据Nyquist采样定理可知：τL≤N/2p其中，高斯白噪声方差已知，则信道幅值的估计值为：其中，p为插入导频的比例，p为正整数，其取值决定于信道衰减的程度，1＜p＜1024；N代表子载波数；代表的共轭；τL代表最大时延；hl代表第l条径的幅值衰减系数；δ是单位脉冲函数；m指代离散化后的ω；τl代表第l条径的时延；Py(m)指代离散后的Py(ω)；是高斯白噪声的方差。本专利技术实施例提供的一种应用智慧城市中基于导频的OFDM信道估计方法及装置，通过从OFDM系统的解调信号中抽取导频信号对应的k＝pn时的解调信号；对导频信号对应的解调信号取共轭；对取共轭后的解调信号进行自相关计算处理；将自相关计算处理后的结果，进行快速傅里叶变换；获取测量得到的信道噪声，并计算信道噪声的方差；计算快速傅里叶变换得到的结果与信道噪声方差的差值；对差值进行预设计算处理，得到信道衰减幅值的估计值。该方法能够有效降低噪声，提升对信道估计的准确性。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于智慧城市中基于导频的OFDM信道估计方法，其特征在于，包括：从OFDM系统的解调信号中抽取导频信号对应的k＝pn时的解调信号，其中，k代表子载波序号；p为插入导频的比例，p为正整数，其取值决定于信道衰减的程度，1＜p＜1024；n代表导频序号n＝0,1,…,N/p‑1，N代表子载波数；对所述导频信号对应的解调信号取共轭；对所述取共轭后的解调信号进行自相关计算处理；将所述自相关计算处理后的结果，进行快速傅里叶变换；获取测量得到的信道噪声，并计算所述信道噪声的方差；计算所述快速傅里叶变换得到的结果与所述信道噪声方差的差值；对所述差值进行预设计算处理，得到信道衰减幅值的估计值。

【技术特征摘要】
1.一种应用于智慧城市中基于导频的OFDM信道估计方法，其特征在于，包括：从OFDM系统的解调信号中抽取导频信号对应的k＝pn时的解调信号，其中，k代表子载波序号；p为插入导频的比例，p为正整数，其取值决定于信道衰减的程度，1＜p＜1024；n代表导频序号n＝0,1,…,N/p-1，N代表子载波数；对所述导频信号对应的解调信号取共轭；对所述取共轭后的解调信号进行自相关计算处理；将所述自相关计算处理后的结果，进行快速傅里叶变换；获取测量得到的信道噪声，并计算所述信道噪声的方差；计算所述快速傅里叶变换得到的结果与所述信道噪声方差的差值；对所述差值进行预设计算处理，得到信道衰减幅值的估计值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用以下计算公式进行所述自相关计算处理：其中，Ry(l)代表自相关运算；p为插入导频的比例，p为正整数，其取值决定于信道衰减的程度，1＜p＜1024；N代表子载波数；l代表相关窗口的大小；k代表子载波序号；代表多径信道的离散频域响应的共轭；δ(l)代表单位脉冲函数；代表高斯白噪声方差。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在得到信道衰减幅值的估计值后，所述方法还包括：通过以下计算公式计算得到信道的估计值：其中，代表信道的估计值，代表信道幅值的估计值，代表最小二乘法计算得到的信道的估计值，代表最小二乘法计算得到的信道相位的估计值；N代表子载波数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道噪声的方差为高斯白噪声方差将所述自相关计算处理后的结果，进行快速傅里叶变换，包括：其中，Py(ω)代表相关函数的快速傅里叶变换；p为插入导频的比例，p为正整数，其取值决定于信道衰减的程度，1＜p＜1024；代表的快速傅里叶变换；是高斯白噪声的方差；所述的快速傅里叶变换后的结果为：其中，是导频解调信号共轭的傅立叶变换；k代表傅里叶变换前的变量；ω代表傅里叶变换后的变量；代表多径信道的离散频域响应的共轭。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述差值进行预设计算处理，得到信道幅值的估计值，包括：根据Nyquist采样定理可知：τL≤N/2p其中，高斯白噪声方差已知，则信道幅值的估计值为：其中，p为插入导频的比例，p为正整数，其取值决定于信道衰减的程度，1＜p＜1024；N代表子载波数；代表的共轭；τL代表最大时延；hl代表第l条径的幅值衰减系数；δ是单位脉冲函数；m指代离散化后的ω；τl代表第l条径的时延；Py(m)指代离散后的Py(ω)；是高斯白噪声的方差。6.一种应用于智慧城市中基于导频的OFDM信道估计装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新，秦升平，马艳波，郭强，刘位龙，刘培德，
申请(专利权)人：山东财经大学，
类型：发明
国别省市：山东,37