一种L频段数字航空通信系统信道估计方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种L频段数字航空通信系统信道估计方法及系统，包括以下步骤；步骤S1、射频器接收端接收导频数据和发射端发射的导频符号；步骤S2、根据射频接收器接收导频数据和射频发射器发射的导频符号，对导频位置的信道频响进行计算，得到导频位置的信道频响值；步骤S3、对导频位置的信道频响值进行IDFT变换得到导频位置的信道的时域信号的数据；步骤S4、对变换的数据进行滤波处理；步骤S5、对滤波后的数据进行DFT变换；步骤S6、利用距离插值算法计算数据位置的信道频响，有效的减少了信道中的噪音，提高信道估计准确度，降低系统误码率。

A channel estimation method and system for L-band digital aeronautical communication system

【技术实现步骤摘要】
一种L频段数字航空通信系统信道估计方法及系统
本专利技术涉及民用航空通信，具体涉及一种L频段数字航空通信系统信道估计方法及系统。
技术介绍
由于民航地空通信易遭受因散射效应带来的多径干扰，而且飞机在不同状态下所遭受的干扰环境有很大差异。其中，常见的场景有：航行场景(ENR)、起飞/降落场景(TMA)和停泊场景(APT)。在航行场景下，地空通信设备之间的多普勒偏移最大可达1250Hz；在起飞/降落场景下，地空通信信号的散射路径多达7条；在停泊场景下，地空通信信号没有主径，均为散射信号，其通信环境最为复杂。因此要对地空通信信道进行信道估计才能保证通信的有效性。由于L-DACS1采用OFDM传输体制，而航空通信面临的无线信道环境又很复杂，因此需对无线传输信道进行信道估计。现有技术中的信道估计的常用方法为最小二乘方法(LS)、最小均方误差方法(MMSE)。最小二乘方法(LS)，因其原理简单、易于实现，是最被广泛应用于工程中的方法，但是线性插值方法带来额外噪声，导致估计效果较差。最小均方误差方法(MMSE)，因涉及到大量的矩阵运算，实现复杂度较高。
技术实现思路
本专利技术先对导频位置的信道频响进行滤波处理，再利用距离插值算法对数据位置的信道频响进行估计，目的在于提供一种L频段数字航空通信系统信道估计方法及系统，解决信道估计准确度不高，系统误码率高的问题。本专利技术通过下述技术方案实现：一种L频段数字航空通信系统信道估计方法，包括以下步骤；步骤S1、射频接收器接收导频数据和射频发射器发射的导频符号；步骤S2、根据射频接收器接收导频数据和射频发射器发射的导频符号，对导频位置的信道频响进行计算，得到导频位置的信道频响值；计算公式为：Hp＝Yp/Xp(1)其中Yp为射频器接收端接收到的导频数据，Xp为射频器发射端发射的导频符号；步骤S3、对导频位置的信道频响值进行IDFT变换得到导频位置的信道时域响应hp，IDFT变换为现有技术；步骤S4、对变换的数据进行滤波处理；由于信道的时域冲激响应小于循环前缀的长度，而其余的均为噪声，因此可以将最大循环长度之后的值置为最小值；length(cp)为循环前缀的长度，L-DACS1中的循环前缀长度为11；步骤S5、对滤波后的数据进行DFT变换；将滤波后的结果变换到频域步骤S6、利用距离插值算法计算数据位置的信道频响。进一步的，步骤S1中所述的导频符号是根据协议约定的，L-DACS1的协议规范中专门定义的导频符号的分布和数值。进一步的，所述步骤S6具体包括；S61、根据导频符号对应的位置和一帧数据中数据符号的位置，计算当前数据位置到附近的导频位置的导频距离；导频距离的计算公式为：其中，数据位置坐标为(a0,b0)，导频的位置坐标为(a[k],b[k]),k＝1,2,3,…。进一步的，L-DACS1的帧结构是固定的，导频位置也是固定的。S62、当导频距离小于导频距离门限时，将记录该导频位置处的信道频响和导频距离；S64、根据滤波处理后并经DFT变换后的信道频响和导频距离计算当前数据位置的信道频响。距离插值的计算公式为；其中为第i个数据位置的信道频响估计值，wp[k]为参与计算的导频位置信道频响的权重系数，为导频位置的信道频响，K为参与计算的导频位置信道频响个数；权重系数wp[k]的计算公式为：d[k]为导频距离。进一步的，所述步骤S62中所述导频距离门限设置为10。进一步的，所述步骤S62具体包括；一种L频段数字航空通信系统信道估计系统，包括射频单元、预处理单元、滤波单元、主控单元和统计评估单元；所述射频单元，用于接收导频数据和发射导频符号；所述预处理单元，根据对所述射频单元的导频数据和导频符号对导频位置的信道频响进行计算后得到导频位置的信道频响值并对导频位置的信道频响值进行IDFT变换得到导频位置的信道时域响应的预处理单元；所述滤波单元，用于对经过所述预处理单元后的时域响应进行滤除信道噪声滤波单元；所述主控单元，用于对所述滤波单元滤波后的数据进行DFT变换得到频域信号并利用距离插值算法计算数据位置的信道频响的主控单元；所述统计评估单元，统计所述主控单元的数据，根据统计的数据进行对信道的评估。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本专利技术公开的一种L频段数字航空通信系统信道估计方法及系统，先对导频位置的信道频响进行滤波处理，再利用距离插值算法对数据位置的信道频响进行估计，减少了信道中的噪音，提高信道估计准确度，从而降低系统误码率。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术的流程示意图；图2为本专利技术步骤S6的详细流程示意图；图3为本专利技术系统的结构示意图；图4为本专利技术步骤S1的导频分布示意图；图5为本专利技术中步骤S6的导频距离示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例如图1至4所示，一种L频段数字航空通信系统信道估计方法，本方案应用于L-DACS1(L频段数字航空通信系统1)的地面接收设备中；详细步骤包括：步骤S1、射频接收端的导频数据Yp和射频发射端的导频符号Xp；步骤S2、对导频处的信道频响进行计算，得到导频处的信道频响值，计算公式为；Hp＝Yp/Xp(1)这里的导频符合是由L-DACS1协议规定的，其数值和位置为已知值，如图4所示；在理想情况下，接收到的导频符号与发射的导频符号相等，即Hp＝1；步骤S3、利用IDFT(反离散傅里叶变换)变换将上述信道频响值变换到时域hp；步骤S4、对变换后的hp做滤波处理，其中；由于信道的时域冲激响应小于循环前缀的长度，而其余的均为噪声，因此可以将最大循环长度之后的值置为最小值，length(cp)为循环前缀的长度，L-DACS1中的循环前缀长度为11；步骤S5：利用DFT(离散傅里叶变换)变换将上述滤波处理结果变换到频域步骤S6：利用距离插值算法，对数据位置的信道频响进行估计；该方法首先根据当前数据位置计算小于等于门限的导频位置并记录对应的信道频响，然后根据导频距离和信道频响计算当前数据位置的信道频响；由于L-DACS1的帧结构是固定的，导频位置也是固定的。当计算数据位置的信道参数时，导频符号的位置到当前数据位置的时域距离的平方与频域距离的平方之和，再开方的结果记为导频距离；只有小于导频距离门限的导频符号才会参与当前数据位置信道参数计算，本方案将门限设为10；如图5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种L频段数字航空通信系统信道估计方法，其特征在于，包括以下步骤；/n步骤S1、射频器接收端接收导频数据Y

【技术特征摘要】
1.一种L频段数字航空通信系统信道估计方法，其特征在于，包括以下步骤；
步骤S1、射频器接收端接收导频数据Yp和发射端发射导频符号Xp；
步骤S2、射频器接收端接收导频数据Yp和发射端发射导频符号Xp，对导频位置的信道频响进行计算，得到导频位置的信道频响值，计算公式为：
Hp＝Yp/Xp(1)
其中Hp导频位置的信道频响值；
步骤S3、对导频位置的信道频响值进行IDFT变换，得到导频位置的信道时域响应hp；
步骤S4、对时域响应hp进行滤波处理；
步骤S5、对滤波后的数据进行DFT变换得到频域
步骤S6、利用距离插值算法计算数据位置的信道频响。


2.根据权利要求1所述一种L频段数字航空通信系统信道估计方法，其特征在于，步骤S1中所述的导频符号是根据协议约定的，L-DACS1的协议规范中专门定义的导频符号的分布和数值。


3.根据权利要求1所述的一种L频段数字航空通信系统信道估计方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括；
S61、根据导频符号对应的位置和一帧数据中数据符号的位置，计算当前数据位置到附近的导频位置的导频距离；导频距离计算公式为：



其中，数据的位置坐标为(a0,b0)，导频的位置坐标为(a[k],b[k]),k＝1,2,3,…；
S62、当计算后的导频距离小于导频距离门限时，将记...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚元飞，陈立强，
申请(专利权)人：成都天奥信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51