用于移动正交频分复用系统的信道估计方法及其估计装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于移动正交频分复用系统的信道估计方法及其估计装置。该方法包括：(1)向发送信号中每一子帧的数据符号中等间隔插入导频符号，形成块状导频结构；(2)建立系统传输模型；(3)先建立状态空间模型，再获取状态预测方程和状态更新方程；(4)计算频域信道响应矩阵，最后判断是否完成一个子帧的信道估计，是则继续执行下一个子帧的信道估计，否则进行步骤(1)，并直至完成所有子帧的信道估计。本发明专利技术解决非线性信道状态空间模型问题，消除高速环境下由于温湿度和风力大小等因素产生的测量误差，抑制滤波器发散，增强系统稳定性，提高信道估计精度，保障OFDM系统通信质量，实时响应数据通信请求。

【技术实现步骤摘要】
用于移动正交频分复用系统的信道估计方法及其估计装置
本专利技术涉及无线通信领域的一种信道估计方法，尤其涉及一种用于移动正交频分复用系统的信道估计方法，还涉及应用该方法的一种用于移动正交频分复用系统的信道估计装置。
技术介绍
随着高速铁路的快速发展、无人驾驶汽车和无人驾驶飞机的逐渐深入研究，以及用户对移动通信需求的提高，高速数据通信服务也成为人们日常生活中不可或缺的一部分。在高速移动环境下，由于在多径效应和多普勒效应的共同作用下，高速环境下的无线信道将呈现出频域选择性衰落和快时变特性。在低速场景下，正交频分复用(OFDM)子载波间基本正交，载波间的干扰可以忽略。然而在高速移动环境下，载波间正交性被破坏，给移动通信带来十分严重的子载波间干扰(ICI)，给系统的信道估计和解调带来严重干扰。而以上特性都将对基于OFDM的通信系统产生一定的负面影响，因此高速环境下的信道特性也给通信技术提出了一定的挑战。综上所述，信道估计部分作为OFDM通信系统接收机的重要环节，直接决定了整个系统的通信质量。由于在高速移动环境下，通信信道是时变且复杂的。这些问题影本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于移动正交频分复用系统的信道估计方法，其特征在于，其包括以下步骤：/n(1)向发送信号中每一子帧的数据符号中等间隔插入导频符号，形成块状导频结构；其中，所述发送信号包括多个子帧，每个子帧包括多个数据符号；/n(2)根据所述块状导频结构中符号块上信道的频域信道响应矩阵、子载波符号的向量集合、信道的加性复高斯白噪声，建立子载波接收到的频域符号向量的系统传输模型一；/n根据所述系统传输模型一，利用基扩展模型拟合信道冲激响应，建立由测量矩阵和基向量系数集合构成的系统传输模型二；/n(3)根据相邻两个符号间的基系数的相关矩阵、信道转移过程噪声以及所述系统传输模型二，建立状态空间模型；/n先生成...

【技术特征摘要】
1.一种用于移动正交频分复用系统的信道估计方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)向发送信号中每一子帧的数据符号中等间隔插入导频符号，形成块状导频结构；其中，所述发送信号包括多个子帧，每个子帧包括多个数据符号；
(2)根据所述块状导频结构中符号块上信道的频域信道响应矩阵、子载波符号的向量集合、信道的加性复高斯白噪声，建立子载波接收到的频域符号向量的系统传输模型一；
根据所述系统传输模型一，利用基扩展模型拟合信道冲激响应，建立由测量矩阵和基向量系数集合构成的系统传输模型二；
(3)根据相邻两个符号间的基系数的相关矩阵、信道转移过程噪声以及所述系统传输模型二，建立状态空间模型；
先生成无迹卡尔曼滤波的sigma点值，再通过一个比例系数调整sigma点与均值的距离，然后将sigma点值带入所述状态空间模型中，最后通过UT变换获取sigma点的预测值的均值、协方差矩阵，以生成状态预测方程；
先在获取sigma点的预测值后，进行状态更新，并再次对sigma点值进行UT变换，再将sigma点带入测量方程中，然后对所述测量方程的测量值加权求和，计算出所述测量值的均值、协方差矩阵以及互协方差矩阵，再然后计算增益、后验估计值以及所述预测值的协方差矩阵，最后修正系统噪声以及所述预测值的协方差矩阵的初始值，获取状态更新方程，并根据所述状态更新方程输出下一个符号估计点的后验估计值；
(4)根据更新方程获取的后验估计值点，先计算符号的信道冲激响应，再根据所述信道冲激响应，计算符号时间信道的冲激响应矩阵，然后计算所述频域信道响应矩阵，最后判断是否完成一个子帧的信道估计，是则继续执行下一个子帧的信道估计，否则进行步骤(1)，并直至完成所有子帧的信道估计。


2.如权利要求1所述的用于移动正交频分复用系统的信道估计方法，其特征在于，所述系统传输模型一为：
yi＝Hisi+zi
式中，yi表示第i个符号块上N个子载波接收到的频域符号向量，yi＝[yi(0),...,yi(N-1)]T，式[·]T表示矩阵的转置；Hi为表示第i个符号块上信道的频域信道响应矩阵，Hi＝FGiFH，F表示傅里叶变换矩阵，矩阵表示第i个符号时间信道的冲激响应矩阵，每一行是由第i个符号时间上信道冲激响应第l个个抽头上的第k个采样点hi(k,l)组成的具有循环Toeplitz矩阵形式的行向量，FH表示傅里叶逆变换矩阵；si为所述子载波符号的向量集合，si＝[si(0),...,si(n),...,si(N-1)]T，si(n)表示发送第i个符号上的第n个子载波符号；zi表示所述加性复高斯白噪声。


3.如权利要求2所述的用于移动正交频分复用系统的信道估计方法，其特征在于，所述系统传输模型二为：
yi＝Dici+zi
式中，ci为第i个符号压缩基的基系数向量，第i个数据符号上第l个抽头压缩基的基系数向量其中Q表示压缩基向量维度；Di为测量矩阵,存在以下关系：其中表示发送的时域符号序列，存在以下关系：对频域符号进行傅里叶逆变换得到Si＝FHsi，向量IL表示L×L维单位矩阵，表示kronecker积；基向量存在以下关系：其中p表示过采样因子，q表示0～Q的整数，采样点


4.如权利要求3所述的用于移动正交频分复用系统的信道估计方法，其特征在于，所述状态空间模型为：



式中，Ri表示相邻两个符号间的基系数的相关矩阵；vi表示信道转移过程噪声，且协方差矩阵


5.如权利要求3所述的用于移动正交频分复用系统的信道估计方法，其特征在于，定义所述数据符号为所述状态空间模型为：



式中，Ri表示相邻两个符号间的基系数的相关矩阵；vi表示信道转移过程噪声，ψ(ci)表示一非线性函数，且ψ(ci)＝Ff(ci)B。


6.如权利要求5所述的用于移动正交频分复用系统的信道估计方法，其特征在于，所述无迹卡尔曼滤波的sigma点值的表达式为：



式中，表示第k个sigma点，ci-1表示i-1时刻后验状态变量，Pi-1为i-1时刻后验的协方差矩阵，初始值为λ为所述比例系数，存在λ＝α2(k+β)-k，α为修正因子并用于调整sigma点与均值的距离，β为自由参数；
所述预测值的均值、协方差矩阵的表达式为：



式中，和为加权系数，满足：



其中，c...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红伟，戚晓东，谢国豪，崔逊龙，张旭，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34