一种信道估计方法及应用该方法OFDM系统技术方案

本发明专利技术公开了一种信道估计方法及应用该方法OFDM系统。该方法中，在发送端，采用时域扩充结构，即发送端快速傅里叶逆变换之后的OFDM符号在时域上重复若干遍；在接收端，数据进行傅里叶变换之后，一组时域扩充的OFDM符号相同位置的数据进行平均作为此组OFDM符号的接收信号，提取其导频进行信道估计，将一个接收信号中所有导频的均值作为整个信号的信道估计值，通过数据重复提高导频的可靠性。本发明专利技术提出的信道估计方法在低信噪比情况下能够获得更好的信道估计性能，并且具有较低的硬件复杂度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信行业信道估计方法
，尤其涉及一种信道估计方法及应用该方法的OFDM系统。
技术介绍
电力线通信(Power Line Communication)系统是指建立在电力输送网络基础上，实现电力线网络各节点之间以及与其他通信网络间通信的系统。电力线通信属于有线信道通信，利用电力线网络作为传输媒介，无需另架通信线路，通信成本低且不占用通信频段。电力线在建筑物中处处可达，特别适合室内通信，但是电力线不是为通信而设计的，电力线信道上噪声大、干扰强、负载阻抗变化剧烈、存在严重的频率选择性衰落。随着数据通信技术的发展，电力线通信逐渐成为可能。电力线通信目前主要采用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,简称 0FDM)技术,OFDM技术采用多载波调制(MCM)，把数据分成若干个并行数据流，再调制到相互正交的子载波上进行并行传输。并行方式传输多个符号可以相应增加码的持续时间，减小衰落环境带来的码间干扰。OFDM技术具有很好的抗频率选择性衰落的特点，且信道容量大，非常适合电力线通信。但是由于电力线信道噪声大，传统的OFDM结构不能满足性能需要，时域扩充结构可以提高导频的可靠性，用于低压电力线通信OFDM系统可以提高系统的性能。同时需要采取有效的信道估计方法对接收信号的信道响应进行估计。信道估计是OFDM系统中均衡和解调的基础，信道估计可以分成两类:非盲估计和盲估计。基于导频的非盲估计由于良好的性能被广泛的应用在OFDM通信系统。基于导频的信道估计算法的流程是:在发送端数据子载波中插入导频子载波，接收端利用已知导频恢复出导频位置的信道响应，再通过某种算法利用导频信道响应估计出数据位置处的信道响应，进而进行均衡和解调。在基于导频的信道估计中，最小均方误差(MMSE，Minimum MeanSquare Error)是最优准则,MMSE算法对载波间干扰和高斯白噪都有很好的抑制作用,但其缺点是算法的复杂度太高，并随着抽样点增多呈指数增长。在此基础上出现了低阶线性最小均方误差(LinearMMSE，简称LMMSE)方法，避免了矩阵求逆，在降低复杂度的同时其信道估计性能与丽SE接近。在实现本专利技术的过程中，申请人发现现有技术OFDM系统的信道估计方法存在如下技术缺陷:在信道中由于噪声和干扰的影响导致信号的信噪比很低的情况下，信道估计值准确性差，从而导致后续信号处理中用信道估计值进行相位补偿的效果不理想。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题为解决上述的一个或多个问题，本专利技术提供了一种信道估计方法及应用该方法的OFDM系统，以提高信道估计值准确性。( 二 )技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种信道估计方法，该方法包括发送端的流程和接收端的流程。在发送端:形成OFDM符号，OFDM符号中包括数据和导频；对OFDM符号进行时域扩充，T+1个相同的OFDM符号形成一组OFDM时域扩充符号，其中，T大于等于I ;将OFDM时域扩充信号进行数模转换后，送入通信线路中进行传输。在接收端:将从通信线路中获取的模拟信号解调出OFDM符号的数据和导频，将一组时域扩充OFDM符号中T+1个相同的OFDM符号所有相同位置的数据求均值，时域上的T+1个OFDM符号转化为I个OFDM符号；将该OFDM符号中所有导频数据求均值作为该OFDM符号的信道估计值。根据本专利技术的再一个方面，还提供了一种OFDM系统。该系统包括一调制装置和一解调装置。其中，调制装置，用于形成OFDM符号，OFDM符号中包括数据和导频；对OFDM符号进行时域扩充，T+1个相同的OFDM符号形成一组OFDM时域扩充符号,其中，T大于等于I JfOFDM时域扩充信号进行数模转换后，送入通信线路中进行传输。解调装置，用于将从通信线路中获取的模拟信号解调出OFDM符号的数据和导频，将一组时域扩充OFDM符号中T+1个相同的OFDM符号所有相同位置的数据求均值，时域上的T+1个OFDM符号转化为I个OFDM符号；将该OFDM符号中所有导频数据求均值作为该OFDM符号的信道估计值。(三)有益效果本专利技术信道估计方法及应用该方法OFDM系统具有以下有益效果:(I)本专利技术的信道估计方法中，采用时域扩充结构，即发送端IFFT之后的OFDM符号在时域上重复若干遍，通过数据重复提高导频的可靠性，从而能够在低信噪比情况下获得更好的信道估计性能，明显降低误码率；(2)从应用该方法的流程上来看，只是将OFDM符号重复若干遍而后在信道中传输即可，不需要增加相应的硬件处理设备，因此应用该方法的OFDM系统不需要对现有的硬件做太大的改进，具有较低的硬件复杂度。附图说明图1为本专利技术实施例信道估计方法的流程图；图2为本专利技术实施例信道估计方法中进行时域扩充后的OFDM符号的示意图；图3为在信噪比从-1OdB到_4dB的情况下，本专利技术信道估计方法与经典LMMSE方法的比特错误概率性能比较图。具体实施例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，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于所述值。在本专利技术的一个示例性实施例中，提供了一种信道估计方法。图1为本专利技术实施例信道估计方法的流程图。如图1所示，本实施例包括以下步骤:步骤100，在频域每隔NF个有效数据插入一个导频，使OFDM符号由有效数据和导频组成；本步骤中，NF称为导频间隔，按照一般的OFDM系统的设置规则，NF可以取3、5或7。步骤101，对由有效数据和导频组成的OFDM符号进行快速傅里叶逆变换(IFFT变换)；需要说明的，此处应用的快速傅里叶逆变换，而如果不考虑算法的复杂度来讲，应用普通的傅里叶逆变换也可以达到相同的目的。本步骤中，OFDM符号经过IFFT变换后的表达式为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信道估计方法，其特征在于，包括：在发送端：形成OFDM符号，所述OFDM符号中包括数据和导频；对所述OFDM符号进行时域扩充，T+1个相同的OFDM符号形成一组OFDM时域扩充符号，其中，T大于等于1；将所述OFDM时域扩充信号进行数模转换后，送入通信线路中进行传输；在接收端：将从通信线路中获取的模拟信号解调出所述OFDM符号的数据和导频，将一组时域扩充OFDM符号中T+1个相同的OFDM符号所有相同位置的数据求均值，时域上的T+1个OFDM符号转化为1个OFDM符号；将该OFDM符号中所有导频数据求均值作为该OFDM符号的信道估计值。

【技术特征摘要】
1.一种信道估计方法，其特征在于，包括: 在发送端:形成OFDM符号，所述OFDM符号中包括数据和导频；对所述OFDM符号进行时域扩充，T+1个相同的OFDM符号形成一组OFDM时域扩充符号，其中，T大于等于I ;将所述OFDM时域扩充信号进行数模转换后，送入通信线路中进行传输； 在接收端:将从通信线路中获取的模拟信号解调出所述OFDM符号的数据和导频，将一组时域扩充OFDM符号中T+1个相同的OFDM符号所有相同位置的数据求均值，时域上的T+1个OFDM符号转化为I个OFDM符号；将该OFDM符号中所有导频数据求均值作为该OFDM符号的信道估计值。2.根据权利要求1所述的信道估计方法，其特征在于，所述对OFDM符号都进行时域扩充的步骤中，所述T介于I至17之间。3.根据权利要求2所述的信道估计方法，其特征在于，所述T= 4、5或6。4.根据权利要求1所述的信道估计方法，其特征在于，所述在接收端，将一组时域扩充OFDM符号中所有相同位置的数据求均值的步骤中，通过以下公式计算所述均值:R{k) = j^Y{k,t)/{T + \), -O/ 其中，所述R(k)为所述转化后的I个OFDM符号中第k个数据，所述Y(k，i)为所述T+1个OFDM符号中的第i个OFDM符号的第k个数据。5.根据权利要求4所述的信道估计方法，其特征在于，所述在接收端，将接收信号中所有导频数据求均值作为该OFDM符号的信道估计值的步骤中，按照以下公式计算该OFDM符号的信道估计值:6.根据权利要求1所述的信道估计方法，其特征在于， 在发送端，所述形成OFDM符号的步骤包括:在频域上，每隔NF个数据插入一个导频；对插入导频的数据进行傅里叶逆变换，将频域数据变换为时域数据，在所述时域数据前加入循环前缀，形成OFDM符...

【专利技术属性】
技术研发人员：黑勇，赵慧冬，乔树山，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：