專利名稱：一種用于四相調(diào)制系統(tǒng)的信道估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字通信領(lǐng)域，具體涉及一種用于四相調(diào)制OFDM系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法。
背景技術(shù)：
在正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)系統(tǒng)中，信道 估計(jì)的準(zhǔn)確度直接影響頻域信號(hào)的均衡效果，進(jìn)而影響整個(gè)OFDM系統(tǒng)的性能。傳統(tǒng)的 OFDM系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法包括非盲信道估計(jì)方法和盲信道估計(jì)方法兩種。非盲信道估 計(jì)方法通常釆用插入訓(xùn)練序列或者插入導(dǎo)頻的方式來進(jìn)行信道估計(jì)。這種方法增加了冗余 信息，降低了系統(tǒng)傳輸效率，但是可以實(shí)時(shí)跟蹤信道變化。為了達(dá)到盡可能高的數(shù)據(jù)傳輸 效率，某些OFDM系統(tǒng)并沒有發(fā)送專門用于信道估計(jì)的訓(xùn)練序列和導(dǎo)頻，因此無法采用非 盲信道估計(jì)方法進(jìn)行信道估計(jì)。盲信道估計(jì)方法主要包括基于判決反饋的估計(jì)方法，這種方法無需增加冗余信息，傳 輸效率高。 一種常用的盲信道估計(jì)方法是基于判決反饋的信道估計(jì)方法。該方法將判決后 的數(shù)據(jù)進(jìn)行符號(hào)調(diào)制后反饋回信道估計(jì)器，信道估計(jì)器通過將接收數(shù)據(jù)和判決后的調(diào)制數(shù) 據(jù)之間的除法運(yùn)算去除調(diào)制信息，從而得到信道響應(yīng)估計(jì)結(jié)果。但是，這種方法由于需要 將數(shù)據(jù)進(jìn)行判決，信道估計(jì)的準(zhǔn)確度依賴于判決數(shù)據(jù)的正確性。當(dāng)某個(gè)子載波長時(shí)間處于 深衰落或者長時(shí)間受到單頻干擾的影響時(shí)，易出現(xiàn)錯(cuò)誤傳播現(xiàn)象，導(dǎo)致較大的信道估計(jì)誤 差。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種適用于時(shí)變特性不顯著的信道條件下的用于四相調(diào)制 OFDM系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法，其直接利用接收的四相調(diào)制信號(hào)分別估計(jì)信道響應(yīng)的幅度 和相位，進(jìn)而得到信道響應(yīng)估計(jì)結(jié)果。本發(fā)明的信道估計(jì)方法的技術(shù)方案如下一種用于四相調(diào)制OFDM系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法，其步驟包括a) 發(fā)送端，將二進(jìn)制序列S,(m)進(jìn)行四相調(diào)制，得到符號(hào)序列X,(";b) 將頻域符號(hào)序列X,(A:)進(jìn)行IFFT (Inverse Fast Fourier Transform,快速傅里葉逆變換)或IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform,離散傅里葉逆變換)，得到發(fā)送的時(shí)域序 列x,(n)，該時(shí)域序列、(")通過信道到達(dá)接收端，接收端接收到時(shí)域序列A("、c) 接收端，將接收到的時(shí)域序列A(")進(jìn)行FFT (Fast Fourier Transformation,快速傅 里葉變換)或DFT (Discrete Fourier Transform,離散傅里葉變換)，得到接收的頻域序列 ，；d) 計(jì)算頻域序列i;("的幅度和相位，得到幅度序列4(A:)和相位序列p(A:)。該幅度 序列即為信道響應(yīng)的幅度。e) 將相位序列p(/t)進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)，得到相位序列《()t)。f) 對(duì)相位序列g(shù)(A:)進(jìn)行相位修正，得到修正后的相位序列。該相位序列^(A)即 為信道響應(yīng)/Z的相位。進(jìn)一步，上述步驟a)中，對(duì)二進(jìn)制序列B,(w)進(jìn)行四相調(diào)制的方法如下依次將序列5,(附)中每兩個(gè)輸入比特按照四相調(diào)制星座圖映射為一個(gè)調(diào)制符號(hào)。其中， 星座圖上的四個(gè)星座點(diǎn)的幅度相同，相鄰星座點(diǎn)的相位相差;r/2，第一象限的星座點(diǎn)的相位為[o,i)之間的任意值。進(jìn)一步，上述步驟e)中，對(duì)相位序列p(A:)進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)的方法如下對(duì)相位序列p(A:) 中的每個(gè)相位值依次進(jìn)行乘4、模2;r和除4運(yùn)算，從而得到相位序列《(A)。進(jìn)一步，上述步驟f)中，對(duì)相位序列《("進(jìn)行相位修正的方法如下設(shè)置門限r(nóng)，從相位序列《(it)的第二個(gè)頻點(diǎn)開始，依次進(jìn)行如下判斷(1) 計(jì)算該頻點(diǎn)《(&)與前一個(gè)頻點(diǎn)& (fc。 -1)的相位差=《(&)-《-l);(2) 若A&r，《(&)=《(。一吾；若A"-r，+ 否則，若丄 么|A0|<r，《(&)保持不變，頻點(diǎn)序號(hào)加l,即&=^+1;(3) 重復(fù)步驟(1)和(2)，直到完成最后一個(gè)頻點(diǎn)的相位修正。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果在于1、 本發(fā)明直接利用接收的四相調(diào)制符號(hào)來進(jìn)行 道估計(jì)，無需進(jìn)行判決反饋，避 免錯(cuò)誤判決對(duì)于信道估計(jì)精度的影響。2、 將信道響應(yīng)的幅度和相位分開估計(jì)，其幅度由四相調(diào)制符號(hào)的幅度得到，其相位由相位旋轉(zhuǎn)和相位修正過程得到。3、相位旋轉(zhuǎn)和相位修正過程僅需移位、比較、相加運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)簡單，復(fù)雜度低。
圖l本發(fā)明提出的發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)框圖；圖2本發(fā)明提出的信道估計(jì)方法實(shí)施框圖；圖3本發(fā)明提出的四相調(diào)制星座圖；圖4 (a)為相位修正前的信道估計(jì)相位曲線；圖4 (b)為相位修正后的信道估計(jì)相位曲線；圖5 (a)為采用本發(fā)明給出的信道估計(jì)算法得到的信道估計(jì)的幅度曲線；圖5 (b)為采用本發(fā)明給出的信道估計(jì)算法得到的信道估計(jì)的相位曲線。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明所述的適用于時(shí)變特性不顯著的信道條件下的用于四 相調(diào)制系統(tǒng)的信道估計(jì)方法，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。如圖1所示，本發(fā)明提出在發(fā)送端，對(duì)二進(jìn)制序列^o^進(jìn)行四相調(diào)制，得到頻域符號(hào)序列Z,(先)。其中，四相調(diào)制星座圖如圖3所示，a表示第一象限的星座點(diǎn)的相位。然 后，將頻域符號(hào)序列X,Ofc)進(jìn)行IFFT或IDFT，得到發(fā)送的時(shí)域序列jc,(")。 圖2給出了本發(fā)明提出的信道估計(jì)方法實(shí)施框圖，具體描述如下1- -接收端，將接收到的時(shí)域序列K(")進(jìn)行FFT或DFT，得到接收的頻域序列i;("。2- 計(jì)算頻域序列i;("的幅度和相位，得到幅度序列4^("和相位序列^0t)。該幅度 序列即為信道響應(yīng)的幅度。3 將相位序列p(A:)進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)，得到相位序列《Ot)。其相位旋轉(zhuǎn)方法如下對(duì)相 位序列p("中的每個(gè)相位值依次進(jìn)行乘4、模2;r和除4運(yùn)算，從而得到相位序列《("。4-對(duì)相位序列《(A:)進(jìn)行相位修正，得到修正后的相位序列&(A:)。該相位序列&(A:) 即為信道響應(yīng)/f的相位。其相位修正方法如下設(shè)置門限r(nóng)，從相位序列《("的第二個(gè) 頻點(diǎn)開始，依次進(jìn)行如下判斷(1)計(jì)算該頻點(diǎn)《(&)與前一個(gè)頻點(diǎn)《— 1)的相位差=《(&)-《-1)。(2) 若A"r， = y;若A"-r， = + [否則，若 |a^|<r，《(&)保持不變，頻點(diǎn)序號(hào)加i，即a。-^+i。(3) 重復(fù)步驟(1)和(2)，直到完成最后一個(gè)頻點(diǎn)的相位修正。下面列舉個(gè)具體的實(shí)施例來說明本發(fā)明提出的信道估計(jì)方法。設(shè)OFDM系統(tǒng)的總子載 波數(shù)目為256，有效子載波數(shù)目為210。四相調(diào)制星座圖中第一象限的星座點(diǎn)相位"取為0。 二進(jìn)制序列A(w)到調(diào)制符號(hào)序列J^Ofc)的映射關(guān)系采用格雷編碼映射，如下表所示。發(fā)送 端將《(A:)進(jìn)行256點(diǎn)的IFFT，得到發(fā)送的時(shí)域序列;c,(")。該時(shí)域序列;c,(")通過高斯信 道到達(dá)接收端，接收端接收到時(shí)域序列》(")AO0A(w —l)，)，)00i10-j01j11-l接收端將時(shí)域序列;a")進(jìn)行256點(diǎn)的FFT，選取210個(gè)有效子載波上的復(fù)數(shù)值作為頻域序列K("。計(jì)算i;(w的幅度和相位得到幅度序列^^("和相位序列^(w。其中，幅度序列4/^)即為信道響應(yīng)//的幅度。將相位序列p(^)中的每個(gè)相位值依次進(jìn)行乘4、模2;r 和除4的相位旋轉(zhuǎn)操作，得到相位序列《(fc)。例如，{伊(1)，伊(2)，...,<^(10)}={-1.8568, -1.8692， -1.8815, -1.8937， -0.3317, 1.2309, -1.9302, -0.3697, -1.9544, 1.1810}，經(jīng)過相位旋轉(zhuǎn)操作后， {《(1),《(2),...，《(10)} ={1.2848， 1.2724, 1.2601, 1.2479， 1.2391, 1.2309, 1.2113， 1.2011, 1.1872, 1.1810}。然后，對(duì)相位序列《("進(jìn)行如下相位修正操作設(shè)置門限7^=2，從相位序列《("的4第二個(gè)頻點(diǎn)開始，依次進(jìn)行如下判斷(1 )計(jì)算該頻點(diǎn)《)與前一個(gè)頻點(diǎn)《-1)的相位差=《(&)-《-1)。(2) 若A"r， = 若A"-r， = 否則，若|Ae|<r，《(A:。)保持不變，頻點(diǎn)序號(hào)加l，即&=&+1。(3) 重復(fù)步驟(1)和(2)，直到完成最后一個(gè)頻點(diǎn)的相位修正。圖4所示分別為相位修正前、后的信道估計(jì)相位曲線(即相位序列《(W和&(ifc))。修正后的相位序列^("即為信道響應(yīng)/Z的相位?？梢钥吹剑辔恍拚僮飨讼辔磺€中的跳變點(diǎn)，使得相位曲線變得連續(xù)。圖5所示為在高斯信道下，信噪比為31dB，采用 本發(fā)明給出的信道估計(jì)算法得到的信道估計(jì)的幅度曲線和相位曲線?？紤]到系統(tǒng)中發(fā)端和 收端低通濾波器的影響，幅度和相位估計(jì)曲線與高斯信道的幅度和相位理論曲線近似一 致。盡管為說明目的公開了本發(fā)明的具體實(shí)施方法和附圖，其目的在于幫助理解本發(fā)明的 內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的 精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可能的。本發(fā)明不應(yīng)局限于本說明書和附圖所 公開的內(nèi)容，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍以權(quán)利要求書界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種用于四相調(diào)制OFDM系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法，其步驟包括a)發(fā)送端，將二進(jìn)制序列Bt(m)進(jìn)行四相調(diào)制，得到頻域符號(hào)序列Xi(k)；b)將頻域符號(hào)序列Xi(k)進(jìn)行快速傅里葉逆變換或離散傅里葉逆變換，得到發(fā)送的時(shí)域序列xt(n)，該時(shí)域序列xt(n)通過信道到達(dá)接收端，接收端接收到時(shí)域序列yr(n)；c)接收端將接收到的時(shí)域序列yr(n)進(jìn)行快速傅里葉變換或離散傅里葉變換，得到接收的頻域序列Yr(k)；d)計(jì)算頻域序列Yr(k)的幅度和相位，得到幅度序列AH(k)和相位序列 id="icf0001" file="A2009100896140002C1.tif" wi="10" he="4" top= "92" left = "161" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>該幅度序列AH(k)即為信道響應(yīng)H的幅度；e)將相位序列 id="icf0002" file="A2009100896140002C2.tif" wi="8" he="4" top= "111" left = "56" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)，得到相位序列θH0(k)；f)對(duì)相位序列θH0(k)進(jìn)行相位修正，得到修正后的相位序列θH(k)，該相位序列θH(k)即為信道響應(yīng)H的相位。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，上述步驟a)中，依次將序列《(附)中每兩個(gè)輸入比特按照四相調(diào)制星座圖映射為 一個(gè)調(diào)制符號(hào)。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，星座圖上的四個(gè)星座點(diǎn)的幅度相同，相鄰星座點(diǎn)的相位相差;r/2，第一象限的星座點(diǎn)的相位為[O，i)之間的任意值。
4、 如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，上述步驟e)中，對(duì)相位序列p(A:)中 的每個(gè)相位值依次進(jìn)行乘4、模2;r和除4運(yùn)算，從而得到相位序列《("。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，上述步驟f)中，設(shè)置門限r(nóng)，從相位序列《("的第二個(gè)頻點(diǎn)開始，依次進(jìn)行如下判斷1) 計(jì)算該頻點(diǎn)《(&)與前一個(gè)頻點(diǎn)《(A。 -1)的相位差A(yù)P -1);2) 若Ae^r，若AP《-r，《(^)=《(^)+1;否則，若|A^|<r，《(&)保持不變，頻點(diǎn)序號(hào)加l，即&=&+1;3) 重復(fù)步驟l)和2)，直到完成最后一個(gè)頻點(diǎn)的相位修正。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于四相調(diào)制系統(tǒng)的信道估計(jì)方法，屬于數(shù)字通信領(lǐng)域。該方法包括發(fā)送端將二進(jìn)制序列B<sub>t</sub>(m)進(jìn)行四相調(diào)制，得到頻域符號(hào)序列X<sub>t</sub>(k)，將符號(hào)序列X<sub>t</sub>(k)進(jìn)行IFFT或IDFT，得到發(fā)送的時(shí)域序列x<sub>t</sub>(n)，接收端將接收到的時(shí)域序列y<sub>r</sub>(n)進(jìn)行FFT或DFT，得到接收的頻域序列Y<sub>r</sub>(k)，計(jì)算頻域序列Y<sub>r</sub>(k)的幅度和相位，得到幅度序列A<sub>H</sub>(k)和相位序列(k)，該幅度序列A<sub>H</sub>(k)即為信道響應(yīng)H的幅度，將相位序列(k)進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)，得到相位序列θ<sup>0</sup><sub>H</sub>(k)，對(duì)相位序列θ<sup>0</sup><sub>H</sub>(k)進(jìn)行相位修正，得到修正后的相位序列θ<sub>H</sub>(k)，該相位序列θ<sub>H</sub>(k)即為信道響應(yīng)H的相位。本發(fā)明直接利用接收的四相調(diào)制符號(hào)來進(jìn)行信道估計(jì)，無需進(jìn)行判決反饋，避免錯(cuò)誤判決對(duì)于信道估計(jì)精度的影響。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101621489SQ20091008961
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者吳毅凌, 李紅濱, 趙玉萍, 瑜 韓 申請(qǐng)人:北京大學(xué);北京三梯通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司