專(zhuān)利名稱(chēng)：Ofdm系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號(hào)的設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號(hào)的設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)是一種多載波調(diào)制技術(shù)。在OFDM系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)被分配到多個(gè)帶寬很小且正交的子載波上同時(shí)并行傳送，每個(gè)子載波上傳送的數(shù)據(jù)量都很小，且可使用不同的調(diào)制方式。OFDM技術(shù)能夠有效減小由于信道時(shí)間色散引起的符號(hào)間干擾。由于每個(gè)子載波帶寬都很小，遠(yuǎn)小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子載波上的頻率響應(yīng)是平坦的，這樣就大大降低了接收均衡器的復(fù)雜度。OFDM技術(shù)目前已經(jīng)被廣泛用于各種寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)，如IEEE802. 11系列標(biāo)準(zhǔn)，IEEE 802. 16系列標(biāo)準(zhǔn)，3GPP LTE標(biāo)準(zhǔn)等。在無(wú)線通信系統(tǒng)中，發(fā)送端的自適應(yīng)編碼調(diào)制，接收端的相干檢測(cè)和譯碼都需要知道收發(fā)天線間的信道信息，因此信道估計(jì)成為無(wú)線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。為了獲得無(wú)線信道的頻率響應(yīng)，最常用的方法是導(dǎo)頻輔助的信道估計(jì)算法，即利用導(dǎo)頻信號(hào)對(duì)信道在時(shí)頻空間的不同點(diǎn)上進(jìn)行采樣，然后再采用插值濾波得到整個(gè)信道的頻率響應(yīng)值完成信道估計(jì)。因此，為了獲得最優(yōu)的信道估計(jì)性能，導(dǎo)頻設(shè)計(jì)就變得至關(guān)重要，導(dǎo)頻的時(shí)頻域間隔和導(dǎo)頻位置都成為影響整個(gè)系統(tǒng)性能的重要因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號(hào)的設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)，基于本發(fā)明，可以使收發(fā)端能更好地跟蹤信道函數(shù)，更好地適應(yīng)信道特性，從而提高系統(tǒng)吞吐量。一方面，本發(fā)明公開(kāi)了一種OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號(hào)的設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟相干時(shí)間和相關(guān)帶寬計(jì)算步驟，確定OFDM系統(tǒng)的無(wú)線信道模型，計(jì)算該無(wú)線信道模型的相干時(shí)間和相關(guān)帶寬；時(shí)頻域密度確定步驟，確定表征所述導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)、頻域密度的時(shí)、頻域間隔；其中，導(dǎo)頻信號(hào)頻域間隔小于所述相關(guān)帶寬，導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)域間隔小于所述相干時(shí)間； 時(shí)、頻域?qū)ьl信號(hào)數(shù)量確定步驟，根據(jù)所述導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)域間隔，確定幀結(jié)構(gòu)內(nèi)時(shí)域?qū)ьl信號(hào)數(shù)量為m個(gè)；根據(jù)所述導(dǎo)頻信號(hào)頻域間隔，確定幀結(jié)構(gòu)內(nèi)的頻域?qū)ьl信號(hào)數(shù)量為η個(gè)；其中，m和η為自然數(shù)；一維時(shí)域?qū)ьl位置組合確定步驟，將時(shí)域上的第一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)設(shè)置在第一個(gè)OFDM符號(hào)，將其余(m-1)個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)均勻地分布在整個(gè)時(shí)域內(nèi)，列舉出所有可能的一維時(shí)域?qū)ьl位置組合；一維頻域?qū)ьl位置組合確定步驟，在頻域上列舉所有滿足所述導(dǎo)頻信號(hào)頻域間隔要求的一維頻域?qū)ьl位置組合，要求η個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)均勻分布在整個(gè)頻域內(nèi)；二維導(dǎo)頻圖樣確定步驟，基于所述一維時(shí)域?qū)ьl位置組合和一維頻域?qū)ьl位置組合，通過(guò)窮舉法，確定排列組合而成的所有二維導(dǎo)頻圖樣；信道估計(jì)步驟，對(duì)于每一個(gè)二維導(dǎo)頻圖樣，基于二維維納濾波器作信道估計(jì)；最優(yōu)導(dǎo)頻圖樣確定步驟，對(duì)于排列組合而成的所有二維導(dǎo)頻圖樣，計(jì)算每一個(gè)二維導(dǎo)頻圖樣的信道估計(jì)值與實(shí)際信道的均方誤差；將均方差最小的導(dǎo)頻圖樣確定為最優(yōu)導(dǎo)頻圖樣。
上述OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號(hào)的設(shè)計(jì)方法中，所述相干時(shí)間和相關(guān)帶寬計(jì)算步驟中， 所述相干時(shí)間為最大多普勒頻移的倒數(shù)，所述相關(guān)帶寬為最大多徑時(shí)延的倒數(shù)。上述OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號(hào)的設(shè)計(jì)方法中，所述時(shí)頻域密度確定步驟中，所述導(dǎo)頻信號(hào)的時(shí)域密度是由下式確定
權(quán)利要求
1.一種OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號(hào)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟相干時(shí)間和相關(guān)帶寬計(jì)算步驟，確定OFDM系統(tǒng)的無(wú)線信道模型，計(jì)算該無(wú)線信道模型的相干時(shí)間和相關(guān)帶寬；時(shí)頻域密度確定步驟，確定表征所述導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)、頻域密度的時(shí)、頻域間隔；其中，導(dǎo)頻信號(hào)頻域間隔小于所述相關(guān)帶寬，導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)域間隔小于所述相干時(shí)間；時(shí)、頻域?qū)ьl信號(hào)數(shù)量確定步驟，根據(jù)所述導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)域間隔，確定幀結(jié)構(gòu)內(nèi)時(shí)域?qū)ьl信號(hào)數(shù)量為m個(gè)；根據(jù)所述導(dǎo)頻信號(hào)頻域間隔，確定幀結(jié)構(gòu)內(nèi)的頻域?qū)ьl信號(hào)數(shù)量為η個(gè)； 其中，m和η為自然數(shù)；一維時(shí)域?qū)ьl位置組合確定步驟，將時(shí)域上的第一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)設(shè)置在第一個(gè)OFDM符號(hào)，將其余(m-Ι)個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)均勻地分布在整個(gè)時(shí)域內(nèi)，列舉出所有可能的一維時(shí)域?qū)ьl位置組合；一維頻域?qū)ьl位置組合確定步驟，在頻域上列舉所有滿足所述導(dǎo)頻信號(hào)頻域間隔要求的一維頻域?qū)ьl位置組合，要求η個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)均勻分布在整個(gè)頻域內(nèi)；二維導(dǎo)頻圖樣確定步驟，基于所述一維時(shí)域?qū)ьl位置組合和一維頻域?qū)ьl位置組合， 通過(guò)窮舉法，確定排列組合而成的所有二維導(dǎo)頻圖樣；信道估計(jì)步驟，對(duì)于每一個(gè)二維導(dǎo)頻圖樣，基于二維維納濾波器作信道估計(jì)； 最優(yōu)導(dǎo)頻圖樣確定步驟，對(duì)于排列組合而成的所有二維導(dǎo)頻圖樣，計(jì)算每一個(gè)二維導(dǎo)頻圖樣的信道估計(jì)值與實(shí)際信道的均方誤差；將均方差最小的導(dǎo)頻圖樣確定為最優(yōu)導(dǎo)頻圖樣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號(hào)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述相干時(shí)間和相關(guān)帶寬計(jì)算步驟中，所述相干時(shí)間為最大多普勒頻移的倒數(shù)，所述相關(guān)帶寬為最大多徑時(shí)延的倒數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號(hào)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述時(shí)頻域密度確定步驟中，所述導(dǎo)頻信號(hào)的時(shí)域密度是由下式確定
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號(hào)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述信道估計(jì)步驟中，基于最小均方誤差的準(zhǔn)則設(shè)計(jì)二維維納濾波器。
5.一種OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號(hào)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，包括相干時(shí)間和相關(guān)帶寬計(jì)算模塊，用于確定OFDM系統(tǒng)的無(wú)線信道模型，計(jì)算該無(wú)線信道模型的相干時(shí)間和相關(guān)帶寬；時(shí)頻域密度確定模塊，用于確定表征所述導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)、頻域密度的時(shí)、頻域間隔；其中，導(dǎo)頻信號(hào)頻域間隔小于所述相關(guān)帶寬，導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)域間隔小于所述相干時(shí)間；時(shí)、頻域?qū)ьl信號(hào)數(shù)量確定模塊，用于根據(jù)所述導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)域間隔，確定幀結(jié)構(gòu)內(nèi)時(shí)域?qū)ьl信號(hào)數(shù)量為m個(gè)；根據(jù)所述導(dǎo)頻信號(hào)頻域間隔，確定幀結(jié)構(gòu)內(nèi)的頻域?qū)ьl信號(hào)數(shù)量為η 個(gè)；其中，m和η為自然數(shù)；一維時(shí)域?qū)ьl位置組合確定模塊，用于將時(shí)域上的第一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)設(shè)置在第一個(gè)OFDM 符號(hào)，將其余(m-Ι)個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)均勻地分布在整個(gè)時(shí)域內(nèi)，列舉出所有可能的一維時(shí)域?qū)ьl位置組合；一維頻域?qū)ьl位置組合確定模塊，用于在頻域上列舉所有滿足所述導(dǎo)頻信號(hào)頻域間隔要求的一維頻域?qū)ьl位置組合，要求η個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)均勻分布在整個(gè)頻域內(nèi)；二維導(dǎo)頻圖樣確定模塊，用于基于所述一維時(shí)域?qū)ьl位置組合和一維頻域?qū)ьl位置組合，通過(guò)窮舉法，確定排列組合而成的所有二維導(dǎo)頻圖樣；信道估計(jì)模塊，用于對(duì)于每一個(gè)二維導(dǎo)頻圖樣，基于二維維納濾波器作信道估計(jì)；最優(yōu)導(dǎo)頻圖樣確定模塊，用于對(duì)于排列組合而成的所有二維導(dǎo)頻圖樣，計(jì)算每一個(gè)二維導(dǎo)頻圖樣的信道估計(jì)值與實(shí)際信道的均方誤差；將均方差最小的導(dǎo)頻圖樣確定為最優(yōu)導(dǎo)頻圖樣。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號(hào)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述相干時(shí)間和相關(guān)帶寬計(jì)算模塊中，所述相干時(shí)間為最大多普勒頻移的倒數(shù)，所述相關(guān)帶寬為最大多徑時(shí)延的倒數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號(hào)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述時(shí)頻域密度確定模塊中，所述導(dǎo)頻信號(hào)的時(shí)域密度是由下式確定
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號(hào)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述信道估計(jì)模塊中，基于最小均方誤差的準(zhǔn)則設(shè)計(jì)二維維納濾波器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種OFDM系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號(hào)的設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)。該方法首先根據(jù)信道的最大多徑時(shí)延和最大多普勒頻移來(lái)確定導(dǎo)頻符號(hào)的時(shí)域和頻域間隔，并利用窮舉法列舉所有可能的導(dǎo)頻圖樣，最終根據(jù)估計(jì)信道和實(shí)際信道的均方誤差(Mean Square Error，MSE)結(jié)果得到最優(yōu)的導(dǎo)頻圖樣。利用仿真曲線驗(yàn)證最優(yōu)導(dǎo)頻的優(yōu)越性，仿真結(jié)果表明應(yīng)用本發(fā)明所設(shè)計(jì)的最優(yōu)導(dǎo)頻圖樣的OFDM系統(tǒng)，在相同系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)的情況下，具有最好的誤碼率(Bit Error Rate，BER)性能，這一點(diǎn)在高速移動(dòng)場(chǎng)景中更為明顯。
文檔編號(hào)H04L25/02GK102195906SQ201110168309
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者孫樂(lè), 楊維, 許昌龍, 顧德依 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)