一種多帶uwb系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多帶UWB系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)方法及裝置，屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明采用AR模型信道，利用導(dǎo)頻跟蹤時(shí)變信道衰減因子，通過Kalman濾波和頻域分段MMSE算法同時(shí)跟蹤信道的時(shí)域相關(guān)性和頻域相關(guān)性，提高了系統(tǒng)性能，降低了計(jì)算復(fù)雜度，通過仿真，結(jié)果表明，和傳統(tǒng)的Kalman濾波方法相比，本發(fā)明有效改善了信道估計(jì)精度，能夠跟蹤信道的時(shí)頻變化，改進(jìn)了修正Kalman濾波方法，保證估計(jì)精度的同時(shí)，極大降低了計(jì)算復(fù)雜度。
【專利說明】一種多帶UWB系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種多帶UWB系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)方法及裝置，屬于通信技術(shù)領(lǐng) 域。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，超寬帶（UWB)技術(shù)和正交頻分復(fù)用（0FDM)技術(shù)相結(jié)合的0FDM-UWB技術(shù)兼 具傳輸速率高、空間容量大、成本低、抗多徑衰落、頻譜利用率高等特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于無 線通信領(lǐng)域。在0FDM-UWB系統(tǒng)中，接收端的相干解調(diào)需要利用信道信息，因此，0FDM-UWB 系統(tǒng)的信道估計(jì)問題成為了近些年來研究的熱點(diǎn)之一。在0FDM-UWB信道環(huán)境中，信道信息 的獲取通常采用基于訓(xùn)練序列的非盲信道估計(jì)方法，然而在時(shí)變信道中，噪聲和載波間干 擾（ICI)會(huì)嚴(yán)重影響信道估計(jì)的準(zhǔn)確性。現(xiàn)有技術(shù)中提供了一種基于導(dǎo)頻的時(shí)頻二維MMSE 的估計(jì)算法，提高了系統(tǒng)的估計(jì)精度，但是沒有考慮信道時(shí)域動(dòng)態(tài)特性；為此又有人提供了 一種Kalman濾波用于MIM0-0FDM系統(tǒng)快時(shí)變信道的盲信道估計(jì)方法，但是該方法整體的 計(jì)算過于復(fù)雜，實(shí)際應(yīng)用中難以實(shí)現(xiàn)。而將導(dǎo)頻和Kalman濾波相結(jié)合，提出了基于導(dǎo)頻的 Kalman信道估計(jì)算法，使Kalman濾波在實(shí)際中可用，但未考慮信道頻域相關(guān)性對信道估計(jì) 性能的影響。采用Kalman濾波算法跟蹤信道的時(shí)域相關(guān)性，并根據(jù)MMSE準(zhǔn)則對信道估計(jì) 進(jìn)行了進(jìn)一步的修正，減小了噪聲和ICI對信道估計(jì)的干擾，但是MMSE信道估計(jì)方法的計(jì) 算量大，不利于實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種多帶UWB系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)方法及裝置，以解決目 前多帶UWB系統(tǒng)信道估計(jì)中存在計(jì)算量大，復(fù)雜度高的問題。
[0004] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)特征而提供一種多帶UWB系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)方法，該 信道估計(jì)方法包括以下步驟：
[0005] 1)采用一階AR過程對多帶UWB系統(tǒng)信道進(jìn)行建模，對單個(gè)導(dǎo)頻位置進(jìn)行最小二乘 信道估計(jì)，并對得到的最小二乘信道估計(jì)進(jìn)行濾波；
[0006] 2)將多帶UWB系統(tǒng)帶寬等間隔分成Nsub個(gè)窄帶，每個(gè)窄帶寬度為N。= N/Nsub，分別 在每個(gè)窄帶內(nèi)對濾波后的信道估計(jì)采用MMSE準(zhǔn)則進(jìn)行修正。
[0007] 所述步驟2)中修正后的信道估計(jì)為：

【權(quán)利要求】
1. 一種多帶UWB系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)方法，其特征在于，該信道估計(jì)方法包括以下 步驟： 1) 采用一階AR過程對多帶UWB系統(tǒng)信道進(jìn)行建模，對單個(gè)導(dǎo)頻位置進(jìn)行最小二乘信道 估計(jì)，并對得到的最小二乘信道估計(jì)進(jìn)行濾波； 2) 將多帶UWB系統(tǒng)帶寬等間隔分成Nsub個(gè)窄帶，每個(gè)窄帶寬度為N。= N/Nsub，分別在每 個(gè)窄帶內(nèi)對濾波后的信道估計(jì)采用MMSE準(zhǔn)則進(jìn)行修正。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多帶UWB系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)方法，其特征在于，所述步驟 2)中修正后的信道估計(jì)為：
其中，T為修正系數(shù)并且遵循MMSE準(zhǔn)則，iff為分段窄帶內(nèi)信道估計(jì)MMSE修正，為分 段窄帶內(nèi)的信道頻域響應(yīng)，//f為分段窄帶內(nèi)導(dǎo)頻處信道估計(jì)，
為互相關(guān)函
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多帶UWB系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)方法，其特征在于，所述步驟 1)中的導(dǎo)頻符號采用梳狀導(dǎo)頻模式，在頻域方向上以N f個(gè)子載波等間隔放置，且第一個(gè)導(dǎo) 頻符號位于OFDM符號的第一個(gè)子載波上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多帶UWB系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)方法，其特征在于，所述步驟 1)中導(dǎo)頻位置的最小二乘信道估計(jì)為：
其中化?表示導(dǎo)頻處的最小二乘信道估計(jì)，If為信道的輸入，為信道的輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的多帶UWB系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)方法，其特征在 于，所述步驟1)中所采用濾波方法為卡爾曼濾波，卡爾曼濾波后的單個(gè)導(dǎo)頻子載波低階濾 波迭代方程為 ：
Ρ' η = I α n，n-l I 2Pn-l+Qn 其中表示濾波估計(jì)值，Qn、Rn分別表示狀態(tài)噪聲wn和過程噪聲V n的協(xié)方差矩陣， en為觀測信號的估計(jì)誤差，Kn為濾波增益矩陣，α 表示信道狀態(tài)轉(zhuǎn)移系數(shù)，α 可通 過導(dǎo)頻的最小二乘信道估計(jì)進(jìn)行跟蹤
6. -種多帶UWB系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)裝置，其特征在于，該信道估計(jì)裝置包括： 采用一階AR過程對多帶UWB系統(tǒng)信道進(jìn)行建模，對單個(gè)導(dǎo)頻位置進(jìn)行最小二乘信道估 計(jì)，并對得到的最小二乘信道估計(jì)進(jìn)行濾波的模塊； 將多帶UWB系統(tǒng)帶寬等間隔分成Nsub個(gè)窄帶，每個(gè)窄帶寬度為N。= N/Nsub，分別在每個(gè) 窄帶內(nèi)對濾波后的信道估計(jì)采用MMSE準(zhǔn)則進(jìn)行修正的模塊。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的多帶UWB系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)裝置，其特征在于，所述修正 后的信道估計(jì)為：
其中，T為修正系數(shù)并且遵循麗SE準(zhǔn)則，倉f為分段窄帶內(nèi)信道估計(jì)麗SE修正，//:為 分段窄帶內(nèi)的信道頻域響應(yīng)，，/f:為分段窄帶內(nèi)導(dǎo)頻處信道估計(jì)，
為互相關(guān) 函數(shù)，f ]為自相關(guān)函數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的多帶UWB系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)裝置，其特征在于，所述的導(dǎo) 頻符號采用梳狀導(dǎo)頻模式，在頻域方向上以N f個(gè)子載波等間隔放置，且第一個(gè)導(dǎo)頻符號位 于OFDM符號的第一個(gè)子載波上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的多帶UWB系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)裝置，其特征在于，所述導(dǎo)頻 位置的最小二乘信道估計(jì)為： γ-Ρ 麗Η - 其中1--表示導(dǎo)頻處的最小二乘信道估計(jì)，為信道的輸入，:Τ為信道的輸出。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)所述的多帶UWB系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)裝置，其特征 在于，所述的濾波方法為卡爾曼濾波，卡爾曼濾波后的單個(gè)導(dǎo)頻子載波低階濾波迭代方程 為：
其中歲P表示化濾波估計(jì)值，Qn、Rn分別表示狀態(tài)噪聲Wn和過程噪聲V n的協(xié)方差矩陣， en為觀測信號的估計(jì)誤差，Kn為濾波增益矩陣，α 表示信道狀態(tài)轉(zhuǎn)移系數(shù)，α 可通 過導(dǎo)頻的最小二乘信道估計(jì)進(jìn)行跟蹤
【文檔編號】H04L25/02GK104301263SQ201410033818
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】王丹, 張士杰, 李艷紅, 甘立記, 陳艷杰 申請人:河南科技大學(xué)