基于qr分解的ofdm系統(tǒng)信道估計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種0FDM系統(tǒng)信道估計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 0FDM是一種高傳輸率的無線通信技術(shù)，具有頻譜利用率高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點， 并且在頻域選擇性信道下具有良好的魯棒性。0FDM通過添加循環(huán)前綴CP可以簡單有效地 消除信號多徑傳播所造成的ISI，被認(rèn)為是最適用于寬帶通信的傳輸技術(shù)之一。信道估計 是0FDM通信技術(shù)研究的一個重要課題。總的來說，信道估計算法有兩種，一種是導(dǎo)頻符號 輔助的信道估計算法，一種是盲估計算法。由于盲估計算法的運(yùn)算量太大，靈活性很差，在 實時系統(tǒng)中的應(yīng)用受到了限制，因此，目前多數(shù)0FDM系統(tǒng)采用基于導(dǎo)頻符號輔助的信道估 計算法?；趯?dǎo)頻輔助信道估計方法是通過在數(shù)據(jù)流中插入一定數(shù)量的導(dǎo)頻，利用從接收 信號中提取導(dǎo)頻信號以及已知的發(fā)送導(dǎo)頻信號估計出導(dǎo)頻位置的信道響應(yīng)，然后利用各種 內(nèi)插方法得到所有數(shù)據(jù)位置上的信道響應(yīng)。導(dǎo)頻輔助的0FDM系統(tǒng)有兩種導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)：塊狀導(dǎo) 頻和梳狀導(dǎo)頻。對于塊狀導(dǎo)頻模式，是在時域內(nèi)周期性地插入訓(xùn)練序列，每個訓(xùn)練序列包括 所有的子載波；對于梳狀導(dǎo)頻模式，是在每一個0FDM符號的子載波中間隔地插入導(dǎo)頻子載 波。導(dǎo)頻處的信道系數(shù)的估計一般可以采用最小平方（LS，LeastSquare)和最小均方誤差 (MMSE，MinimumMeanSquareError)方法，而非導(dǎo)頻位置的信道系數(shù)可以通過一維或二維 的插值方法得到。一維內(nèi)插方法與二維內(nèi)插相比，其實現(xiàn)簡單但精確度不高；而傳統(tǒng)的二維 內(nèi)插方法的計算量較大，實現(xiàn)較為困難并且系統(tǒng)時延較大，同時也很難抑制噪聲和子載波 間的干擾。由于以上原因，這些方法在高速數(shù)據(jù)傳輸以及惡劣傳播條件下的應(yīng)用受到了限 制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：在多普勒信道環(huán)境下，提高信道估計的準(zhǔn) 確度，降低誤碼率，從而改善0FDM通信系統(tǒng)的性能。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于QR分解的0FDM系統(tǒng)信道估計方法， 包括以下具體步驟：
[0005] S1、利用LS算法確定導(dǎo)頻子載波的位置，并利用導(dǎo)頻得到導(dǎo)頻位置的信道估計 值；
[0006] S2、采用DFT時域信道估計算法，利用信道時域沖擊響應(yīng)能量主要集中在L點的特 性，減小L點外的噪聲影響；
[0007] S3、利用基于QR分解的時域信道估計算法，更新L點內(nèi)的信道CIR，進(jìn)一步減小L 點內(nèi)的噪聲影響，提高CE準(zhǔn)確度；
[0008] 上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點：本發(fā)明在基于DFT信道估計算法的基礎(chǔ)上提出了一 種基于QR分解的新型信道估計算法，DFT算法減小了L點外的噪聲影響，該算法在其基礎(chǔ) 上，通過更新L點的信道CIR，進(jìn)一步減小L點內(nèi)的噪聲影響。采用該新型信道估計算法， 避免了傳統(tǒng)算法的大量計算，并同時減小噪聲影響，提高了信道估計的準(zhǔn)確度，從而改善了OFDM通信系統(tǒng)的性能。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本發(fā)明的方法流程圖；
[0010] 圖2是使用了本發(fā)明的方法的0FDM通信系統(tǒng)的整個通信過程框圖；
[0011] 圖3是本發(fā)明方法中基于DFT的信道估計框圖；
[0012] 圖4是本發(fā)明方法中基于QR分解的信道估計框圖；
[0013] 圖5是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比效果圖。
【具體實施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖和實例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實例用 于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0015] 本發(fā)明針對0FDM通信系統(tǒng)信道估計傳統(tǒng)算法計算量大且噪聲高，提出了一種基 于QR分解的新型信道估計算法，在多普勒頻移系數(shù)不同的情況下，該算法同傳統(tǒng)DFT算法 以及線性插值算法相比，誤碼率降低了 1-1. 5dB，提高了 0FDM通信系統(tǒng)的性能。
[0016] 本發(fā)明提供了一種基于QR分解的0FDM系統(tǒng)信道估計方法，包括以下步驟：
[0017] S1、利用LS算法確定導(dǎo)頻子載波的位置，并利用導(dǎo)頻得到導(dǎo)頻位置的信道估計 值；
[0018] S2、采用DFT時域信道估計算法，利用信道時域沖擊響應(yīng)能量主要集中在L點的特 性，減小L點外的噪聲影響；
[0019] S3、利用基于QR分解的時域信道估計算法，更新L點內(nèi)的信道CIR，進(jìn)一步減小L 點內(nèi)的噪聲影響，提高CE準(zhǔn)確度；
[0020] 圖2給出了 0FDM系統(tǒng)的等效基帶模型，假設(shè)一個0FDM符號有N個子載波，載波間 隔為1 /T，每個0FDM符號的時間寬度為NT。原始的二進(jìn)制數(shù)據(jù)X[i]經(jīng)交織映射，等間隔 插入導(dǎo)頻X[p]，組成長度為N的數(shù)據(jù)X[k]，再經(jīng)IDFT調(diào)制為時域x[n]。x[n]可表示為：
【主權(quán)項】
1. 一種基于QR分解的OFDM系統(tǒng)中信道估計方法，其特征在于，包括以下步驟：1)利 用LS算法確定導(dǎo)頻子載波的位置，并利用導(dǎo)頻得到導(dǎo)頻位置的信道估計值；2)采用DFT時 域信道估計算法，利用信道時域沖擊響應(yīng)能量主要集中在L點的特性，減小L點外的噪聲影 響；3)利用基于QR分解的時域信道估計算法，更新L點內(nèi)的信道CIR，進(jìn)一步減小L點內(nèi)的 噪聲影響，提高CE準(zhǔn)確度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道估計方法，其特征在于，一個OFDM符號有N個子載波，載 波間隔為I / T，每個OFDM符號的時間寬度為NT，原始的二進(jìn)制數(shù)據(jù)X[i]經(jīng)交織映射，等 間隔插入導(dǎo)頻X [P]，組成長度為N的數(shù)據(jù)X [k]，再經(jīng)IDFT調(diào)制為時域X [η]。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道估計方法，其特征在于，所述步驟1)中以LS估計法進(jìn)行 所述導(dǎo)頻位置的信道估計。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的信道估計方法，其特征在于，從Y (k)中提取導(dǎo)頻子載波位置 Y(P)，由PT (P)通過插值可得到數(shù)據(jù)子載波位置頻域響應(yīng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的信道估計方法，其特征在于，由LS算法得到的信道沖擊響應(yīng) (CIR)，其能量主要集中在開始的一部分點（L點），而基于DFT信道估計方法的降噪方法是 將L點之外的點清零。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的信道估計方法，其特征在于，基于DFT信道估計方法獲得的 CIR，經(jīng)DFT變換得頻域CFR，從中可以看出，基于DFT信道估計算法僅消除了 L點之外的噪 聲。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道估計方法，其特征在于，初步估計得到發(fā)送數(shù)據(jù)又e，不含 CP的時域接收信號y (η)可表示為：y=Ah+w，將又e:經(jīng)DFT轉(zhuǎn)換為X,并反饋回信道估計模塊， 可得到矩陣A，并可解得h的值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的信道估計方法，其特征在于，若
，其中Q為正交矩 陣，R為上三角矩陣，對矩陣A進(jìn)行QR分解，同時對時域接收信號y (η)左乘Qt，綜合各式得 到新的信道CIR，然后在此基礎(chǔ)上重復(fù)基于DFT的信道估計算法，再次消除L點外的噪聲。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于QR分解的OFDM系統(tǒng)信道估計方法。信道估計(CE)是OFDM通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，CE準(zhǔn)確度直接影響系統(tǒng)通信性能。本發(fā)明提出一種基于QR分解的CIR更新算法，包括以下步驟：1)利用LS算法確定導(dǎo)頻子載波的位置，并利用導(dǎo)頻得到導(dǎo)頻位置的信道估計值；2)采用DFT時域信道估計算法，利用信道時域沖擊響應(yīng)能量主要集中在L點的特性，減小L點外的噪聲影響；3)利用基于QR分解的時域信道估計算法，更新L點內(nèi)的信道CIR，進(jìn)一步減小L點內(nèi)的噪聲影響，提高CE準(zhǔn)確度。在多普勒頻移系數(shù)不同的情況下，本發(fā)明的改進(jìn)算法與傳統(tǒng)DFT算法以及線性插值算法相比，誤碼率降低了1-1.5dB，提高了OFDM通信系統(tǒng)的性能。
【IPC分類】H04L27-26, H04L25-02
【公開號】CN104683268
【申請?zhí)枴緾N201310613768
【發(fā)明人】鄧宏貴, 楊芳, 姜佩龍, 許坤, 蔣芳清, 胡浩, 蔣宇
【申請人】中南大學(xué), 長沙高新開發(fā)區(qū)麓創(chuàng)電子科技有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年11月28日