專利名稱：一種ofdm時變信道測計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信中的信號處理方法，特別涉及一種OFDM (正交頻分復(fù)用 系統(tǒng))時變信道測計方法。
技術(shù)背景隨著第三代、后三代和未來移動通信系統(tǒng)的不斷演進，無線通信系統(tǒng)將會提供越 來越高的數(shù)據(jù)速率和更加可靠的通信QoS保障。同時，用戶終端所處的環(huán)境隨著現(xiàn) 代科技的進步也將會越來越復(fù)雜，高速移動和各種多徑反射條件決定了無線通信系統(tǒng) 必須能夠適應(yīng)這些惡劣的傳輸環(huán)境。正交頻分復(fù)用系統(tǒng)能夠?qū)拵Ф鄰筋l率選擇性信 道變成一組巻積的并行窄帶頻率平坦性衰落信道，具有能夠有效消除多徑干擾、自適 應(yīng)數(shù)據(jù)速率調(diào)整方便、均衡過程簡單和頻譜效率高的特點，己經(jīng)成為未來移動通信系 統(tǒng)中的物理層中的核心傳輸技術(shù)之一。但是要利用有效的相干解調(diào)技術(shù)來獲得更高的 信噪比增益，就必須在接收端進行信道參數(shù)的估計和跟蹤，特別是在時變和低信噪比 條件下實現(xiàn)高精度的信道參數(shù)測計，低信噪比條件決定了信道參數(shù)測計的精度很難達 到實際使用要求，同時，復(fù)雜的測計算法要利用到信道的統(tǒng)計特性，而實際環(huán)境決定 了在使用中無法得到準確的信道統(tǒng)計特性。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種OFDM時變信道測計方法，用于從接收天線信號中 的導(dǎo)頻序列中測計出時變信道條件下精確的信道參數(shù)信息，特別是在接收端具有很低 的信噪比條件下，不利用信道的任何統(tǒng)計特性，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的信道參數(shù)估計和跟 蹤，并利用測計得到的信道參數(shù)實現(xiàn)有效的均衡處理。為了達到上述的目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案 一種OFDM時變信道測計方 法用于從OFDM接收信號中測計出對應(yīng)的時頻位置的信道參數(shù)，其特征在于產(chǎn)生與 OFDM抽樣子載波中心頻點相同的復(fù)指數(shù)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)，并和發(fā)射端待傳輸數(shù)據(jù)按照梳 狀格式進行復(fù)用，在接收端將得到的對應(yīng)導(dǎo)頻位置上的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)送入一個利用N點 FFT來實現(xiàn)的多相濾波器組，然后分別對各個對應(yīng)通道輸出數(shù)據(jù)進行幅度相位聯(lián)合抽 取，得到對應(yīng)導(dǎo)頻子載波上的初始信道頻域測計數(shù)據(jù)后再經(jīng)過線性內(nèi)插處理，得到所 有子載波上的初始信道頻域數(shù)據(jù)，再進行IFFT處理，并在時域進行L點重要抽頭獲 取與跟蹤。最后將L點重要抽頭系數(shù)進行補零和FFT處理，在頻域內(nèi)插得到所有的子載波位置上對應(yīng)的信道參數(shù)；具體步驟如下(l)將信源數(shù)據(jù)進行信道編碼，調(diào)制， 串并轉(zhuǎn)換，變成W-「iV/^個子載波格式的待傳輸有效數(shù)據(jù)Z)，其中，B為OFDM的頻域子載波抽樣間隔，「iV/B，表示N除以B之后的結(jié)果向下取整；(2)產(chǎn)生與信道頻域抽樣位置相對應(yīng)的子載波導(dǎo)頻數(shù)據(jù)戶=expC/2;^5"/ A0，& = 1,…，「iV/; (3)將導(dǎo)頻數(shù)據(jù)與待傳輸數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)按照梳狀導(dǎo)頻格式進行數(shù)據(jù)導(dǎo)頻復(fù)用，組成OFDM傳 輸數(shù)據(jù)幀X ; (4)將OFDM傳輸數(shù)據(jù)幀X進行N點FFT處理，加入循環(huán)前綴后經(jīng) 過模擬射頻處理后通過發(fā)射出去；(5) OFDM接收終端將接收到的信號進行模擬處 理并數(shù)字化，同時去除循環(huán)前綴并做N點FFT處理，得到接收信號數(shù)據(jù)幀F(xiàn); (6) 將接收信號數(shù)據(jù)幀y按照與發(fā)射端復(fù)用相同的方法進行解復(fù)用，將對應(yīng)OFDM頻域 抽樣位置上的接收導(dǎo)頻數(shù)據(jù),=^expC/2;^5"/A0,A: = l,.S]和傳輸有效數(shù)據(jù)D'分離出來，其中A為對應(yīng)導(dǎo)頻抽樣點上的信道系數(shù)；(7)將解復(fù)用得到的接收導(dǎo)頻數(shù)據(jù)尸送入信道估計處理部分，經(jīng)過多相濾波器組濾波處理后分別對各個抽樣子 載波得到的數(shù)據(jù)進行幅度相位聯(lián)合抽取，得到對應(yīng)抽樣頻點的信道值，并將估計得到的信道值進行線性內(nèi)插得到所有子載波位置上的信道測計初始系數(shù)^'; (8)將得到的信道估計初始系數(shù)A'進行N點IFFT處理，得到對應(yīng)的時域抽頭系數(shù)《，并將《按 照抽頭功率大小進行排序處理，并保留最大的L個抽頭，其中L為OFDM循環(huán)前綴 的點數(shù)，將剩下的抽頭系數(shù)全部進行置零處理；(9)將經(jīng)過置零處理后得到的L個非 零信道抽頭進行N點FFT頻域內(nèi)插處理，得到最終的對應(yīng)的時刻的N個OFDM時變信道頻域抽樣值A(chǔ); (10)利用計得到的信道頻域抽樣值^完成OFDM各個子信 道上的數(shù)據(jù)均衡，即將接收的傳輸有效數(shù)據(jù)D'除以對應(yīng)位置上的信道頻域抽樣值 (11)將經(jīng)過均衡處理后的有效數(shù)據(jù)進行并串轉(zhuǎn)換，解調(diào)和信道譯碼處理，得到 最終恢復(fù)信源數(shù)據(jù)。本發(fā)明提供一種OFDM時變信道估計裝置，所述的OFDM系統(tǒng)包括發(fā)射終端和 接收終端，所述裝置用于從OFDM接收信號中估計出對應(yīng)的時頻位置的信道參數(shù)， 對分離得到的導(dǎo)頻實現(xiàn)多相濾波、幅度相位聯(lián)合抽取、線性內(nèi)插、重要抽頭獲取與跟 蹤、小功率時域抽頭置零消噪和FFT頻域內(nèi)插處理，得到OFDM時變信道參數(shù)估計 數(shù)據(jù)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出特點和顯著優(yōu)點 本發(fā)明利用多相濾波技術(shù)濾除噪聲以提高低信噪比條件下的OFDM時變信道參數(shù)測計精度。并使用FFT技術(shù)來估計各個子載波抽樣位置上的信道頻域系數(shù)值，因此采用本發(fā)明的方法來實現(xiàn)OFDM時變信道測計系統(tǒng)具有計算復(fù)雜度低、誤碼地板低的特點。


圖1為使用本發(fā)明方法的OFDM發(fā)射和接收系統(tǒng)工作流程示意圖。 圖2為本發(fā)明的信道測計裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明中發(fā)射端有效數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻數(shù)據(jù)復(fù)用的具體格式示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明的一個實施例結(jié)合附圖詳細描述如下參見圖1和圖2，本發(fā)明的OFDM時變信道測計方法的具體實現(xiàn)步驟如下 (1)將信源數(shù)據(jù)進行信道編碼，調(diào)制，串并轉(zhuǎn)換，變成iV-pV/5"]個子載波格式的待傳輸有效數(shù)據(jù)D，其中，B為OFDM的頻域子載波抽樣間隔，「iV/S，表示N除以B之后的結(jié)果向下取整，B的取值由傳輸無線信道的時延最大擴展值來決定；(2 )產(chǎn)生與信道頻域抽樣位置相對應(yīng)的子載波導(dǎo)頻數(shù)據(jù) <formula>formula see original document page 6</formula>，產(chǎn)生導(dǎo)頻數(shù)據(jù)的長度由OFDM傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)來決定；(3) 將導(dǎo)頻數(shù)據(jù)與待傳輸數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)按照梳狀導(dǎo)頻格式進行數(shù)據(jù)導(dǎo)頻復(fù)用，組成 OFDM傳輸數(shù)據(jù)幀義；(4) 將OFDM傳輸數(shù)據(jù)幀義進行N點FFT處理，加入循環(huán)前綴后經(jīng)過模擬射 頻處理后通過發(fā)射出去，加入循環(huán)前綴的長度為L點，L的取值由實際的信道條件來 決定，本發(fā)明取L的點數(shù)為信道時延擴展的最大值；(5) OFDM接收終端將接收到的信號進行模擬處理并數(shù)字化，同時去除循環(huán)前 綴并做N點FFT處理，得到接收信號數(shù)據(jù)幀F(xiàn);(6) 將接收信號數(shù)據(jù)幀y按照與發(fā)射端復(fù)用相同的方法進行解復(fù)用，將對應(yīng) OFDM頻域抽樣位置上的接收導(dǎo)頻數(shù)據(jù)尸<formula>formula see original document page 6</formula>輸有效數(shù)據(jù)D'分離出來，其中A為對應(yīng)導(dǎo)頻抽樣點上的信道系數(shù)；6(7) 將解復(fù)用得到的接收導(dǎo)頻數(shù)據(jù)尸送入信道估計處理裝置，經(jīng)過多相濾波 器組濾波處理后分別對各個抽樣子載波得到的數(shù)據(jù)進行幅度相位聯(lián)合抽取，得到對應(yīng) 抽樣頻點的信道值，并將測計得到的信道值進行線性內(nèi)插得到所有子載波位置上的信道估計初始系數(shù)A';(8) 將得到的信道測計初始系數(shù)^'進行N點IFFT處理，得到對應(yīng)的時域抽頭系數(shù)《，并將《按照抽頭功率大小進行排序處理，并保留最大的L個抽頭，其中L為 OFDM循環(huán)前綴的點數(shù)，將剩下的抽頭系數(shù)全部進行置零處理；(9) 將經(jīng)過置零處理后得到的L個非零信道抽頭進行N點FFT頻域內(nèi)插處理，得到最終的對應(yīng)的時刻的N個OFDM時變信道頻域抽樣值A(chǔ) ;(10) 利用測計得到的信道頻域抽樣值A(chǔ)完成OFDM各個子信道上的數(shù)據(jù)均衡，即將接收的傳輸有效數(shù)據(jù)Z)'除以對應(yīng)位置上的信道頻域抽樣值A(chǔ);(11) 將經(jīng)過均衡處理后的有效數(shù)據(jù)進行并串轉(zhuǎn)換，解調(diào)和信道譯碼處理，得到 最終恢復(fù)信源數(shù)據(jù)。圖1為使用本發(fā)明方法的OFDM發(fā)射和接收系統(tǒng)工作流程示意圖，如圖1所示， 發(fā)射端將信源數(shù)據(jù)進行信道編碼，調(diào)制，串并轉(zhuǎn)換，得到的待傳輸數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻數(shù)據(jù)按 照梳格式進行數(shù)據(jù)復(fù)用處理，然后將數(shù)據(jù)送入IFFT單元，再加入循環(huán)前綴，經(jīng)過模 擬射頻處理后發(fā)射出去。接收端將接收到的模擬信號進行模擬處理并完成數(shù)字化，之 后再經(jīng)過去循環(huán)嵌綴和FFT處理，得到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)導(dǎo)頻解復(fù)用后分別得到導(dǎo)頻 數(shù)據(jù)和有效數(shù)據(jù)，將得到的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)送入本發(fā)明的信道測計裝置，得到對應(yīng)的時變信 道估計參數(shù)，并利用信道估計參數(shù)對接收到的有效數(shù)據(jù)進行信道均衡處理，然后再分 別經(jīng)過并串轉(zhuǎn)換、解調(diào)和信道譯碼處理，最后得到恢復(fù)的信源數(shù)據(jù)。如圖2所示，本發(fā)明的信道測計裝置前端是一個利用N點的FFT運算來實現(xiàn)的 多相濾波器組，其中的各個通道多相濾波系數(shù)是這樣來實現(xiàn)的首先設(shè)計一個歸一化 通帶截止頻率和阻帶截止頻率分別在1/N和2/N的數(shù)字低通濾波器原型/7(")," = 0, ,M-1，本發(fā)明中的第i個濾波器正好是該低通濾波器原型的N相分量， 即/2,(") = + ")，A = 0，…，M/iV," = 0,…，iV-1再經(jīng)過N倍插零處理。接著，各個濾波器組通道內(nèi)輸出的數(shù)據(jù)進行幅度相位聯(lián)合抽取處理，得到對應(yīng)的各個導(dǎo)頻子載波頻點上的信道系數(shù)，再經(jīng)過線性內(nèi)插得到其他有效數(shù)據(jù)子載波對應(yīng)位 置上的初始信道頻域系數(shù)。然后將得到N個初始信道頻域系數(shù)經(jīng)過N點IFFT處理得到對應(yīng)的時域抽頭系 數(shù)，由于大部分抽頭系數(shù)上都是噪聲，本發(fā)明對這N個對應(yīng)的時域抽頭系數(shù)進行重 要抽頭獲取與跟蹤處理，將時域的N個抽頭系數(shù)按照功率大小進行排序，保留功率 最大的L個抽頭系數(shù)，并將其它的N-L個系數(shù)全部進行置零消噪處理。最后再將保留下來的L個重要抽頭系數(shù)補N-L個零后進行N點FFT頻域內(nèi)插處理，得到最終的全部子載波上對應(yīng)的頻域信道系數(shù)A。如圖3所示，本發(fā)明中的發(fā)射端有效數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻數(shù)據(jù)復(fù)用的具體格式主要取決于 OFDM信道抽樣間隔，該間隔由實際的傳輸環(huán)境來決定，可以在實際使用中進行有 效調(diào)整，導(dǎo)頻數(shù)據(jù)子載波按照這個抽樣間隔來均勻插入，其他子載波上全部放置待傳 輸有效數(shù)據(jù)。綜上所述，本發(fā)明產(chǎn)生與OFDM抽樣子載波中心頻點相同的復(fù)指數(shù)導(dǎo)頻數(shù) 據(jù)，并和發(fā)射端待傳輸數(shù)據(jù)按照梳狀格式進行復(fù)用，在接收端將得到的對應(yīng)導(dǎo)頻位置 上的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)送入一個利用N點FFT來實現(xiàn)的多相濾波器組，然后分別對各個對應(yīng) 通道輸出數(shù)據(jù)進行幅度相位聯(lián)合抽取，得到對應(yīng)導(dǎo)頻子載波上的初始信道頻域測計數(shù) 據(jù)后再經(jīng)過線性內(nèi)插處理，得到所有子載波上的初始信道頻域數(shù)據(jù)，再進行IFFT處 理，并在時域進行L點重要抽頭獲取與跟蹤。最后將L點重要抽頭系數(shù)進行補零和 FFT處理，在頻域內(nèi)插得到所有的子載波位置上對應(yīng)的信道參數(shù)。本發(fā)明利用多相濾 波濾除噪聲以提高低信噪比條件下的OFDM時變信道參數(shù)測計精度，具有誤碼地板 低的特點。
權(quán)利要求
1. 一種OFDM時變信道測計方法，用于從OFDM接收信號中測計出對應(yīng)的時頻位置的信道參數(shù)，其特征在于產(chǎn)生與OFDM抽樣子載波中心頻點相同的復(fù)指數(shù)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)，并和發(fā)射端待傳輸數(shù)據(jù)按照梳狀格式進行復(fù)用，在接收端將得到的對應(yīng)導(dǎo)頻位置上的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)送入一個利用N點FFT來實現(xiàn)的多相濾波器組，然后分別對各個對應(yīng)通道輸出數(shù)據(jù)進行幅度相位聯(lián)合抽取，得到對應(yīng)導(dǎo)頻子載波上的初始信道頻域測計數(shù)據(jù)后再經(jīng)過線性內(nèi)插處理，得到所有子載波上的初始信道頻域數(shù)據(jù)，再進行IFFT處理，并在時域進行L點重要抽頭獲取與跟蹤；最后將L點重要抽頭系數(shù)進行補零和FFT處理，在頻域內(nèi)插得到所有的子載波位置上對應(yīng)的信道參數(shù)；具體步驟如下a.將信源數(shù)據(jù)進行信道編碼，調(diào)制，串并轉(zhuǎn)換，變成id="icf0001" file="S2008100364110C00011.gif" wi="19" he="5" top= "101" left = "140" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>個子載波格式的待傳輸有效數(shù)據(jù)D，其中，B為OFDM的頻域子載波抽樣間隔，id="icf0002" file="S2008100364110C00012.gif" wi="12" he="5" top= "112" left = "169" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>表示N除以B之后的結(jié)果向下取整；b.產(chǎn)生與信道頻域抽樣位置相對應(yīng)的子載波導(dǎo)頻數(shù)據(jù)P＝exp(j2πkBn/N)，id="icf0003" file="S2008100364110C00013.gif" wi="29" he="5" top= "140" left = "83" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>c.將導(dǎo)頻數(shù)據(jù)與待傳輸數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)按照梳狀導(dǎo)頻格式進行數(shù)據(jù)導(dǎo)頻復(fù)用，組成OFDM傳輸數(shù)據(jù)幀X；d.將OFDM傳輸數(shù)據(jù)幀X進行N點FFT處理，加入循環(huán)前綴后經(jīng)過模擬射頻處理后通過發(fā)射出去，加入循環(huán)前綴的長度為L點；e.OFDM接收終端將接收到的信號進行模擬處理并數(shù)字化，同時去除循環(huán)前綴并做N點FFT處理，得到接收信號數(shù)據(jù)幀Y；f.將接收信號數(shù)據(jù)幀Y按照與發(fā)射端復(fù)用相同的方法進行解復(fù)用，將對應(yīng)OFDM頻域抽樣位置上的接收導(dǎo)頻數(shù)據(jù)
2. 如權(quán)利要求1所述的OFDM時變信道測計方法，其特征在于步驟(1)中B的 取值由傳輸無線信道的時延最大擴展值來決定，在實際使用中進行自適應(yīng)調(diào)整。
3. 如權(quán)利要求1所述的OFDM時變信道測計方法，其特征在于步驟(2)中產(chǎn)生 導(dǎo)頻數(shù)據(jù)的長度由OFDM傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)來決定，在實際使用中進行自適應(yīng)調(diào) 整。
4. 如權(quán)利要求1所述的OFDM時變信道測計方法，其特征在于步驟(4)中，L 的取值由實際的信道條件來決定，取L的點數(shù)為信道時延擴展的最大值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種OFDM時變信道測計方法。本方法是產(chǎn)生與OFDM抽樣子載波中心頻點相同的復(fù)指數(shù)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)，并和發(fā)射端待傳輸數(shù)據(jù)按照梳狀格式進行復(fù)用，在接收端將得到的對應(yīng)導(dǎo)頻位置上的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)送入一個利用N點FFT來實現(xiàn)的多相濾波器組，然后分別對各個對應(yīng)通道輸出數(shù)據(jù)進行幅度相位聯(lián)合抽取，得到對應(yīng)導(dǎo)頻子載波上的初始信道頻域測計數(shù)據(jù)后再經(jīng)過線性內(nèi)插處理，得到所有子載波上的初始信道頻域數(shù)據(jù)，再進行IFFT處理，并在時域進行L點重要抽頭獲取與跟蹤。最后將L點重要抽頭系數(shù)進行補零和FFT處理，在頻域內(nèi)插得到所有的子載波位置上對應(yīng)的信道參數(shù)。本發(fā)明利用多相濾波濾除噪聲以提高低信噪比條件下的OFDM時變信道參數(shù)測計精度，具有誤碼地板低的特點。
文檔編號H04L27/26GK101267421SQ20081003641
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月21日
發(fā)明者吳美武, 倩 張, 勇 方, 濤 陳 申請人:上海大學(xué)