[发明专利]一种正交频分复用系统的半盲信道估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及正交频分复用(OFDM)系统的信道估计技术，提出了一种新的半盲信道估计方法，适用于OFDM系统传输。

背景技术

近几年来，随着下一代无线通信系统的发展，OFDM系统显示出其强大的优势，被多种标准所采纳，从欧洲DAB(数字广播)、DVB(数字电视)标准、美国高速DSL调制标准，到WLAN、WIMAX以及LTE，OFDM系统成为新一代无线通信技术的标志。

OFDM系统的主要技术优势在于频谱效率高，带宽扩展性强，抗多径衰落能力强，便于灵活分配频谱资源，便于实现MIMO技术等。

基于上述优点，OFDM已成为新意代无线通信最有竞争力的技术之一，但这种技术也存在内在的局限和设计中必须注意的问题。其中，OFDM系统在设计实现信道估计时，从某种意义上讲，比单载波复杂。需要考虑在获得较高性能的同时尽可能减小额外的开销。信道估计是进行相干解调的前提，在OFDM系统设计中，普遍采用在数据信号中插入导频信号的方法进行信道估计，即通过在固定的时、频点插入发送端和接收端已知的导频符号，接收端利用解调后的接收信号运用最小二乘法等方法获取导频符号所在时、频的信道估计，然后通过插值等方法获取其他数据传输部分所在时、频点的信道估计。

图1给出了目前常用的导频分布结构，即时分多路复用(TDM)分布方式、离散式分布方式和FDM分布方式。所谓TDM方式即在一个子帧内只有一个OFDM信号包含导频信号，离散式分布方式则在一个子帧内存在多于一个OFDM信号包含导频信号，而FDM方式则分配每个OFDM信号中固定的子载波为导频信号。通过在已知的时、频点插入已知的导频信号，终端通过检测解调后的接收信号，估计该时、频点的信道状况，然后应用插值等信道估计算法获取数据信号所在的时、频点所在的信道状况。

相比其他两种方式，TDM分布方式在低、中速用户速率环境下的信道估计性能相近或更优，同时，TDM分布方式具有一个独特的优点，即控制信道可以分配在和导频符号同一或邻近OFDM符号里，接收器可以通过检测控制信道的调度信息而得知是否存在本用户相关的信息，从而可以在本用户不被调度的情况下，进入休眠状态，大大节约了终端设备的用电。然而，TDM方式相比其他两种分布方式的缺点在于，在高速环境下，信道变化比较快，由于TDM方式在时域的分布密度低于其他两种，因此不能够及时跟踪信道的变化，若仅采用插值等信道估计方法将大大降低信道估计的性能，增加误码率，甚至导致整个传输过程失败。在这种条件下，如果通过增加导频符号的密度来提高信道估计性能，必将带来导频信号以及控制信令等的额外开销。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对OFDM系统在高速环境，采用TDM导频分布模式情况下，提出了一种有效的半盲信道估计方法，能够在不增加导频符号密度的情况下，提高信道估计的性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种正交频分复用系统的半盲信道估计方法，该系统采用时分多路复用导频分布模式，该方法包括以下步骤：

(a)正交频分复用系统接收端逐一获取相邻的两个子帧内的所有导频符号所在时刻/子载波的信道估计；

(b)利用步骤(a)得到的导频符号所在时刻/子载波的信道估计，对除导频信号以外的时频点的信道采用一阶线性差值方法，先进行频域插值，然后进行时域插值，从而获得信道的初始估计值；

(c)利用数字信号取自有限元素集的特性，对此时计算得到的信道估计值进行优化；

(d)使用两阶模型模拟法对步骤(c)所得的信道估计优化值进行进一步的校正；

(e)根据设定的评估条件对所得的信道估计校正值进行评估，若满足评估条件，返回信道估计结果，结束，否则返回步骤(c)。