[发明专利]用于OFDM系统的改进型LS信道估计方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及通信信号处理技术，具体地说是一种用于OFDM系统的改进型LS信道估计方法，可用于OFDM调制突发式无线通信系统。

背景技术

正交频分复用OFDM是一种多载波调制技术，它将高速的数据流通过串并变换变成低速率的并行子数据流，再将它们调制到相互正交的子载波上，最后并行传输。OFDM将信道化分成多个子信道，各个子信道间保持正交，频谱相互重叠，从而减小了码间干扰，提高了频谱利用率，抵抗窄带干扰能力强，因此适合于无线多径频率选择性信道，OFDM调制技术已成为第四代移动通信及IEEE802.16、IEEE802.11a/g标准的核心技术。

OFDM系统中主要的调制方式有差分和相干两种方式。差分方式虽然可以避免进行信道估计和信道均衡，但差分方式只适合于低数据速率的系统，用于多进制调制的高数据速率的系统性能不佳，存在约3dB的性能差异。所以对于高数据速率系统都采取相干解调的方式。对于相干方式，解调时必须使用与发送端同频同相的载波信息，否则就不能正确的解调。由于无线信道对传输信号的影响，使得在接收端各个子载波之间很难保持正交，系统性能急剧降低，所以必须对信道进行估计，并对接收数据进行信道均衡。信道估计的准确与否直接影响系统的性能，因此信道估计技术是实现高速率传输的关键技术之一。

OFDM信道估计一般有三大类：基于判决的信道估计；导频辅助PSAM信道估计；盲或半盲信道估计。目前使用最多的是PSAM信道估计，这类信道估计所利用的数学原理比较成熟，算法比较简单，易于工程实现，且利于将信道估计和信号检测过程分离处理，可以大大简化接收机的设计。

现有的大量文献已经对PSAM信道估计做了深入的研究，如传统的最小二乘LS算法，没有考虑噪声对信道估计的影响，在高信噪比下有很好的性能，这是因为在高信噪比下噪声对信号的干扰比较小，估计的信道与实际的信道误差很小，由于计算简单，很适合应用于实际系统中，但是在低信噪比时，噪声对信号的干扰比较大，噪声对信道估计的影响很大，所以在低信噪比下LS算法性能比较差。又如最小均方误差MMSE算法，尽管考虑了噪声对信道估计的影响，在低信噪比下有很好的性能，但是该算法必须要事先知道信道的相关性，信道的相关信息属于信道状态的二阶统计特性，统计特性在实际中都是通过时间平均来处理的，这种时间上的平均来代替统计上的平均只有在信道属于平稳随机过程时才是无偏的，而信道一般都不是平稳随机过程，这种处理引入了估计误差，另外MMSE算法还必须要估算出信噪比，整个估计过程复杂度很高，不适合应用于实际系统。

发明的内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中在低信噪比下计算复杂度高、误码性能差的缺陷，提供一种用于OFDM系统的改进型LS信道估计方法，在低信噪比下能更准确的估计出信道的冲击响应，并且复杂度不高。

实现本发明的技术方案是：利用LS算法估计出信道的频域响应，并将得到的信道频域响应转化到时域，利用在时域信道脉冲响应的有限性，除去一部分噪声干扰，得到新的信道脉冲响应，再将其变换到频域替代LS算法所估计的信道频域响应。具体步骤如下：

1、在发射端，在待发送的OFDM符号之前加上帧同步头和收、发端共知的两个连续的OFDM训练符号及OFDM训练符号的循环前缀，形成完整的突发分组帧，通过发射机发送出去。

2、在接收端首先进行信号检测，通过检测接收信号的能量来判断接收到的是否有用信号并进行同步。将接收到的信号能量与设定的门限E_min进行比较，若接收到的信号能量小于E_min，认为接收到的是噪声，则继续进行本步骤的信号检测；若接收到的信号能量大于E_min时，则认为接收到的是有用信号，然后再对接收到的信号进行帧同步，若没有同步，则丢弃当前的一帧信号，继续进行本步骤的信号检测；若已同步，则丢弃同步头，执行步骤3。