[发明专利]多输入多输出正交频分复用系统的信道估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信系统中的信息无线传输技术，更具体地， 涉及通讯领域的多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，简 称为MIMO)正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称为OFDM)系统的信道估计方法。

背景技术

OFDM技术由于具有较高的频谱利用率、抗频率选择性衰落和 窄带干扰等特点，被广泛应用于众多宽带数据通信系统(例如，DAB (Digital Audio Broadcast，数字音频广播)、DVB(Digital Video Broadcast，数字视频广播)、及HDTV(High Definition Television， 高清数字电视))和无线局域网标准WLAN IEEE802.11a/g中，另一 方面，在平坦衰落信道条件下，MIMO技术可以提供分集增益和复 用增益，能够增加系统容量。由于OFDM技术可以将频率选择性衰 落信道转化为一系列平坦衰落子信道，因此OFDM技术和MIMO 技术的结合被认为是B3G/4G以及未来宽带无线移动通信系统中最 有希望的物理层技术。

在MIMO OFDM系统中，为了保证通信系统在无线信道环境中 具有良好的性能，往往进行相干解调，这就要求对多径时变的无线 衰落信道进行估计。可以认为，信道估计的准确程度在很大程度上 决定了系统是否能够提供优良的无线传输质量，或者说，信道估计 的质量对MIMO OFDM系统的性能起着关键作用。

目前采用的信道估计方法大致可以分为两大类：基于导频的信 道估计和盲估计。其中，基于导频的信道估计方法得到了广泛地应 用，可以分为基于LS(Least Square，最小二乘)准则和基于MMSE (Minimum Mean Square Error，最小均方误差)准则。LS信道估计 算法简单，但是受高斯白噪声和子载波间干扰(Inter Carrier Interference，ICI)的影响很大，性能较MMSE信道估计差；MMSE 信道估计对高斯白噪声和ICI有很好的抑制作用，效果优于LS信道 估计，但是算法复杂度高，而且需要知道准确的信道统计特性，这 在实际中是无法实现的。

MIMO OFDM系统中，基于离散傅立叶变换(DFT)时域LS 算法，是一种典型的，同时也是一种简单有效的信道估计算法，特 别是结合了PSP(Phase Shifted Pilot，相位偏移导频)导频设计， 使得该算法的实效性更加突出。以下是该算法的简单描述：

第j个天线上接收到的时域输出为：yj=Σi=1NtXiFhij+nj,]]>其中X_i为 第i根天线的发射信号；Nt为发射天线的个数；F为DFT矩阵的前 L列，L应大于信道的最大多径时延；H表示信道的时域冲击响应。 由于对于每一根接收天线，信道估计的过程都是一样的，故省略接 收天线的下脚标后有：Y＝[y(0)，…，y(N-1)]^T，X_i＝diag{X_i(0)，…，X_i(N-1)}， N为子载波数，也就是DFT的点数。

用矩阵可表示为：Y＝BH+n，其中B＝[X₁F，X₂F，…，X_NtF]∈C^N×LNt。

故时域LS估计器设计为：