[发明专利]OFDM信道估计技术

说明书

技术领域

[0001]本发明通常涉及正交频分复用(OFDM)系统，特别涉及产生 信道估计信息的OFDM接收机。

发明背景

[0002]正交频分复用(OFDM)系统使用多频道，可以同时进行多路 子载波传输。一个示例的OFDM信号如图1所示，包括数据子载波和导频 子载波(pilot subcarrier)。图1显示了一个频率轴和一个时间轴，具有相 同时间标记的子载波(导频和数据子载波)一起形成一个符号。

[0003]当OFDM信号被传输且随后由接收机接收时，接收的信号有 些不同于传输的信号，如等式1所示，其中y(t，k)是接收的子载波符号，x(t，k) 是传输的子载波符号，H(t，k)是该子载波符号的信道频率响应，n(t，k)是噪声。 信道频率响应由等式2提供。因此，不考虑噪声问题，如果知道信道频率 响应，就可以知道传输的信号。OFDM接收机通常计算信道频率响应(也 称为“信道估计”)，以便在进行解调之前获得传输的子载波。

等式1

等式2

[0004]OFDM信号通常有已知属性的子载波，以便协助计算信道频率 响应。一个例子是训练符号(training symbol)，诸如用于IEEE 802.11a/g 里的突发传输。另一种方法是使用导频子载波分布在信号里，如在WiMax、 数字视频广播(DVB)等。例如，图1包括导频子载波。导频也被称为已 知音，因为对一个给定导频，x(t，k)是已知的，已知的x(t，k)可以被用来计算 给定导频的信道频率响应，如等式3。

等式3

[0005]DVB使用两种导频。首先，有分散的导频，其中在频域里每 12个音使用一个导频音。对每个邻近的OFDM符号，导频位置周期性地 移位三个子载波。其它类型的导频是连续导频，其中每个OFDM符号的某 些音(标记为0、48、54、87、...、1704、...6816)是已知的。

[0006]在DVB里，分散导频用来计算信号里数据子载波的信道频率 响应。使用等式3，通过最小二乘法(LS)，估计在分散导频位置的信道频 率响应。从这些获得的导频LS估计，还可以进一步估计数据子载波的信 道频率响应。目前，有许多技术用来由导频估计数据子载波的信道频率响 应。

[0007]一种由导频子载波估计数据子载波的信道频率响应的技术是 分段线性内插法和高阶多项式拟合。这种技术忽视了噪声影响，并且不需 要信道统计信息。从而提供低到中度的复杂性和性能。

[0008]另一种技术是变换域方法(transform domain method)。变换域 方法需要信道统计信息(信噪比、时频域相关性)，并使用快速傅立叶变换 (FFT)和逆FFT/IFFT计算。变换域方法具有中到高度的复杂性和性能。

[0009]还有另一种技术是最小均方差(MMSE)方法，其通常使用信 道统计信息，并具有中度复杂性和较高的性能。传统的MMSE方法是一维 的(1-D)，时域或者频域。1-D MMSE方法仅看跟被估计的数据子载波相 同频率或时间标记的导频。一些MMSE方法既使用1-D时域估计又使用 1-D频域估计(也被称为序列1-D方法)，但是并不是真的二维(2-D)方 法，因为和被估计的数据子载波不同频率和时间标记的导频不能够用来进 行估计。但是，在现有技术里某种程度上已经描述了真实的2-D MMSE估 计。目前，有的MMSE方法通过进行不必要的重复计算和/或使用比所需 更多的导频进行估计，不能在效率和准确性之间获得一个适当的平衡。

发明概述

[0010]本发明的各个实施例涉及提供有效技术来估计在OFDM应用 里信道频率响应的系统、方法和计算机编程产品。在一个具体例子里，信 号被分割成多个窗口(如每个窗口在时域上的长度是5个子载波，而在频 域上长度是25个子载波)。此外，两个或多个加权矩阵被预先计算，且每 个加权矩阵对应一个信道条件特征(如第一加权矩阵对应一个较大的信道 延迟扩展和较慢的衰落速率，而第二加权矩阵对应一个较小的信道延迟扩 展和较快的衰落速率)。