[发明专利]一种基于OFDM信号循环平稳特性的盲信道估计方法

权利要求书

1.一种基于OFDM信号循环平稳特性的盲信道估计方法，其特征在于包括以下步 骤：

①在OFDM系统的发送端，首先采用现有的正交相移调制方法对输入的数据信号 进行正交相移调制处理得到调制信号，然后将调制信号依次通过串并变换、傅里叶逆变 换和并串变换进行处理，得到由多个OFDM符号构成的OFDM信号，再将各个OFDM 符号的最后端的L个采样点作为循环前缀复制到各个OFDM符号自身的最前端，得到 加有循环前缀的OFDM信号，最后将加有循环前缀的OFDM信号作为OFDM发送信号， 记为x(n)，将OFDM发送信号x(n)通过等效成L_h+1阶FIR滤波器h(n)的时变无线通信 信道发送到OFDM系统的接收端，其中n表示离散时间变量；

②在OFDM系统的接收端，接收OFDM发送信号x(n)通过无线信道后形成的 OFDM接收信号，记为y(n)，y(n)＝h(n)*x(n)+v(n)，其中，符号“*”为卷积符号， h(n)为时变无线通信信道，v(n)表示平稳高斯白噪声；

③首先根据自相关函数的定义，获取OFDM接收信号y(n)的自相关函数，记为 R_y(n，τ)，R_y(n，τ)＝E{y(n)×y*(n+τ)}，其中，τ表示延时变量，y*(n+τ)表示y(n+τ)的共 轭，y(n+τ)表示接收信号y(n)延时τ以后的接收信号，E{}表示数学期望；然后根据 OFDM接收信号y(n)的自相关函数R_y(n，τ)，对离散的时间点n作傅立叶级数展开，得 到OFDM接收信号y(n)的周期自相关函数，记为R_y(k，τ)， Ry(k,τ)=Σl=0LhΣq=-∞+∞h(l)h*(l+τ-q)Rx(k,τ)e-j2πklP+Rv(τ)δ(k),]]>其中，k为循环频率，h(l)表示时变 无线通信信道的冲击响应，h^*(l+τ-q)表示h(l+τ-q)的共轭，h(l+τ-q)表示h(l)左移τ-q 以后的时变无线通信信道的冲击响应，R_x(k，τ)表示OFDM发送信号x(n)的周期自相关函 数，j表示复数中的虚数单位，P表示OFDM发送信号x(n)中加有循环前缀的OFDM符 号的长度，P＝L+M，M为子载波数，R_v(τ)δ(k)为平稳高斯白噪声v(n)的周期自相关函 数，R_v(τ)为平稳高斯白噪声v(n)的自相关函数，δ(k)为变量为k的单位冲激信号， R_v(τ)δ(k)在k＝0时存在非零值；再对OFDM接收信号y(n)的周期自相关函数R_y(k，τ)计 算延时变量τ的z变换，得到OFDM接收信号y(n)的周期谱函数，记为S_y(k，z)， Sy(k,z)=Στ=-(M+Lh)M+LhRy(k,τ)z-τ=H(ej2πkPz-1)Sx(k,z)H*(z*),]]>其中，H(ej2πkPz-1)=Σl=0Lhh(l)e-j2πklPz-l,]]>S_x(k，z)为OFDM发送信号x(n)的周期谱函数，z^*为z的共轭，H^*(z^*)为H(z^*)的共轭；

④利用替换中的所有z变量，且 e-j2πkP=(ej2πkP)*,]]>得到Sy(k,ej2πkPz-1)=H(z)Sx(k,ej2πkPz-1)H*(e-j2πkP(z-1)*);]]>利用替换 中的所有z变量，同时两边取共轭，得到 Sy*(k,ej4πkPz*)=H*(e-j2πkP(z-1)*)Sx*(k,ej4πkPz*)H(e-j4πkPz);]]>将Sy(k,ej2πkPz-1)=H(z)Sx(k,ej2πkPz-1)H*(e-j2πkP(z-1)*)]]>和Sy*(k,ej4πkPz*)=H*(e-j2πkP(z-1)*)Sx*(k,ej4πkPz*)H(e-j4πkPz)]]>两边做比，抵消两式中的得到Sy*(k,ej4πkPz*)×H(z)×Sx(k,ej2πkPz-1)=Sy(k,ej2πkPz-1)×H(e-j4πkPz)×Sx*(k,ej4πkPz*),]]>再将其还原成多 项式形式，得到多项式Στ-=-(M+Lh)M+LhRy*(k,τ)ej4πkτPz-τ×Σq=-M+MRx(k,q)e-j2πkqPz-q×Σl=0Lhh(l)z-l=Στ=-(M+Lh)M+LhRy(k,τ)e-j2πkτPzτ×Σq=-M+MRx*(k,q)ej4πkqPz-q×Σl=0Lhh(l)ej4πklPz-l;]]>

⑤对应上述多项式，构建以下四个Toeplitz矩阵，分别表示为和其中，为 由元素构成的(4M+3L_h+1)×(2M+L_h+1)维矩阵，由元素构成 的(4M+3L_h+1)×(2M+L_h+1)维矩阵，由元素构成的(2M+L_h+1)×(L_h+1)维 矩阵，由元素构成的(2M+L_h+1)×(L_h+1)维矩阵；

⑥构建一个对应的对角矩阵D_k，Dk=diag([1,e-j2πk×1P,e-j2πk×2P,...,e-j2πk×LhP]),]]>将等效成h，其中，diag( )为对角矩阵表示符号，h＝[h(0)，h(1)，.....，h(L_h)]^T；

⑦根据多项式乘法准则，利用上述构建得到的和Toeplitz矩阵及 对角矩阵D_k，将多项式Στ-=-(M+Lh)M+LhRy*(k,τ)ej4πkτPz-τΣq=-M+MRx(k,q)e-j2πkqPz-qΣl=0Lhh(l)z-l=Στ=-(M+Lh)M+LhRy(k,τ)e-j2πkτPzτΣq=-M+MRx*(k,q)ej4πkqPz-qΣl=0Lhh(l)ej4πklPz-l]]>表示为 Tyz1Txz1h=Tyz2Txz2Dkh;]]>

⑧根据Tyz1Txz1h=Tyz2Txz2Dkh]]>变换得到(Tyz1Txz1-Tyz2Txz2Dk)h=0,]]>再利用现有的最小 二乘法计算(Tyz1Txz1-Tyz2Txz2Dk)h=0,]]>得到信道估计值。

2.根据权利要求1所述的一种基于OFDM信号循环平稳特性的盲信道估计方法， 其特征在于重复执行步骤①～⑧50～100次，并计算各次计算得到的信道估计值总和的 平均值，将该平均值作为最终的信道估计值。