[发明专利]基于平面扩展卡尔曼滤波的WiMAX快衰落ICI消除方法

说明书

技术领域

本发明涉及4G无线通信中的通信信号处理方法，特别是提供了一种基于平面扩展卡尔曼滤波的WiMAX快衰落ICI消除方法。

背景技术

现今，第三代和第四代数字移动通信发展迅速，以IEEE 802.16e标准为基础的WiMAX(World Interoperability for Microwave Access，全球微波接入互操作性)宽带无线接入技术已作为一种有效的宽带无线接入解决方案得到了全球移动产业的认可。随着未来移动通信系统的不断演进，无线通信系统将会提供越来越高的数据速率和更加可靠的通信质量保障。为了满足人们对传输速率日益增长和高速移动性的要求，WiMAX为移动通信网络提供“最后一公里”的高速宽带接入移动通信业务，其可支持的移动终端的移动速度最高可达120km/h。但是，WiMAX系统对载波频率偏移十分敏感，多普勒效应会导致频率弥散，带来载波间干扰ICI(Inter Carrier Interference)。在高速移动的车载环境下，移动终端以120km/h以上速度移动时，移动终端与基站间的高速相对移动会使WiMAX网络由于多径多普勒效应等信道快衰落的影响而导致移动通信系统的性能严重恶化，由多普勒频率扩展引起的载波间干扰在WiMAX系统中更加严重，导致通信近乎中断。在大多数实际应用中，均衡技术无法有效对抗ICI产生的影响。随着接收机移动速度加快，如何消除由于信道时变所带来的子载波间干扰就变得十分有意义。为减少WiMAX系统中子载波间干扰(ICI)的影响，国内外已经提出了很多方法，现有的ICI消除方法主要分为两大类，一类是在发送端对发送符号进行处理，降低WiMAX系统对频率偏移的敏感度；另一类则是在接收端对频偏进行估计和校正。在降低系统对频偏的敏感度方面的典型方法有时域加窗、子载波干扰自消除等。时域加窗会造成系统信噪比的降低，而子载波干扰自消除会降低频谱利用率。在采用接收天线分集来改善性能，人们提出了采用线性模型来描述信道的时变特性，同时将信道矩阵中的部分系数忽略以减少估计的计算量，这种方法在相对多普勒频移较小的时候可以有效地补偿由信道的多径时变造成的正交性损失，但是不适合高速移动的场合。另外，盲处理方法不需要插入辅助信息，可以节约频率资源，但是在复杂性和精确度等方面受到一定的限制。为解决WiMAX可支持高速移动，并获得较好的传输质量，高效的ICI消除方法技术将受到重视。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种估计精度高、复杂度低的基于平面扩展卡尔曼滤波的WiMAX快衰落ICI消除方法，用于消除WiMAX系统的快衰落ICI干扰。为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种基于平面扩展卡尔曼滤波的WiMAX快衰落ICI消除方法，其特征在于利用WiMAX信号的循环短训练序列，对信号进行虚实部分离，并通过信号的虚部和实部的关系运用平面扩展卡尔曼滤波对WiMAX信号的多普勒频偏进行迭代修正估计，进而消除快衰落ICI对WiMAX系统的干扰，其操作步骤如下：

(1)信源信息转变成待传输有效数据：将信源信息进行信源编码、加扰、信道编码、交织、串并S/P转换及调制映射后变成N个子载波上的待传输有效数据X_i，其中，信道编码方法采用LDPC或Turbo或Woven卷积码或RS-CC编码，调制映射和解映射采用QPSK或16QAM映射；

(2)导频插入与数据复用：产生与信道频域抽样位置相对应的子载波导频数据X_pilot，并以L为导频数据间隔在p处将导频数据按照IEEE802.16e中的梳状导频格式插入导频，与待传输数据结构进行数据复用，产生导频数据的长度等于WiMAX系统帧长度的十分之一；