[发明专利]基于最大时延实时估计的MMSE信道估计方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信中OFDM传输体制的信道估计技术，特别是一种基于最大时延实时估计的MMSE信道估计方法。

背景技术

信道估计对于相干OFDM传输系统十分重要，OFDM系统的信道估计方法大致分成两类：盲估计和基于导频的信道估计。盲估计方法可以在对发送数据完全未知的情况下完成信道估计，所以盲信道估计方法可使发射机不必发送特殊的训练序列，从而提高了系统的频谱效率，但是该方法需要在接收到足够多的数据情况下才能得到一个可靠的估计。对于移动通信系统，信道是时变的，需要大量的数据就限制了盲算法的应用。目前实用的无线OFDM信道估计一般是要借助于一定训练序列(导频)来完成的。而且，对于衰落信道，信道估计器还必须能跟踪上时变信道的变化，这就需要训练数据以某种连续的方式插入到发送序列中。

在基于导频的OFDM信道估计算法中，无论是采用MMSE估计，还是Wiener插值滤波，都需要已知信道的二阶统计特性，这种统计特性对通信双方来说是未知的。一种实用的做法是，通过建立一个近似的信道模型，利用该模型假设的多径时延自相关函数和多普勒自相关函数，离线产生自相关矩阵或二维维纳滤波器系数，分别应用到MMSE均衡或维纳滤波过程中，实现信道估计，欧洲的DVB-T系统即采用了该种方法。

基于离线产生维纳滤波器系数的方法虽然使最佳滤波的实现带来了可能，但伴随的问题是当实际信道与模型差距较大即产生失配时，会带来一定性能的损失。特别是伴随着通信环境、地形的变化，有的属于稠密多径信道类型，有的属于稀疏多径类型，不同信道情况使其最大多径时延的长度发生变化，此时，采用固定的多径时延分布函数作为基准，就使得信道估计性能带来损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于最大时延实时估计的MMSE信道估计方法，通过对信道最大多径时延的估计，自适应地调整自相关函数值，获得接近匹配时的最小均方误差(MMSE)估计效果，提高数据传输性能。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于最大时延实时估计的MMSE信道估计方法，针对最小二乘LS信道估计值，首先通过IDFT变换进入时域，然后对时域估计值进行能量平均，得到近似的信道功率延迟分布，再利用该分布估计信道的最大多径时延，随后将信道最大多径时延的估计值代入公式，得到与实际信道最大多径时延相匹配的相关函数，以此进行MMSE信道估计。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)在最小二乘估计的基础上采用最大时延实时估计的最小均方误差(MMSE)的信道估计算法，针对最小二乘(LS)信道估计值，首先通过IDFT变换进入时域，然后对时域估计值在一定的时间内进行能量平均，得到近似的信道功率延迟分布，再利用该分布估计信道的最大多径时延，随后将信道最大多径时延的估计值代入公式，得到与实际信道最大多径时延相匹配的相关函数，以此进行MMSE信道估计。

(2)针对最小二乘信道受高斯白噪声和子载波干扰影响很大的弊端，提出了一种带有最大时延实时估计的最小均方误差(MMSE)的信道估计算法，本算法通过合理设置门限值获得准确的信道最大多径时延的估计值，然后进行MMSE估计，这样很大程度的抑制了ICI和高斯白噪声，进而获得近似理想的信道估计性能。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是OFDM基带信号模型。

图2是OFDM系统信道特性的频域表示。

图3是基于最大时延实时估计的MMSE估计。

图4是功率延迟分布为均匀分布时信道能量随最大多径时延数的分布。

图5是功率延迟分布为负指数分布时信道能量随最大多径时延数的分布。

图6是功率延迟分布为均匀分布时信道最大多径时延估计结果。

图7是功率延迟分布为负指数分布时信道最大多径时延估计结果。

图8是基于最大时延实时估计的MMSE算法误符号率性能。

图9是基于最大时延实时估计的MMSE算法均方误差性能。

具体实施方式

OFDM系统框图如图1所示，经过串并转换的调制数据进入IDFT单元，然后在时域内增加循环前缀(Cyclic prefix，CP)，用以消除OFDM符号之间的干扰(Inter-symbol Interference，ISI)。采用的CP长度大于信道最大时延，此时多径的影响仅体现在CP内，信道的线性卷积转化为循环卷积，频率选择性衰落信道此时也可以看作一组并行的高斯信道，如图2所示。

采用多径衰落信道模型，包含M个路径