[发明专利]协同正交频分复用系统中的信道估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及协同正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)系统中的一种信道估计方法，具体是一种用于估计协同OFDM系统频率选择性衰落信道的低复杂度信道估计方法，属于宽带无线数据传输领域。

背景技术

新一代无线通信系统将支持高速率多媒体信息传输，在有限的频谱资源上实现高数据速率和大系统容量。在此背景下，具有较高频谱利用率且能够有效对抗无线信道频率选择性衰落和大尺度衰落影响的技术成为研究热点。

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)是一种多载波数字调制技术，它能够将高速的信息分割到多个正交子载波上并行低速传送，从而显著消除频率选择性衰落给系统带来的影响。同时，由于它采用了离散傅立叶变换，大大降低了收发机的实现复杂度，因此随着多媒体业务的发展，它在无线通信系统中的应用尤其引人注目，已成为现代无线通信领域最重要的关键技术之一。另一方面，协同通信作为新一代无线通信系统的增强型技术也随之应运而生，其基本思想是用户间可以共享彼此的天线，通过无线中继的方式形成一个虚拟的多天线阵列，从而获得空间分集，它可以在不增加发射功率的情况下，显著地扩大覆盖范围、提高信道容量、改善服务质量QoS。因此把OFDM和协同通信这两个强有力的技术相结合，既可以获得很高的信息传输速率又可以实现很强的可靠性，既可以利用OFDM技术有效地抵抗多径衰落，又可以充分发挥协同通信的独特优势，使其兼具两者的优点并相互补充。因此，协同OFDM技术已经成为新一代无线通信系统关键技术的重要候选之一和新的研究热点。

在相干检测协同OFDM系统中，信道估计极大地影响着整个通信系统的性能。由于译码转发(Decode-and-forward，DF)协同系统的信道估计问题可以退化为传统点对点传输的信道估计问题，因此目前大部分研究都是针对放大转发(Amplify-and-forward，AF)协同系统进行讨论的。由于放大转发使得从源节点经过中继到目的节点的等效信道不再具有高斯特性，并且在中继节点引入的噪声被放大转发到目的节点，因此传统的信道估计方法在AF协同系统中不再适用。近几年来，关于协同通信系统的信道估计问题正逐渐得到关注。但由于协同信道估计问题尚处于研究发展阶段，其大部分研究仍是针对平坦衰落信道进行的，与真正实用化差距较大。在实际的无线传输信道中，由于散射和延迟等造成的多径传输，使得信道往往具有频率选择性衰落。因此，协同OFDM系统是一种很有前景的解决方案，讨论该方案中的信道估计也成为了近期人们研究的一个热点。

目前，已有一些学者对协同OFDM系统的信道估计问题进行了研究。例如，K.S.Woo等人在《IEICE Transactions on Communications》，vol.90，no.6，pp.1555-1558，2007发表了“Channel estimation for OFDM systems with transparentmulti-hop relay.”，针对频率选择性信道，将OFDM技术用于协同系统中，提出了一种基于导频的最小二乘(Least Square，LS)信道估计；H.Dogan针对协同OFDM系统，提出了一种基于最大后验概率(Maximum a Posteriori，MAP)的信道估计方法，并与传统的梳状导频辅助信道估计方法进行了比较，具体可参见“Maximum aposteriori channel estimation for cooperative diversity orthogonal frequency-divisionmultiplexing systems in amplify-and-forward mode.IET Communicaitons，vol.3，iss.4，pp.501-511，2009.”。而F.Liu等人在“Channel estimation for amplify and forwardrelay in OFDM system.Wireless Communications，Networking and Mobile Computing，2008.WiCOM′08.4th International Conference on，pp.1-4，2008.”中比较了协同OFDM系统中LS、线性最小均方误差(Linear Minimum Mean Square Error，LMMSE)以及低秩LMMSE三种信道估计方法的性能差异。