[发明专利]用于提高动态频谱访问多载波系统中的信道估计性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线多载波通信系统，并且更具体而言涉及用于提高动态频谱访问多载波系统的信道估计性能的方法。

背景技术

无线通信中的一个问题是多路传播，即原始传输的信号与它的多个严重衰减的复制信号一起到达接收机的现象，其中复制信号分别具有不同幅值、相位和到达时间。因被传输信号从发射机与接收机之间的不同回波路径上穿过而导致出现多路传播。

信道估计涉及用于识别多路信道对单脉冲信号在时域或频域上的响应以使该响应信息能够用于检测过程从而提高接收机上的信息可靠度的多种技术。

因穿过不同路径的复制信号之间相消干扰和相长干扰而使被传输信号的不同谐波不同地衰减时，会引起频率选择性多路传播。如果多路传播为频率选择性的，则不能够再将相同的常规时域信道估计技术应用于接收信号的整个频率范围。这使得信道估计更加复杂，并且通常被称为频率选择性问题。

多载波通信是旨在解决频率选择性问题的正常且有效的方案。在多载波通信中，将传输划分为带宽足够窄的并行、固定子信道（也被称为子载波）以使它们的频率几乎平坦，即在特定子信道上频率选择性信道状态的效果可以被视为恒定。从而，代替在接收机上补偿信道衰减的复杂连续均衡技术，可以采用相对简单的针对块的频域均衡技术。为了可靠地恢复被传输信号，要求在接收机上精确地估计信道状态信息，以便能够确定均衡器系数。信道状态信息可以通过识别信道频率响应或者信道冲击响应来确定。

在信道估计技术中，基于训练的，尤其导频辅助（pilot-assisted）的方法因其简单性、可靠性和适应性而得到广泛普及。导频辅助的信道估计依赖于与数据一起在被传输信号中多路传输的少量导频符号。信道响应参数（例如，每一个子载波所需的均衡器增益和相移）可以通过对被接收的导频符号进行过滤和内插来估计。

近来对建立常规多载波系统（诸如在高斯白噪声条件下操作的正交频分复用（OFDM）系统）的最优导频模式的设计进行了广泛的研究。研究显示，在OFDM系统中，传输容量的平均下限的最大化等价于信道估计最小均方差（MMSE）的最小化，并且仅仅通过在导频符号中等功率分布的等间距（ES）导频模式来实现。

认知无线电涉及以下无线通信应用，即依靠被称为动态频谱访问（DSA）的技术来适应性使用未占用频带。动态频谱访问允许二级带（未许可的）用户在不影响一级带（许可的）用户传输的情形下进行通信。该系统的实例在专利权人为T.S.Kwon等人的美国公开专利申请No.20090274081的题为“Device to Sense Frequency Band to Share Operating Frequency Bands in Heterogeneous Communication Systems and Method thereof（在非均匀通信系统中感测频带以共享操作频带的装置及其方法）”中进行了说明。

近来，已经提出了将多载波系统用在动态频谱访问认知无线电应用中。对于最优导频模式设计，由于被传输信号要求固有的适应性，因此动态频谱访问系统引入了大范围的不确定性。在认知无线电应用中，二级带用户可能受到来自一级用户的干扰。该干扰可能来自远程大功率传输源或者来自相邻频率的其它系统频谱旁瓣。结果，迫使认知无线电多载波系统在任意布置的虚拟子载波（即，不适于传输的子载波）和加性非白噪声（即，高斯白噪声加干扰）的条件下进行操作。这通常使之前的所有最优导频模式设计不适用于动态频谱访问多载波系统。

发明内容

本发明的目的在于，提供用于提高动态频谱访问多载波系统中的信道估计性能的方法。

根据本发明，提出一种用于提高动态频谱访问多载波系统中的信道估计性能的方法，所述动态频谱访问多载波系统使用包括在被传输信号中的导频符号的模式，所述被传输信号从发射机经过受干扰影响的传播环境发送至接收机，所述方法包括，通过执行以下步骤来适应性地确定包含在所述被传输信号中的导频符号的模式：

a）基于对所述传播环境的外部测量，通过限定干扰和高斯白噪声的协方差矩阵来明确地特征化受干扰影响的传播环境；

b）通过计算使基于所述协方差矩阵所实现的最大似然信道估计的误差平方和最小的布置来确定预定数量的等功率导频符号的布置，以及

c）在所述导频符号处于其被布置位置的情形下，通过计算使基于所述协方差矩阵所实现的最大似然信道估计的误差平方和最小的功率分布来确定所述被布置导频符号之间的相对功率分布。