[发明专利]镜像扩展的频域加窗正交频分多址信道估计方法

说明书

技术领域

本发明是一种应用于MIMO（Multiple Input and Multiple Output，多输入多输出)-OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分多址）系统的信道估计，属于通信传输技术领域。

背景技术

信息在传输过程中会受到的信道的畸变并引入噪声，尤其在无线通信中，无线信道状况非常恶劣，信道是多径的，时变的。理论上，只要精确地估计出信道如何作用于传输信号，就可以恢复传输的信息。在实际通信系统中，往往采用导频辅助信道估计，也就是发送机传输已知的信号（又称参考信号），接收机从接收到的参考信号中提取信道信息。

作为一个多载波系统，OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access， 正交频分多址）是OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiple，正交频分复用）技术的演进，是在利用OFDM对信道进行子载波化后，在部分子载波上加载传输数据的传输技术。由于OFDMA系统的良好性质，可以将传输信号和信道冲激响应在时域上的线性卷积完全等价为两者变换到频域后的相乘。接收机在OFDM解调后得到频域上的接收的参考信号，然后将其除以发送的参考信号就可以得到信道频域响应。

上面得到的信道频域响应含有噪声及干扰，实际的通信系统需要在低信噪比条件下保证可靠的信道估计。考虑到信道冲激响应的能量大部分集中在时延扩展内的时域样点上，而噪声分布在所有的时域样点上（一般认为噪声为白噪声），OFDMA系统的信道估计往往采用基于DFT（离散傅立叶变换）的变换域抑制噪声的算法，能够达到良好的信道估计性能和较低的复杂度。其基本方案是对含噪声的信道频域响应做IDFT（逆离散傅立叶变换）变换到时域后，在时域上通过某种方法，比如加截止长度为信道最大时延扩展的窗等方法，来抑制噪声。

由于OFDMA的发送带宽相对于系统带宽要小，接收端只能获得小部分信道频域响应。对信道频域响应做IDFT变换到时域后，信道冲激响应能量会泄漏到所有的样点上，这样接下来时域加窗虽然保留了信道冲激响应的绝大部分能量，去掉了噪声，但同时也去掉了有用的信道冲激响应的泄漏能量，导致信道估计误差在频域上呈Gibbs（吉布斯）现象，即边缘子载波上的信道频域响应估计误差比中央子载波上的误差要大很多。这也造成即使在高信噪比条件下，基于DFT的变换域抑制噪声算法仍存在较大估计偏差，也可称为误差平底现象。

此外，现代通信系统中多天线技术，如空分多址，多点协作等，接收机需要通过码分复用的参考信号来区分不同的发送端。在实际系统中，由于信道冲激响应的能量集中在时延扩展内，一般通过不同的循环移位来达到复用。然而，由于实际系统中不同发送端的参考信号接收时功率可能会有所差别，这样接收功率较大的发送端的信道冲激响应的能量泄漏就会干扰到接收功率较小的发送端，本发明中称其为码分复用干扰。尤其是在OFDMA传输带宽较小情况下，信道冲激响应的能量泄漏情况更加严重，从而带来严重的码分复用干扰。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种镜像扩展的频域加窗正交频分多址信道估计方法，能够提高估计误差性能，并能在多个发送端的参考信号通过不同循环移位复用情况下对抗码分复用干扰。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提出一种镜像扩展的频域加窗正交频分多址信道估计方法，该方法包括如下步骤：

第一步，镜像扩展：对接收到的长度为                                                点的正交频分多址频域参考信号进行点的镜像扩展；是正交频分多址传输的带宽，也是参考信号在频域上的长度，为扩展长度，具体取值取决于传输带宽大小；

第二步，频域加窗：对得到的镜像扩展后的信道频域响应乘上窗，窗为一个长度为点的参数可调的窗的点左循环移位，其中的参数与信噪比相关；是正交频分多址传输的带宽，也是参考信号在频域上的长度，为扩展长度，具体取值取决于传输带宽大小；

第三步，对上述通过镜像扩展和频域加窗后的信道频域响应实施点逆离散傅立叶变换，变换到时域；是正交频分多址传输的带宽，也是参考信号在频域上的长度，为扩展长度，具体取值取决于传输带宽大小；

第四步，对获得的时域信号通过加窗来将多个发送端的信道冲激响应能量和噪声分离来；