[发明专利]快速时变信道下基于对称基扩展模型的OFDM信道估计方法

说明书

技术领域

本专利发明了一种应用于OFDM系统中的基于对称基扩展模型的快速时变信道估计方法，属于无线通信领域，它特别涉及OFDM信道估计方法属于实用电磁波技术的数字移动通信领域。特别设计数字地面电视，单载波OFDM通信系统，多载波通信系统，无线局域网（WLAN）等采用OFDM调制的数字通信系统中的信道估计技术。同时，本发明不但可码分多址（CDMA）系统、时分多址（TDMA）系统中进行信道估计，而且本发明的思想还可用于一切BEM方法以及其衍生的方法中估计雷达、遥控遥测、航天等多种技术领域的其他特征参数。

背景技术

正交频分复用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexinhg）技术由于具有数据传输速率高，抗多径能力强，频谱效率高等优点，越来越受到重视。它已经成功的用于有线和无线通信。如DAB，DVB, IEEE802.11a及HyperLAN/2中。OFDM这种新的调制技术也可用于新一代的移动通信系统中。OFDM技术将大大提高新一代移动通信系统传输数据率和频谱效率，具有很好的抗多径能力。

随着高速铁路公路、航空飞行器通信需求的日益增长,未来移动通信系统将面临高速移动环境所带来的挑战。高速移动环境产生的大多普勒频移会导致信道的快速变化，严重降低移动通信系统的性能。对于大多数接收机来说，都是假设信道是准静态的，也就是说假设信道在一个符号周期内保持不变。多普勒衰落使得在一个符号周期内的信道会发生显著的变化。虽然可以通过减小符号周期的办法来对抗多普勒衰落，但是这样做将损失系统对抗多径的能力或者降低系统的频谱利用率。对时变信道进行估计常用的方法可分为两种：

（1）基于线性近似的信道估计。见文献Yasamin Mosto and Donald C.Cox，“ICI Mitigation for Pilot-Aided FDM Mobile Systems”，IEEE Transaction on wireless communication, vol.4,no.2,March 2005,Page(s):765:774。

在OFDM系统中数据是基于符号发送，设f_d是多普勒频移，T_s是一个OFDM符号的持续时间，那么当归一化多普勒频移f_dT_s＜0.05时，信道在每个OFDM符号内的变化可以忽略不计，因此可以认为是准静止信道。当0.05＜f_dT_s＜0.1时，信道在每个OFDM符号内是缓慢变化的，可以近似认为是线性变化，而当f_dT_s＜0.1时，信道在每个传输单元时间内的变化剧烈，不能再近似为线性变化。当信道在一个OFDM符号内线性变化时， 通过导频符号估计信道抽头中值，然后通过相邻的两个符号的信道抽头中值确定斜率，进而确定每个信道抽头系数。

但是，该方法需要在每个OFDM符号的导频个数大于L（归一化信道长度），对于较长信道的估计，需要的导频数量较多，降低了频谱利用率。

（2）基于BEM模型的信道估计。见文献Zijinan Tang and Paolo Banelli,” Pilot-Assisted time-varying Channel Estimation for OFDM Systems”, IEEE Trans.Signal Processing, 2007. Page(s):1~13.

其基本原理如下：

首先，给出BEM信道建模的通用表达式，即信道的每一个时变抽头h_l(n)， n=0,1,…,N-1,被表示为一组时变函数的加权叠加。