[发明专利]一种基于均匀分布导频的二维自适应OFDM信道估计方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于均匀分布导频的二维自适应OFDM信道估计方法。

背景技术

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）是一种特殊的多载波调制技术，它在对抗多径衰落方面有着天然的优越性，很适合高速数据传输。因此OFDM在现代无线宽带接入系统中得到了广泛的应用，如DAB（Digital Audio Broadcasting，数字音频广播），DVB（Digital Video Broadcasting，数字电视广播），LTE（Long Term Evolution，长期演进），WiFi，WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access，即全球微波互联接入）等。在无线OFDM系统中，多径效应和多普勒效应分别会导致无线信道具有频域选择性衰落和时间选择性衰落特性，对采用相干解调的接收机会产生恶劣的影响，使系统性能下降。因而，需要有高性能的信道估计方法来准确地获取信道信息，并通过信道均衡消除多径信道的影响。

在现有的OFDM系统中，发射端输入数据经过信道编码，映射，子载波分配，并插入导频后，采用OFDM调制，也就是IFFT（Inverse Fast Fourier Transform，快速傅立叶逆变换）变换。为了消除ISI（Inter Symbol Interference，码间干扰）和ICI（Inter Carrier Interference，载波间干扰）的影响，OFDM调制输出数据需要加上CP（Cyclic Prefix，循环前缀）。发射信号通过信道到达接收端。接收端的处理过程基本和发射端相反，只是多了信道估计和信道均衡。信道估计就是估计信道的状态信息（CSI：Channel State Information），如信道冲击响应（CIR：Channel Impulse Response），信道频域响应（CFR：Channel Frequency Response）等。信道均衡就是利用信道估计出来的CSI，消除多径信道的影响。因此，信道估计性能的优劣直接关系到信道均衡的性能，进而影响整个OFDM系统的性能。

现有的OFDM系统信道估计可以采用二维信道估计或两个一维信道估计级联等方法。二维信道估计包括二维MMSE（Minimum Mean Square Error Estimation，最小均方误差估计）等。两个一维信道估计级联就是将一维时间方向插值（TDI:Time Direction Interpolation）和一维频率方向插值（FDI:Frequency Direction Interpolation）级联起来。一维插值算法主要包括多项式插值和数字插值滤波器插值。多项式插值又包括线性内插、二阶高斯内插、三次拉格朗日内插、三次样条内插等。数字插值滤波器插值又包括低通sinc加窗函数内插等。对于MMSE算法而言，其性能很好，但是复杂度非常高，涉及矩阵的求逆等。而且该算法需要信道的二阶统计特性，如自相关矩阵以及互相关矩阵等，这在实际中往往是不知道的，需要采用其他方法得到。对于多项式插值算法而言，当应用于TDI的时候，则只适用于慢衰落信道；当应用于FDI的时候，则只适用于短时延信道。对于数字插值滤波器插值而言，它无论是用在TDI或者FDI都能取得一个很好的性能，但是它需要与信道统计特性有关的参数，如应用于TDI的时候，则需要知道信道的最大多普勒频率；当应用于FDI的时候，则需要知道信道的最大多径时延。这在实际中同样是不知道的，需要通过其他方法来估计，增加了算法的复杂度，而且如果要想使其自适应跟踪信道变化，算法的复杂度又会大大提升。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低复杂度的基于均匀分布导频的二维自适应OFDM信道估计方法，针对采用二维均匀分布插值导频的OFDM系统，在信道统计特性未知的情况下进行信道估计，并且可以自适应跟踪时变信道。

为实现上述发明目的，本发明基于均匀分布导频的二维自适应OFDM信道估计方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：发射端在每个OFDM符号插入插值导频，插值导频在时频二维均匀分布，记时间方向上的周期为D_t，频率方向上的周期为D_f；插值导频的位置与数值对于接收端是已知的；