[发明专利]基于MIMO-OFDM通信系统的分离维纳信道估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于MIMO-OFDM通信系统的分离维纳信道估计方法，属于通信系统接收机信道估计领域。

背景技术

在通信网络中应用MIMO-OFDM技术时，可以采用相干解调或差分解调方式。差分解调由于信号包含在相邻符号之差中，不需要进行信道估计，接收机较为简单，但是与相干解调相比，在信噪比方面会有3dB的损失；并且差分解调无法应用多电平调制技术，因此为了获得更高的数据速率和频谱利用率与良好的系统性能，通常采用相干解调方式。所以信道估计也成为了通信领域的一个研究热点。

由于无线移动信道存在多径时延、衰落、多普勒频移/高斯白噪等一系列影响，因此在接收端对信道参数的估计是一个困难的过程。信道估计的方法通常可以被分为三类：第一类是非盲信道估计，借助于参考信号，如导频或训练序列，按一定的估计准则估计信道参数值，同时逐步跟踪和调整待估参数的估计值，这类算法的优点是简单且易于实现，但插入的导频会降低信道的利用率。第二类是盲信道估计，它无需加入导频符号或训练序列，而利用调制信号本身固有的和具体承载信息比特无关的一些特征来进行信道估计的方法。这类算法虽然提高了系统的频谱利用率，但存在估计精度低、收敛速度较慢、计算复杂度高等问题。第三类是半盲估计，是一种将盲估计与基于导频序列估计这两种方法结合起来的信道估计方法，它兼顾了前两者的特点，但目前该技术尚未发展成熟，正有待进一步研究。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于MIMO-OFDM通信系统的分离维纳信道估计方法。本方法采用基于导频的信道估计方法，在数据中插入一定数量的已知数据（Pilot导频），通过已知点上信道的响应值来获取整个信道的完整响应。

技术方案：一种基于MIMO-OFDM通信系统的分离维纳信道估计方法，包括如下步骤：

（1）导频采用时频域间隔的矩形形式插入发送数据帧；

（2）基于LS准则，利用导频点处的接收信号值计算时频栅格上导频点的信道响应值；

（3）利用导频处的信道响应，在频域方向使用一维的维纳滤波方法，计算出频域Wiener滤波的滤波系数矩阵；

（4）按照(3)的方法，在时域方向使用一维的维纳滤波方法，计算出时域Wiener滤波的滤波系数矩阵；

（5）联合频域及时域的滤波系数计算出二维维纳滤波器的滤波系数近似值,并由此计算信道响应参数。

有益效果：与现有技术相比，本发明提供的基于MIMO-OFDM通信系统的分离维纳信道估计方法，利用了维纳滤波器，分别计算时域及频域的信道参数，使信道估计的性能接近时频域同时进行的二维维纳滤波方法，同时降低了计算复杂度。

附图说明

图1是MIMO-OFDM通信系统模型；

图2是导频插入的矩形模式；

图3是本发明的均方误差仿真图；

图4是本发明系统误比特率的仿真图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

基于MIMO-OFDM通信系统的分离维纳信道估计方法，在系统中的实施位置在图1所示的信道估计模块处。仿真系统采用了如下的参数设置：子载波个数1024；循环前缀256；载频3.2GHz；调制方式4QAM；车速120km/h；信道采用ITU-R M.1225信道A模型，其室内环境各径的相对时延和平均功率为[050110170290310]ns和[0.0-3.0-10.0-18.0-26.0-32.0]db。

步骤1：在发送端，导频采用时频域间隔的矩形形式插入发送数据帧，插入图案如图2所示（图中黑点代表导频点）。导频间隔必须满足二维采样定理，同时时频域内导频符号的放置位置必须使信道估计器能够跟上信道传输函数的变化，而又不过多地增加系统的额外开销。

假设N_t为导频的时域间隔，N_f为导频的频域间隔。根据二维采样定理，可以得到：