[发明专利]一种基于辨别分析设置阈值的信道估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信系统的信号处理领域，尤其是涉及正交频分复用(OFDM)系统中的信道估计方法。

背景技术

移动通信正朝着更大系统容量、更高服务质量和支持更多业务的方向演进。目前，正处在研究阶段的下一代移动通信系统，已确定以OFDM作为多载波数字通信调制技术，通过将高速率的信息符号串并变换成低速率符号，再调制到多个正交的子载波上并行地发射。OFDM可以减小信道频率选择性衰落的影响，具有频谱利用率高、可对抗多径时延扩展以及实现简单等特点，特别适用于宽带移动无线通信系统。

无线信道本质上影响通信的可靠性和有效性，深刻理解其特点是研究各种无线移动通信技术的前提。要在OFDM系统中进行高速率的数据传输，同时要保持较高的频谱利用率，OFDM系统需要使用密度更高的星座点进行符号映射并采用相干检测技术。在这种情况下，接收端必须知道精确的信道状态信息，现代OFDM系统都将高精度高效的信道估计器作为系统不可缺少的组成部分。对OFDM系统的信道估计的研究相当丰富，根据在时域还是在频域实现，可以分为时域信道估计算法和频域信道估计算法两大类。根据信道估计是否具有反馈环路、是否采用已知信息可以分为：基于判决反馈的信道估计方法、盲或半盲信道估计方法及基于导频辅助的信道估计方法。根据对于无线信道的处理又可划分为两种，一种是非参数化的信道估计方法，另外一种是参数化的信道估计方法。为了提高信道估计系统性能，同时降低实现复杂度，派生出了一些变换域算法。比较常用的方法中，LS算法简单易行，非常适用于实际系统，但对噪声和频率同步误差较为敏感，在信噪比较小的情况下，估计的准确性不高；MMSE算法具有最优的均方误差MSE(Mean Square Error)性能，但运算量很大，并且需要知道信道冲激响应的功率延迟特性和噪声的统计特性。

基于DFT的信道估计技术可以实现算法的复杂度及估计性能的折中，首先利用LS进行粗信道估计，得到信道频域的粗估计值，对其进行IDFT运算。由于OFDM系统的符号长度一般远大于信道的最大时延，因此，经IFFT变换后得到的信道时域冲激响应大部分能量集中在相对少数的几个采样点上，其它样值点上均为噪声。将噪声样值点置0，可以降低信道噪声，提高信道估计性能。最后将噪声置0后的时域冲激响应做DFT(或FFT)运算，可得到信道的频域估计值。为了尽可能地提高信道估计精度，就必须最大限度地抑制噪声，在保留信道有效样值的前提下，噪声项越少，估计精度就越高。那么，如何设定门限以区分有用信号和噪声信号，是一个重要的问题。如果门限设定得较高，那么有用的抽头信号值将丢失；相反，如果将门限设定得较低，那么噪声信号将被添加进来。无论那种情况，对算法的估计性能都不利。因此，如何选择合理的门限是这类算法的难点。另外，由于采样间隔是系统参数，信道时延是随机变量，因此，严格意义上讲，采样间隔信道是不存在的。也就是说，当采用基于DFT的OFDM系统信道估计方法时，经IFFT运算后，能量并没有采样间隔信道那样集中，要出现能量泄漏。

发明内容

本发明的目的是提供一种处理阈值附近采样值的辨别方法，并根据非采样间隔信道能量分布特点，提供一种快速可靠、性能稳定、实现复杂度低的适用于OFDM系统的信道估计方法。

本发明解决现有问题的技术方案是：一种基于辨别分析设置阀值的信道估计方法，步骤如下

步骤一，从接收信号中提取导频，对正交频分复用系统采用基于最小二乘准则LS得到频域信道估计的初始值

步骤二，对LS估计的信道初始值做IDFT变换，得到采样点数为N(OFDM系统子载波数)的含有噪声的时域信道冲激响应估计值

步骤三，将时域信道冲激响应估计值分为0≤n＜N_cp、N_cp≤n＜N-N_cp、N-N_cp≤n＜N-1三部分；

步骤四，把N_cp≤n＜N-N_cp范围内的估计值处理成噪声训练数据，得到噪声类的均值和协方差矩阵；

对0≤n＜N_cp和N-N_cp≤n＜N-1范围内的估计值设置初始门限，得到信道径的均值和协方差矩阵，0≤n＜N_cp和N-N_cp≤n＜N-1范围内低于初始门限的估计值运用辨别分析技术，保留有效径且调整信道径的均值和协方差矩阵，抑制噪声；

步骤五，将抑制噪声的时域估计值变换到频域得到抑制信道估计值。