專利名稱：：Mimo-ofdm系統(tǒng)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)發(fā)送方法及其信道估計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及MIM0-0FDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送方法及其信道估計方法。技術(shù)背景在實際中，信道狀態(tài)信息(CSI)是通過一些已知的導(dǎo)頻符號來估計的并被用于數(shù)據(jù)檢測。因此，系統(tǒng)的性能取決于信道估計的質(zhì)量，即導(dǎo)頻符號的數(shù)量。對MIMO衰落信道的估計是多天線無線通信系統(tǒng)的主要挑戰(zhàn)。當(dāng)天線數(shù)增加時，因為需要估計的參數(shù)增加使得準確的信道估計變得更加困難。在傳統(tǒng)的信道估計中，為了避免天線間的干擾，導(dǎo)頻必須保持正交。對于MIMO—OFDM系統(tǒng)中的頻分復(fù)用的導(dǎo)頻，在一個OFDM符號時間內(nèi)，在不同天線上傳輸?shù)挠?xùn)練導(dǎo)頻占據(jù)不同的子載波?？墒沁@種方法急劇的增加了導(dǎo)頻的開銷當(dāng)發(fā)送天線數(shù)增加的時候，這樣會導(dǎo)致系統(tǒng)有效頻譜的減少。為了減少導(dǎo)頻開銷，半盲和盲信道估計被提出，但是，這些方法由于性能較差和復(fù)雜度較高，所以并不實用。下面結(jié)合圖l、圖2以2發(fā)送天線2接收天線系統(tǒng)為例，說明現(xiàn)用的OFDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送方法及其信道估計方法如圖1所示為2發(fā)送天線2接收天線的0FDM系統(tǒng)。在發(fā)送時刻/n，每根發(fā)送天線上的數(shù)據(jù)符號化如，句:"=0，1,...}，/=1，2，和被插入的導(dǎo)頻符號形成了一個OFDM符號。經(jīng)過反離散傅立葉變換(IDFT)的OFDM信號被兩個發(fā)送天線進行發(fā)送，經(jīng)過信道后，在接收端被接收，數(shù)據(jù)符號又進行了離散傅立葉變換(DFT)，并被表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(1)其中，/^(附，")是第/個發(fā)送天線到第7個接收天線的信道在時刻附的第w個子載波的頻域響應(yīng)。VV,(W，")表示在第y個接收天線上零均值，噪聲方差為<72的復(fù)高斯白噪聲如圖2所示的是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送方法(導(dǎo)頻結(jié)構(gòu))在MIMO—OFDM系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的頻分復(fù)用導(dǎo)頻輔助的信道估計，為了保證導(dǎo)頻正交，在天線1的某個子載波上發(fā)送導(dǎo)頻時，其余天線的相應(yīng)子載波則空置，不發(fā)送任何信號，如圖2所示。在2x2的MIM0—OFDM系統(tǒng)中，在每個OFDM符號里，導(dǎo)頻子載波A和A+1上的估計的信道頻域響應(yīng)可以表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>最后的整個子載波上的頻域信道為-=/"&r/(Ay(附，A))(4)其中，OFDM符號的子載波總數(shù)導(dǎo)頻子載波序號子載波序號時間序號(OFDM符號序號)發(fā)送導(dǎo)頻符號接收的符號估計的信道頻響插值傳統(tǒng)的MIMO—OFDM系統(tǒng)的信道估計性能主要取決于導(dǎo)頻的數(shù)量。導(dǎo)頻越多，導(dǎo)頻間隔越小，插值誤差也就越小。但系統(tǒng)有效頻譜和系統(tǒng)容量都會減少。附a"
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供MIMO-OFDM系統(tǒng)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)發(fā)送方法及其信道估計方法，所述方法在幾乎相同的導(dǎo)頻開銷下，可大大提高信道估計的性能。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了下述技術(shù)方案提供一種MIMO-OFDM系統(tǒng)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)發(fā)送方法，首先，發(fā)送天線上的導(dǎo)頻保持正交，其特征在于，在相鄰的導(dǎo)頻符號子載波之間放置有正交形式的發(fā)送數(shù)據(jù)符號。進一歩地，所述的發(fā)送數(shù)據(jù)符號是放置于相鄰的導(dǎo)頻符號子載波中間。進一歩地，當(dāng)系統(tǒng)為多天線時，所述的正交形式的發(fā)送數(shù)據(jù)符號是指只要有一根天線的某個子載波上有數(shù)據(jù)符號被發(fā)送，其余天線的相應(yīng)子載波空置，沒有信號發(fā)送。同樣地，當(dāng)系統(tǒng)為2根發(fā)送天線、2根接收天線時，所述的正交形式的發(fā)送數(shù)據(jù)符號是指當(dāng)一根天線第/個子載波上的數(shù)據(jù)符號《被發(fā)送，其余天線上相應(yīng)子載波空置，沒有信號發(fā)送；同樣的，當(dāng)另一根天線第/+1個子載波上的數(shù)據(jù)符號^被發(fā)送，其余天線上相應(yīng)子載波空置。當(dāng)系統(tǒng)為2根發(fā)送天線、2根接收天線時，所述的正交形式的發(fā)送數(shù)據(jù)符號還可以指在兩個相鄰的導(dǎo)頻子載波中間的/和/+1子載波上，數(shù)據(jù)符號《和^采用空頻碼的結(jié)構(gòu)形式擺放。進一步地，所述的空頻碼結(jié)構(gòu)形式是指在數(shù)據(jù)符號經(jīng)過OFDM調(diào)制后，將同一信息經(jīng)過正交編碼后從兩根天線上發(fā)射出去，發(fā)射信號為d-、-《《乂，其中，*表示復(fù)數(shù)的共扼，將每一組這樣的符號稱為一個碼字，放在相鄰導(dǎo)頻的子載波中間。當(dāng)發(fā)射天線大于2時，空頻碼的碼率小于L這里暫不考慮。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種前述的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)發(fā)送方法對應(yīng)的信道估計方法，包括如下步驟步驟1、最小二乘信道估計得到導(dǎo)頻子載波處的估計信道々"W，4;步驟2、通過插值得到所有非導(dǎo)頻子載波處的估計信道A"W，")；其特征在于，還包括歩驟3、利用位于導(dǎo)頻子載波中間的/子載波上的估計的信道A,(附，/)計算出在相鄰子載波中間處的發(fā)送數(shù)據(jù)符號^,如,/);步驟4、根據(jù)已知的發(fā)送數(shù)據(jù)符號的調(diào)制方式，對相鄰子載波中間處的發(fā)送數(shù)據(jù)符號&(m，/)進行硬判得到對應(yīng)的星座點《(W,/);步驟5、利用己得到的星座點《如，/)計算該數(shù)據(jù)子載波上的信道估計&(/W，/);歩驟6、通過對導(dǎo)頻子載波處的估計信道A"W，ifc)和數(shù)據(jù)子載波上的信道估計A,如，/)進行插值，最終獲得所有子載波上的信道估計^^如，")。本發(fā)明在已知了發(fā)送數(shù)據(jù)符號的星座點，通過盲的符號級硬判決，信道的估計性能可以得到提高，與傳統(tǒng)的信道估計相比只是增加了少許的導(dǎo)頻開銷。圖1是現(xiàn)有的OFDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是傳統(tǒng)的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的信道估計方法示意圖。圖4是空數(shù)據(jù)形式的發(fā)送導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是空頻碼數(shù)據(jù)形式的發(fā)送導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是在ITU-PB信道下，誤碼率性能比較示意圖。圖7是在ITU—PB信道下系統(tǒng)吞吐量性能比較示意圖。具體實施方式如圖3所示的是本發(fā)明的信道估計方法原理圖，以2根發(fā)送天線、2根接收天線為例，整個流程如下所述步驟1、最小二乘信道估計得到導(dǎo)頻子載波處的估計信道^^加，yfe);步驟2、通過插值得到所有非導(dǎo)頻子載波處的估計信道A"/n，")；其特征在于，還包括步驟3、利用位于導(dǎo)頻子載波中間的/子載波上的估計的信道^^附，/)計算出在相鄰子載波之間處的發(fā)送數(shù)據(jù)符號j,(附，0;本具體實施例中所述的發(fā)送數(shù)據(jù)符號放置于相鄰子載波的中間。歩驟4、根據(jù)己知的發(fā)送數(shù)據(jù)符號的調(diào)制方式，對相鄰子載波中間處的發(fā)送數(shù)據(jù)符號4(m，/)進行硬判得到對應(yīng)的星座點《(m，/);步驟5、利用已得到的星座點《(W，/)計算該數(shù)據(jù)子載波上的信道估計^如，/);步驟6、通過對導(dǎo)頻子載波處的估計信道^"/n，A:)和數(shù)據(jù)子載波上的信道估計兮w如,/)進行插值，最終獲得所有子載波上的信道估計^^/n，")。下面對步驟3和步驟5的詳細描述將針對null—data(空數(shù)據(jù))和SFBC—data(空頻碼數(shù)據(jù))兩種形式分別進行如圖1所示的是空數(shù)據(jù)形式的發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)當(dāng)?shù)谝桓炀€第/個子載波上的數(shù)據(jù)符號《被發(fā)送，第二根天線上相應(yīng)子載波空置，沒有信號發(fā)送。同樣的，當(dāng)?shù)诙炀€第/+1個子載波上的數(shù)據(jù)符號《被發(fā)送，第一根天線上相應(yīng)子載波空置，在第/個子載波上接收的數(shù)據(jù)符號可以表示為//n(W，/)//12(/n，/)仏,M//22(附，/)在第/+1個子載波上接收的數(shù)據(jù)符號可以表示為:X0,2(w，/)_(5)-1)//|2(附，/+1)-_0_ri(附，Z+l)一//2,(附，/-//22(7，/+1)X,2(附，/+1)/2(m，/+l)(6)估計的發(fā)送數(shù)據(jù)J,(W,/)&(W,/+1)可以由LS方法求得J,(附，/)-(^6,)—'6,R,A「AL八"l.「其中，H,=(7)(8)A,(附，/)A,(附，/),H2=左12(附，/+1)A22(m，/+1).。(附，/).，R2=/"2(附，/+1)A(w，/)和&"，/+1)為傳統(tǒng)信道估計方法插值得到的估計的信道。根據(jù)已知的發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制方式，將》,(w，/)^(附，/+1)調(diào)制到相應(yīng)的星座點，然后用于估計第/和/+1個子載波上的信道(9)/LJ\~1￡/其中，fi=Kw，/)#l2(m，/+l)(/，/)#22(w,/+l)J，D=《(附，/)00J2(m，/+1)Rr2(w，/)r2(/n，/+l)最終估計得到的信道通過插值得到A(y(附，w)=/"&r/(^^(w,A:)，^^(w，/))(10)當(dāng)然，如果系統(tǒng)為多天線時，那么空數(shù)據(jù)形式的發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為只要有一根天線的某個子載波上有數(shù)據(jù)符號被發(fā)送，其余天線的相應(yīng)子載波空置，沒有信號發(fā)送。如圖5所示的是空頻碼數(shù)據(jù)形式的發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在兩個相鄰的導(dǎo)頻子載波中間的/和/+1子載波上，數(shù)據(jù)符號^和A采用空頻碼(SFBC)的結(jié)構(gòu)形式擺放。所述的空頻碼結(jié)構(gòu)形式是指在數(shù)據(jù)符號經(jīng)過OFDM調(diào)制后，將同一信息經(jīng)過正交編碼后從兩根天線上發(fā)射出去，發(fā)射信號為d--"2*《乂,其中，*表示復(fù)數(shù)的共扼，將每一組這樣的符號稱為一個碼字，放在相鄰導(dǎo)頻的子載波中間<參數(shù)假設(shè)帶寬5MHzOFDM子載波總數(shù)1024信道模型ITU-PB信道編碼(Turbo)碼率1/2數(shù)據(jù)調(diào)制QPSK4"/)4"/)g"/)42"/)。(aj，/+1)r2(w，/)r2(a，/+l)Ai(w,/)#,2(附，/)(;，/)#22(附，/)《(附，/+1丫-《(m，/)《(w，/+l)這里我們假設(shè)相鄰子載波上的信道響應(yīng)相同，即//(/如，/)=//(/如，/+1),貝1』/和/+1子載波上的接收信號可以寫成//u(w，/)//12(附，/)—//21(附，/)//22(w，/)。(w，/)/*2(w，/+l)(11)則估計的發(fā)送數(shù)據(jù)&(附，/)&(附，/+l)可以由下式計算o一/〗2+|4(刈2，2,(刈2(12)其中，々"m，/)為傳統(tǒng)信道估計方法插值得到的估計的信道。根據(jù)已知的發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制方式，將4(w，/)&(附，/+1)調(diào)制到相應(yīng)的星座點，然后用于估計第/和/+1個子載波上的信道/,,、一|〃H=D〃DD"R(13)其中，HR=,D《(w，/)《(附，/+1)最終估計得到的信道通過插值得到^(m，m)=/We/p(々')■(m，A)，A々.(w，/))下面通過仿真說明本發(fā)明的效果仿真參數(shù)(14)/2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>其中，RPF(R印etitionFactor)為重復(fù)因子，即導(dǎo)頻的間隔。在ITU—PB信道下，QPSK調(diào)制，碼率l/2時，誤碼率和系統(tǒng)吞吐量性能比較分別如圖6和圖7。對于2x2的MIM0—0FDM系統(tǒng)，在幾乎相同的導(dǎo)頻開銷下，采用所提出的聯(lián)合導(dǎo)頻輔助和盲判決反饋的信道估計方法時的系統(tǒng)性能遠比采用傳統(tǒng)信道估計方法的要好。權(quán)利要求1、一種MIMO-OFDM系統(tǒng)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)發(fā)送方法，首先，發(fā)送天線上的導(dǎo)頻保持正交，其特征在于，在相鄰的導(dǎo)頻符號子載波之間放置有正交形式的發(fā)送數(shù)據(jù)符號。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的MIMO-OFDM系統(tǒng)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)發(fā)送方法，其特征在于，所述的發(fā)送數(shù)據(jù)符號放置于相鄰的導(dǎo)頻符號子載波中間。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的MIMO-OFDM系統(tǒng)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)發(fā)送方法，其特征在于，當(dāng)系統(tǒng)為多天線時，所述的正交形式的發(fā)送數(shù)據(jù)符號是指只要有一根天線的某個子載波上有數(shù)據(jù)符號被發(fā)送，其余天線的相應(yīng)子載波空置，沒有信號發(fā)送。4、根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的MIMO-OFDM系統(tǒng)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)發(fā)送方法，其特征在于，當(dāng)系統(tǒng)為2根發(fā)送天線、2根接收天線時，所述的正交形式的發(fā)送數(shù)據(jù)符號是指當(dāng)一根天線第/個子載波上的數(shù)據(jù)符號^被發(fā)送，其余天線上相應(yīng)子載波空置，沒有信號發(fā)送；同樣的，當(dāng)另一根天線第/+1個子載波上的數(shù)據(jù)符號《被發(fā)送，其余天線上相應(yīng)子載波空置。5、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的MIMO-OFDM系統(tǒng)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)發(fā)送方法，其特征在于，所述的正交形式的發(fā)送數(shù)據(jù)符號是指在兩個相鄰的導(dǎo)頻子載波中間的/和/+1子載波上，數(shù)據(jù)符號",和《采用空頻碼的結(jié)構(gòu)形式擺放。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的MIMO-OFDM系統(tǒng)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)發(fā)送方法，其特征在于，所述的空頻碼結(jié)構(gòu)形式是指在數(shù)據(jù)符號經(jīng)過OFDM調(diào)制后，將同一信息經(jīng)過正交編碼后從兩根天線上發(fā)射出去，發(fā)射信號為d-f，J，其中，*表示復(fù)數(shù)的共扼，將每一組這<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>樣的符號稱為一個碼字，放在相鄰導(dǎo)頻的子載波中間。7、一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)發(fā)送方法對應(yīng)的信道估計方法，包括如下步驟步驟1、最小二乘信道估計得到導(dǎo)頻子載波處的估計信道A"附,W;歩驟2、通過插值得到所有非導(dǎo)頻子載波處的估計信道A"m,AO;其特征在于，還包括步驟3、利用位于導(dǎo)頻子載波中間的/子載波上的估計的信道鳥(m，/)計算出在相鄰子載波中間處的發(fā)送數(shù)據(jù)符號^,如，/);步驟4、根據(jù)已知的發(fā)送數(shù)據(jù)符號的調(diào)制方式，對相鄰子載波中間處的發(fā)送數(shù)據(jù)符號a,如，/)進行硬判得到對應(yīng)的星座點《(附，/);歩驟5、利用已得到的星座點《(m，/)計算該數(shù)據(jù)子載波上的信道估計^如，/);步驟6、通過對導(dǎo)頻子載波處的估計信道A"m,yfc)和數(shù)據(jù)子載波上的信道估計#,,如，/)進行插值，最終獲得所有子載波上的信道估計A"/n，w)。全文摘要本發(fā)明提供一種MIMO-OFDM系統(tǒng)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)發(fā)送方法及其信道估計方法，該導(dǎo)頻數(shù)據(jù)發(fā)送方法為首先，發(fā)送天線上的導(dǎo)頻保持正交，在相鄰的導(dǎo)頻符號子載波之間放置有正交形式的發(fā)送數(shù)據(jù)符號。本發(fā)明的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)發(fā)送方法在幾乎相同的導(dǎo)頻開銷下，可大大提高信道估計的性能。文檔編號H04L27/26GK101132381SQ200610030290公開日2008年2月27日申請日期2006年8月22日優(yōu)先權(quán)日2006年8月22日發(fā)明者平周,琳唐,彧朱,李明齊,王海峰申請人:上海無線通信研究中心