專利名稱：一種ofdm系統(tǒng)中的子載波交叉離散導頻插入方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無線寬帶通信系統(tǒng)，具體涉及一種無線寬帶通信OFDM系統(tǒng)中的子 載波交叉離散導頻插入方法。
背景技術：
近幾年來，在新一代寬帶無線通信系統(tǒng)中，OFDM (正交頻分復用)技術巳經取代 單載波擴頻技術(如CDMA)，成為主流的基本發(fā)送技術。較早采用OFDM技術的包括 DAB (數字廣播)和DVB (數字電視)。隨后，寬帶無線接入系統(tǒng)IEEE 802.11g/a7n、 802.16d/e、 802.20 (標準正在制定當中)也以OFDM/OFDM A技術為基礎。另夕卜，目前 正在標準化的3GPPLTE (長期演進)和3GPP2A正(空中接口演進)技術也很可能選用 OFDM及其改進型(下行OFDM、上行DFT-S-OFDM)作為基本多址技術。近距離通信 UWB技術的兩個備選方案之一也采用了 MC (多載波)-OFDM。預計未來的B3G技術 也將基于OFDM?？傊?，目前無線通信領域所有的新興技術幾乎都以OFDM為核心。OFDM技術是采用多載波傳輸的方式克服由于多徑效應而引入的時延功率譜擴散而 帶來的頻率選擇性衰落，頻率選擇性衰落在高速的寬帶移動通信系統(tǒng)中特別突出。OFDM 技術將高速率的信息數據流經串/并變換，分割為若干路低速數據流，然后每路低速數據 采用一個獨立的載波調制并疊加在一起構成發(fā)送信號。在接收端用同樣數量的載波對發(fā) 送信號進行相千接收，獲得低速率信息數據后，再通過并/串變換得到原來的高速信號。 由于信道中多徑時延功率譜的擴散區(qū)間是由信道客觀特性所決定的，然而決定系統(tǒng)傳輸 性能的不是擴散區(qū)間的絕對值，而是擴散區(qū)間在被傳送信息碼元中所占的相對百分比。 OFDM技術將待發(fā)送的信息碼元通過串/并變換，降低速率，增大信息碼元周期，減少多 徑時延擴散在接收到的信息碼元中所占的相對百分比值，以削弱多徑干擾對傳輸系統(tǒng)性 能的影響。OFDM系統(tǒng)對脈沖干擾的抵抗能力要比單載波系統(tǒng)大得多，這是因為OFDM信號的 解調是在很多符號周期內積分，從而使脈沖干擾的影響得以分散。OFDM系統(tǒng)抗多徑傳 播與頻率選擇性衰落能力強，由于OFDM系統(tǒng)把信息分散到許多個載波上，大大降低了 各子載波的信號速率，從而能減弱多徑傳播的影響，再通過采用保護間隔的方法，可以 完全消除符號間干擾。OFDM系統(tǒng)的信道估計，從某種意義上講，比單載波復雜。因此導頻插入的方式(時 分復用還是頻分復用)是OFDM系統(tǒng)中需要重點研究的關鍵技術之一?，F有的OFDM導 頻插入方式有TDM (時分復接)、FDM (頻分復接)和離散插入方式。這3種導頻插入 方式分別如附圖l、附圖2和附圖3所示。在附圖1中，TDM插入方式時，導頻在所有子載波上發(fā)送，時域的最小單元是一個 包含導頻信息的OFDM符號，系統(tǒng)每隔若干個數據符號傳送一個導頻符號。這種插入方 式適用于時域變化小的信道，如室內環(huán)境。在附圖2中，FDM插入方式時，導頻信息在時域上持續(xù)發(fā)送，在頻域上只占用少數 特定的預留子載波，每隔若干子載波發(fā)送一個導頻子載波。這種插入方式對移動性的支 持較好，但需要在頻域上進行內插(interpolations在附圖3中，離散插入方式是FDM和TDM方式的結合。在頻域上，每隔若干子載 波插入一個導頻子載波。在時域上，每隔若干個符號插入一個導頻符號。這種插入方式 可以充分利用頻域和時域上的相關性，用盡可能小的導頻開銷，支持高精度的信道估計， 但這種方法需要同時在頻域和時域上做內插。不同的導頻插入方式適用于不同的用途(如同步、相位噪聲補償、信道估計等)，例 如，采用專用的導頻子載波(即FDM插入方式)適合用于相位補償和載頻的微調；采用 專用的導頻符號(即TDM插入方式)適合用于信道估計和時域/頻域的粗同步；而離散的 導頻插入可同時用于信道估計和載頻偏移的微調，從而有效地減少導頻的開銷。信道估計的理論基礎是頻率和時間的相關性，由于無線信道的頻率衰落和時變特征， 這種相關性是相對和局部的，會受限于信道的相干帶寬和相干時間，并且這種相關性會 嚴重影響信道估計的精度。在TDM插入方式中，那些沒有導頻的符號周期的信道衰落情 況就會出現偏差。在FDM插入方式中，那些沒有導頻的頻點的信道衰落情況就會出現偏 差。在離散插入方式中，那些沒有導頻的時頻單元的信道衰落情況就會出現偏差。為了 改善這些方面的問題，提出了本發(fā)明的導頻插入方式。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種OFDM系統(tǒng)中的子載波交叉離散導頻插入方法。 本發(fā)明提供的一種OFDM系統(tǒng)中的子載波交叉離散導頻插入方法，其通過下面的公 式來確定插入導頻的位置<formula>formula see original document page 5</formula>其中"r n "表示向下取整，S表示一個OFDM幀在時間長度上包括的OFDM符號的個數，F表示在頻域上的子載波個數，m表示插入導頻位置的符號序號，n表示插入導頻位置的子載波序號。本發(fā)明提供的上述方法，其中，在S為8， F為8時，其信道估計步驟為-步驟l:在符號周期l，估計計算子載波l、 3、 5、 7的信道估計值；步驟2:在符號周期l，利用步驟l估計出的子載波l、 3、 5、 7的信道估計值，將這些估計值和接收到的子載波2、 4、 6、 8接收值對應相乘，對應估計數據子載波2、 4、6、 8的數據符號；步驟3:在符號周期2，利用步驟1中子載波1的信道估計值，和子載波l、 2的接 收值對應相乘，估計子載波1和2的數據符號；利用步驟1中子載波3的信道估計值， 和子載波3、 4的接收值對應相乘，估計子載波3和4的數據符號；利用步驟1中子載波 5的信道估計值，和子載波5、 6的接收值對應相乘，估計子載波5和6的數據符號；利 用步驟1中子載波7的信道估計值，和子載波7、 8的接收值對應相乘，估計子載波7和 8的數據符號；步驟4:在符號周期3，利用步驟1中子載波1的信道估計值，和子載波1、 2的接收值對應相乘，估計子載波1和2的數據符號；利用步驟1中子載波3的信道估計值，和子載波3、 4的接收值對應相乘，估計子載波3和4的數據符號；利用步驟1中子載波 5的信道估計值，和子載波5、 6的接收值對應相乘，估計子載波5和6的數據符號；利 用步驟1中子載波7的信道估計值，和子載波7、 8的接收值對應相乘，估計子載波7和 8的數據符號；步驟5:在符號周期4，估計計算子載波2、 4、 6、 8的信道估計值；步驟6:在符號周期4，利用步驟5估計出的子載波2、 4、 6、 8的信道估計值，將這些估計值和接收到的子載波l、 3、 5、 7接收值對應相乘，對應估計數據子載波l、 3、5、 7的數據符號；步驟7:在符號周期5，利用步驟5中子載波2的信道估計值，和子載波l、 2的接 收值對應相乘，估計子載波1和2的數據符號；利用步驟5中子載波4的信道估計值， 和子載波3、 4的接收值對應相乘，估計子載波3和4的數據符號；利用步驟5中子載波 6的信道估計值，和子載波5、 6的接收值對應相乘，估計子載波5和6的數據符號；利 用步驟5中子載波8的信道估計值，和子載波7、 8的接收值對應相乘，估計子載波7和 8的數據符號；步驟8:在符號周期6，利用步驟5中子載波2的信道估計值，和子載波l、 2的接 收值對應相乘，估計子載波1和2的數據符號；利用步驟5中子載波4的信道估計值， 和子載波3、 4的接收值對應相乘，估計子載波3和4的數據符號；利用步驟5中子載波 6的信道估計值，和子載波5、 6的接收值對應相乘，估計子載波5和6的數據符號；利 用步驟5中子載波8的信道估計值，和子載波7、 8的接收值對應相乘，估計子載波7和 8的數據符號；步驟9:在符號周期7，估計計算子載波l、 3、 5、 7的信道估計值；步驟10:在符號周期7，利用步驟9估計出的子載波1、 3、 5、 7的信道估計值，將這些估計值和接收到的子載波2、 4、 6、 8接收值對應相乘，對應估計數據子載波2、 4、6、 8的數據符號；步驟ll:在符號周期8，利用步驟9中子載波1的信道估計值，和子載波l、 2的接 收值對應相乘，估計子載波1和2的數據符號；利用步驟9中子載波3的信道估計值， 和子載波3、 4的接收值對應相乘，估計子載波3和4的數據符號；利用步驟9中子載波 5的信道估計值，和子載波5、 6的接收值對應相乘，估計子載波5和6的數據符號；利 用步驟9中子載波7的信道估計值，和子載波7、 8的接收值對應相乘，估計子載波7和 8的數據符號。本方法可以較好克服子載波信道估計由于內插而帶來的偏差，改善OFDM系統(tǒng)信道估 計的精度。


附圖1是TDM插入方式的示意圖； 附圖2是FDM插入方式的示意圖； 附圖3是離散插入方式的示意圖；附圖4是本發(fā)明的子載波交叉離散導頻插入方法的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明的導頻插入方式如附圖4所示，橫軸表示時間，縱軸表示頻率。這種導頻插 入方法兼顧所有的子載波，保證在所有的子載波上都有導頻，避免在離散插入方式中有 些子載波上沒有導頻的缺陷，因為如果一些子載波上沒有導頻，這些子載波的信道衰落 情況就只能依靠內插的方法得到。由于信道衰落的隨機性，內插方法得到的衰落是不準確的。子載波交叉離散導頻插入方法可以較好克服子載波信道估計由于內插而帶來的偏 差，改善OFDM系統(tǒng)信道估計的精度。假設一個OFDM幀在時間長度上包括S個OFDM符號，其序號為1，…m,…S，在頻域有 F個子載波,其序號為1,…n,…F。我們用符號序號m，子載波序號n表示導頻符號在時間 頻率坐標系中的坐標。本發(fā)明中的導頻符號插入方式可以描述為其中"r "i "表示向下取整。 下面結合附圖4，對本發(fā)明作進一步說明。附圖4是子載波交叉離散導頻插入方式的一個實施例。其中5=8， F-8。在附圖4中 當3=8， F-8時利用本發(fā)明提供的上述公式可以得出導頻單元的位置為(1， l),(l， 3)， (1， 5)， (1， 7)，， (4， 2)， (4, 4)， (4， 6), (4, 8), (7， O， (7， 3)， (7， 5)， (7，7)。即在符號周期l時，在子載波l、 3、 5、 7上插入導頻； 在符號周期4時，在子載波2、 4、 6、 8上插入導頻； 在符號周期7時，在子載波l、 3、 5、 7上插入導頻。 其他時頻單元位置是數據符號。按如下步驟進行信道估計，步驟l:在符號周期l，利用最小均方誤差(MMSE)方法估計計算子載波l、 3、 5、 7 的信道估計值；步驟2:在符號周期l，利用步驟l估計出的子載波l、 3、 5、 7的信道估計值，將 這些估計值和接收到的子載波2、 4、 6、 8接收值對應相乘，對應估計數據子載波2、 4、 6、 8的數據符號；步驟3:在符號周期2，利用步驟1中子載波1的信道估計值，和子載波l、 2的接 收值對應相乘，估計子載波1和2的數據符號；利用步驟1中子載波3的信道估計值， 和子載波3、 4的接收值對應相乘，估計子載波3和4的數據符號；利用步驟1中子載波 5的信道估計值，和子載波5、 6的接收值對應相乘，估計子載波5和6的數據符號；利用步驟1中子載波7的信道估計值，和子載波7、 8的接收值對應相乘，估計子載波7和 8的數據符號；步驟4:在符號周期3，利用步驟1中子載波1的信道估計值，和子載波l、 2的接收值對應相乘，估計子載波1和2的數據符號；利用步驟1中子載波3的信道估計值，和子載波3、 4的接收值對應相乘，估計子載波3和4的數據符號；利用步驟1中子載波 5的信道估計值，和子載波5、 6的接收值對應相乘，估計子載波5和6的數據符號；利 用步驟1中子載波7的信道估計值，和子載波7、 8的接收值對應相乘，估計子載波7和 8的數據符號；步驟5:在符號周期4，利用最小均方誤差^MSE)方法估計計算子載波2、 4、 6、 8 的信道估計值；步驟6:在符號周期4，利用步驟5估計出的子載波2、 4、 6、 8的信道估計值，將 這些估計值和接收到的子載波l、 3、 5、 7接收值對應相乘，對應估計數據子載波l、 3、5、 7的數據符號；步驟7:在符號周期5，利用步驟5中子載波2的信道估計值，和子載波l、 2的接 收值對應相乘，估計子載波1和2的數據符號；利用步驟5中子載波4的信道估計值， 和子載波3、 4的接收值對應相乘，估計子載波3和4的數據符號；利用步驟5中子載波 6的信道估計值，和子載波5、 6的接收值對應相乘，估計子載波5和6的數據符號；利 用步驟5中子載波8的信道估計值，和子載波7、 8的接收值對應相乘，估計子載波7和 8的數據符號；步驟8:在符號周期6，利用步驟5中子載波2的信道估計值，和子載波l、 2的接 收值對應相乘，估計子載波1和2的數據符號；利用步驟5中子載波4的信道估計值， 和子載波3、 4的接收值對應相乘，估計子載波3和4的數據符號；利用步驟5中子載波 6的信道估計值，和子載波5、 6的接收值對應相乘，估計子載波5和6的數據符號；利 用步驟5中子載波8的信道估計值，和子載波7、 8的接收值對應相乘，估計子載波7和 8的數據符號；步驟9:在符號周期7，利用最小均方誤差(MMSE)方法估計計算子載波l、 3、 5、 7 的信道估計值；步驟10:在符號周期7，利用步驟9估計出的子載波1、 3、 5、 7的信道估計值，將 這些估計值和接收到的子載波2、 4、 6、 8接收值對應相乘，對應估計數據子載波2、 4、6、 8的數據符號；步驟lh在符號周期8，利用步驟9中子載波1的信道估計值，和子載波l、 2的接 收值對應相乘，估計子載波1和2的數據符號；利用步驟9中子載波3的信道估計值， 和子載波3、 4的接收值對應相乘，估計子載波3和4的數據符號；利用步驟9中子載波 5的信道估計值，和子載波5、 6的接收值對應相乘，估計子載波5和6的數據符號；利 用步驟9中子載波7的信道估計值，和子載波7、 8的接收值對應相乘，估計子載波7和 8的數據符號。應當注意，凡不脫離本發(fā)明思想的任何改進的方法都屬于本發(fā)明的保護范圍，本發(fā) 明具體保護范圍由權利要求書限定。
權利要求
1、一種OFDM系統(tǒng)中的子載波交叉離散導頻插入方法，其特征在于通過下面的公式來確定插入導頻的位置其中表示向下取整，S表示一個OFDM幀在時間長度上包括的OFDM符號的個數，F表示在頻域上的子載波個數，m表示插入導頻位置的符號序號，n表示插入導頻位置的子載波序號。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于 在S為8， F為8時，其信道估計步驟為步驟l:在符號周期l，估計計算子載波l、 3、 5、 7的信道估計值；步驟2:在符號周期l，利用步驟l估計出的子載波l、 3、 5、 7的信道估計值，將這些估計值和接收到的子載波2、 4、 6、 8接收值對應相乘，對應估計數據子載波2、 4、 6、 8的數據符號；步驟3:在符號周期2，利用步驟1中子載波1的信道估計值，和子載波1、 2的接 收值對應相乘，估計子載波1和2的數據符號；利用步驟1中子載波3的信道估計值， 和子載波3、 4的接收值對應相乘，估計子載波3和4的數據符號；利用步驟1中子載波 5的信道估計值，和子載波5、 6的接收值對應相乘，估計子載波5和6的數據符號；利 用步驟1中子載波7的信道估計值，和子載波7、 8的接收值對應相乘，估計子載波7和 8的數據符號；步驟4:在符號周期3，利用步驟1中子載波1的信道估計值，和子載波1、 2的接 收值對應相乘，估計子載波1和2的數據符號；利用步驟1中子載波3的信道估計值， 和子載波3、 4的接收值對應相乘，估計子載波3和4的數據符號；利用步驟1中子載波 5的信道估計值，和子載波5、 6的接收值對應相乘，估計子載波5和 6的數據符號；利 用步驟1中子載波7的信道估計值，和子載波7、 8的接收值對應相乘，估計子載波7和 8的數據符號；步驟5:在符號周期4，估計計算子載波2、 4、 6、 8的信道估計值；步驟6:在符號周期4，利用步驟5估計出的子載波2、 4、 6、 8的信道估計值，將這些估計值和接收到的子載波l、 3、 5、 7接收值對應相乘，對應估計數據子載波l、 3、 5、 7的數據符號；步驟7:在符號周期5，利用步驟5中子載波2的信道估計值，和子載波l、 2的接 收值對應相乘，估計子載波1和2的數據符號；利用步驟5中子載波4的信道估計值， 和子載波3、 4的接收值對應相乘，估計子載波3和4的數據符號；利用步驟5中子載波 6的信道估計值，和子載波5、 6的接收值對應相乘，估計子載波5和6的數據符號；利 用步驟5中子載波8的信道估計值，和子載波7、 8的接收值對應相乘，估計子載波7和 8的數據符號；步驟8:在符號周期6，利用步驟5中子載波2的信道估計值，和子載波l、 2的接 收值對應相乘，估計子載波1和2的數據符號；利用步驟5中子載波4的信道估計值， 和子載波3、 4的接收值對應相乘，估計子載波3和4的數據符號；利用步驟5中子載波 6的信道估計值，和子載波5、 6的接收值對應相乘，估計子載波5和6的數據符號；利 用步驟5中子載波8的信道估計值，和子載波7、 8的接收值對應相乘，估計子載波7和 8的數據符號；步驟9:在符號周期7，估計計算子載波l、 3、 5、 7的信道估計值；步驟10:在符號周期7，利用步驟9估計出的子載波1、 3、 5、 7的信道估計值，將這些估計值和接收到的子載波2、 4、 6、 8接收值對應相乘，對應估計數據子載波2、 4、6、 8的數據符號；步驟ll:在符號周期8，利用步驟9中子載波1的信道估計值，和子載波l、 2的接 收值對應相乘，估計子載波1和2的數據符號；利用步驟9中子載波3的信道估計值， 和子載波3、 4的接收值對應相乘，估計子載波3和4的數據符號；利用步驟9中子載波 5的信道估計值，和子載波5、 6的接收值對應相乘，估計子載波5和6的數據符號；利 用步驟9中子載波7的信道估計值，和子載波7、 8的接收值對應相乘，估計子載波7和 8的數據符號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線寬帶通信OFDM系統(tǒng)中的子載波交叉離散導頻插入方法。這種導頻插入方法兼顧所有的子載波，保證在所有的子載波上都有導頻，避免在離散插入方式中有些子載波上沒有導頻的缺陷，因為如果一些子載波上沒有導頻，這些子載波的信道衰落情況就只能依靠內插的方法得到。由于信道衰落的隨機性，內插方法得到的衰落是不準確的。子載波交叉離散導頻插入方法可以較好克服子載波信道估計由于內插而帶來的偏差，改善OFDM系統(tǒng)信道估計的精度。
文檔編號H04L25/02GK101237439SQ20081010107
公開日2008年8月6日 申請日期2008年2月28日 優(yōu)先權日2008年2月28日
發(fā)明者陳朝陽 申請人:北京北方烽火科技有限公司