專利名稱：基于時(shí)域處理聯(lián)合信道估計(jì)的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于時(shí)域處理聯(lián)合信道估計(jì)的 正交頻分復(fù)用系統(tǒng)。
技術(shù)背景多徑信道的頻率選擇性衰落會(huì)導(dǎo)致接收信號(hào)功率大幅下降，信噪比也大 幅下降。在寬帶無線數(shù)字通信中，影響信息高速傳輸?shù)淖钪饕囊活惛蓴_是 由信道的多徑效應(yīng)所引起的頻率選擇型衰落，也就是當(dāng)信息傳輸速率較高時(shí)， 信號(hào)持續(xù)時(shí)間越短，相應(yīng)帶寬越寬，若信號(hào)帶寬超過信道相干帶寬，則信道 時(shí)間彌散特性對(duì)接收信號(hào)產(chǎn)生頻率選擇性衰落，從而使接收信號(hào)相互重疊， 產(chǎn)生符號(hào)間干擾造成通信性能下降。隨著信息傳輸速率的進(jìn)一步提高，在接收端采用均衡器或者采用直接序列擴(kuò)頻加Rake接收的傳統(tǒng)方法，雖然克服 了頻率選擇性衰落，但在復(fù)雜度和性能方面都面臨許多障礙。因此，多載波技術(shù)從思想上根本的解決了這個(gè)問題。它將信道在頻域上 劃分成多個(gè)子信道，使每個(gè)子信道的頻譜特性都近似平坦，使得多個(gè)互相獨(dú) 立的子信道傳輸信號(hào)在接收機(jī)中合并，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的頻率分集，所以克服了 在頻域上多徑信道呈現(xiàn)出頻率選擇性衰落。其中OFDM (正交頻分復(fù)用技 術(shù))是一種高效正交的多載波數(shù)據(jù)傳輸方式，它將高速串行數(shù)據(jù)流分成多路 低速并行數(shù)據(jù)流同時(shí)發(fā)送，且同時(shí)對(duì)不同的正交載波進(jìn)行調(diào)制。通信系統(tǒng)的性能主要受到無線信道的制約，由于無線信道具有頻率選擇 和時(shí)變特性，使得在OFDM信號(hào)解調(diào)之前，對(duì)信道進(jìn)行動(dòng)態(tài)的信道估計(jì)是十 分必要的。從均衡的角度來說，為了在接收端準(zhǔn)確恢復(fù)出發(fā)送信號(hào)，也必須 要進(jìn)行信道估計(jì)以獲得所有子載波上的參考相位和幅度。在采用簡單的頻域 均衡代替復(fù)雜的高階時(shí)域均衡的同時(shí)，可以簡化接收機(jī)的復(fù)雜度。在OFDM 系統(tǒng)中，系統(tǒng)對(duì)頻偏比較敏感，所以一般使用相千檢測(cè)，而對(duì)于相干檢測(cè)的 OFDM系統(tǒng)，采用信道估計(jì)是必須的。同時(shí)，OFDM信號(hào)的一個(gè)主要缺點(diǎn)是PAPR (峰均功率比)較大，高 PAPR對(duì)系統(tǒng)高功率放大器HPA和A/D變換器的線性度提出了很高的要求。 在高PAPR時(shí)出現(xiàn)非線性，就會(huì)產(chǎn)生子載波間的交調(diào)干擾和帶外輻射，'從而 大大降低了 OFDM系統(tǒng)的性能。
為了改善OFDM系統(tǒng)的性能而采取的方法主要有1、通過提高信道響應(yīng)估計(jì)的準(zhǔn)確度，在接收端消除信道對(duì)傳輸數(shù)據(jù)的影響，從而提高信道抗干擾能力，降低誤碼的發(fā)生，使接收端能準(zhǔn)確的恢復(fù)出所需數(shù)據(jù)。2、通過有效 的降低PAPR，從而降低誤碼的發(fā)生。目前沒有同時(shí)通過提高信道響應(yīng)估計(jì) 的準(zhǔn)確度和有效的降低PAPR來改善OFDM系統(tǒng)性能的方法，并且目前的方 法在發(fā)射端采用的都是非線性變化使信號(hào)容易產(chǎn)生失真現(xiàn)象，從而影響了接 收端的性能。 發(fā)明內(nèi)容為了解決目前沒有同時(shí)通過提高信道響應(yīng)估計(jì)的準(zhǔn)確度和有效的降低 PAPR來改善OFDM系統(tǒng)性能的方法，以及目前的的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)在發(fā) 射端采用的都是非線性變化使信號(hào)容易產(chǎn)生失真現(xiàn)象，從而影響接收端性能 的問題，現(xiàn)提出基于時(shí)域處理聯(lián)合信道估計(jì)的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)。本發(fā)明的步驟為發(fā)射過程步驟A1、輸入的比特流通過映射得到星座點(diǎn)符號(hào)，將此星座點(diǎn)符號(hào)進(jìn)行調(diào)制后得到符號(hào)流，所述符號(hào)流經(jīng)串/并轉(zhuǎn)換得到并行的頻域信號(hào)序列;r^」；步驟A2、將并行的頻域信號(hào)序列X^j和并行的頻域?qū)ьl信號(hào)序列戶丫^ 進(jìn)行頻域?qū)ьl插入，然后經(jīng)IFFT變換得到并行的時(shí)域信號(hào)序列J^wj和時(shí)域 導(dǎo)頻信號(hào)序列Pr"」；步驟A3、將并行的時(shí)域信號(hào)序列X(^)通過發(fā)射端延遲因子r進(jìn)行濾波的 插值處理，得到并行的時(shí)域信號(hào)序列Z^h步驟A4、在并行的時(shí)域信號(hào)序列"^中插入循環(huán)前綴后和時(shí)域?qū)ьl信 號(hào)序列iY"卩一起進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換，而后通過發(fā)射信道發(fā)射；接收過程步驟A5、將接收到的信號(hào)進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換和線性逆變換，得到并行的時(shí)域接收信號(hào)序列Cr"j和時(shí)域?qū)ьl信號(hào)序列iY^ ;步驟A6、將并行的時(shí)域接收信號(hào)序列CY"j分別進(jìn)行處理I、 去除循環(huán)前綴后進(jìn)行FFT變換得到并行的頻域信號(hào)序列Z)丫W(wǎng) ;II、 與時(shí)域?qū)ьl信號(hào)序列iY"j進(jìn)行信道估計(jì)得到信道沖激響應(yīng)//^，而 后進(jìn)行FFT變換后得到并行的信道頻率響應(yīng)序列;.步驟A7、將并行的頻域信號(hào)序列D'f^和并行的信道頻率響應(yīng)序列i^"」 送入迫零均衡器,得到并行的估計(jì)信號(hào)序列X^心；步驟A8、將并行的估計(jì)信號(hào)序列If八"j進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換，然后解映射、解 調(diào)后得到比特信號(hào)。本發(fā)明采用聯(lián)合信道估計(jì)的思想，它的發(fā)射端采用的都是線性變化，所 以信號(hào)不容易產(chǎn)生失真現(xiàn)象，并且通過提高信道響應(yīng)估計(jì)的準(zhǔn)確度，有效的降低PAPR，從而提高了接收端的性能，使OFDM系統(tǒng)的性能得到了進(jìn)一步 改善。


圖1是本發(fā)明發(fā)射裝置的原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明接收裝置的原 理結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是導(dǎo)頻信道的幀結(jié)構(gòu)圖；圖4是并行的時(shí)域接收信號(hào)序列CfW和并行的時(shí)域?qū)ьl信號(hào)序列/YW進(jìn)行信道估計(jì)過程中信號(hào)序列的示 意圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式所使用的發(fā)射裝置由映射器1、調(diào)制器2、第一串/并轉(zhuǎn)換器3、導(dǎo)頻插入器4、 IFFT變換器(快速傅立葉變換器)5、線性變換器6、循環(huán) 前綴的插入控制單元7和第一并/串轉(zhuǎn)換器8組成，映射器1的輸出端與調(diào)制 器2的輸入端相連，調(diào)制器2的輸出端與第一串/并轉(zhuǎn)換器3的輸入端相連， 第一串/并轉(zhuǎn)換器3的輸出端與導(dǎo)頻插入器4的輸入端相連，導(dǎo)頻插入器4的 輸出端與IFFT變換器5的輸入端相連，IFFT變換器5的輸出端與線性變換 器6的輸入端相連，線性變換器6的輸出端與循環(huán)前綴的插入控制單元7的 輸入端相連，循環(huán)前綴的插入控制單元7輸出端與第一并/串轉(zhuǎn)換器8的輸入 端相連，第一并/串轉(zhuǎn)換器8的輸出端與發(fā)射信道相連；本實(shí)施方式所使用的 接收裝置由第二串/并轉(zhuǎn)換器9、線性逆變換器IO、循環(huán)前綴的去除控制單元 11、第一FFT變換器(傅立葉變換器)12、信道估計(jì)器13、第二FFT變換 器14、迫零均衡器15、第二并/串轉(zhuǎn)換器16、解映射器17和解調(diào)器18組成， 第二串/并轉(zhuǎn)換器9的輸出端與線性逆變換器10的輸入端相連，線性逆變換 器10的輸出端分別與循環(huán)前綴的去除控制單元11的輸入端和信道估計(jì)器13
的輸入端相連，循環(huán)前綴的去除控制單元11的輸出端與第一FFT變換器12 的輸入端相連，信道估計(jì)器13的輸出端與第二FFT變換器14的輸入端相連， 第一FFT變換器12的輸出端和第二FFT變換器14的輸出端同時(shí)與迫零均衡 器15的輸入端相連，迫零均衡器15的輸出端與第二并/串轉(zhuǎn)換器16的輸入 端相連，第二并/串轉(zhuǎn)換器16的輸出端與解映射器17的輸入端相連，解映射 器17的輸出端解調(diào)器18的輸入端相連。本實(shí)施方式的具體步驟為發(fā)射過程步驟Al、輸入的比特流通過映射器1得到星座點(diǎn)符號(hào)，此星座點(diǎn)符號(hào)送 入調(diào)制器2后得到符號(hào)流，后經(jīng)第一串/并轉(zhuǎn)換器3得到并行的頻域信號(hào)序列 ;步驟A2、并行的頻域信號(hào)序列X丫^送入導(dǎo)頻插入器4和并行的頻域?qū)?頻信號(hào)序列戶TW進(jìn)行頻域?qū)ьl插入，后經(jīng)IFFT變換器5得到并行的時(shí)域信 號(hào)序列X^j和時(shí)域?qū)ьl信號(hào)序列iY^ ;步驟A3、并行的時(shí)域信號(hào)序列J^^送入線性變換器6利用發(fā)射端延遲 因子T進(jìn)行濾波的插值處理，得到并行的時(shí)域信號(hào)序列Zf^;步驟A4、并行的時(shí)域信號(hào)序列Zf心通過循環(huán)前綴的插入控制單元7后， 和時(shí)域?qū)ьl信號(hào)序列iY")—起送入第一并/串轉(zhuǎn)換器8，而后通過發(fā)射信道發(fā) 射；接收過程步驟A5、接收到的信號(hào)通過第二串/并轉(zhuǎn)換器9和線性逆變換器10，得 到并行的時(shí)域接收信號(hào)序列C 卩和時(shí)域?qū)ьl信號(hào)序列iYW;步驟A6、并行的時(shí)域接收信號(hào)序列CY"j分成兩路進(jìn)行傳輸 一路依次通過循環(huán)前綴的去除控制單元11和第一 FFT變換器12得到并 行的頻域信號(hào)序列D丫^;另一路與時(shí)域?qū)ьl信號(hào)序列/Y心通過信道估計(jì)器13得到信道沖激響應(yīng) ，而后通過第二 FFT變換器14得到并行的信道頻率響應(yīng)序列; 步驟A7、并行的頻域信號(hào)序列/) 和并行的信道頻率響應(yīng)序列//^)送 入迫零均衡器15得到并行的估計(jì)信號(hào)序列J^"」；
步驟A8、并行的估計(jì)信號(hào)序列J^W次通過第二并/串轉(zhuǎn)換器16、解映射 器17和解調(diào)器18后輸出比特信號(hào)。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖4說明本實(shí)施方式。本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同在于步驟A6中所述的并行的 時(shí)域?qū)ьl信號(hào)序列CY^通過信道估計(jì)器12的步驟為步驟Bl、并行的時(shí)域接收信號(hào)序列CY"j和并行的時(shí)域?qū)ьl信號(hào)序列/Y"」進(jìn)行循環(huán)相關(guān)一、 選擇循環(huán)相關(guān)的起點(diǎn)《 = 0進(jìn)行第一次循環(huán)相關(guān)；二、 兩個(gè)序列在ne/0，iV"部分循環(huán)相關(guān)的結(jié)果為第一次信道沖激響應(yīng)的 系數(shù)Vf心，其中A^稱為保護(hù)間隔；三、 根據(jù)兩個(gè)序列在"e^Vg，iV7部分循環(huán)相關(guān)的結(jié)果Vf^得到所有抽頭功率的平均門限值r = ,。Y"f ];四、 根據(jù)平均門限值r對(duì)在we^，A^7部分進(jìn)行反向能量檢測(cè)，也就是初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)為i^，得到第/個(gè)抽頭的功率比平均門限值r大且第y + 7個(gè)抽頭的功率比第Z個(gè)抽頭的功率小，則得到H直，從而得到信道的最大長度￡ = ^-/-7;五、 在"eA-氣+丄"7部分選擇循環(huán)相關(guān)的起點(diǎn)，然后根據(jù)循環(huán)相關(guān)起點(diǎn) 的不同在A^范圍內(nèi)得到信道沖激響應(yīng)的系數(shù)/^f"j;步驟B2、將得到的所有信道沖激響應(yīng)的系數(shù)&7W求期望得到信道沖激 八響應(yīng)W"」。
具體實(shí)施方式
三本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一或具體實(shí)施方式
二 的不同在于步驟A3中所述的延遲因子r是[(U]中的常數(shù)，它是根據(jù)信道的狀 態(tài)確定的。圖3所示的導(dǎo)頻信道的幀包括導(dǎo)頻信號(hào)PS和數(shù)據(jù)信號(hào)DS，它們?cè)谕?幀中交替?zhèn)鬏?，?dǎo)頻信號(hào)PS主要用于進(jìn)行信道估計(jì)的輔助處理，在處理的 過程中根據(jù)導(dǎo)頻圖樣的選擇來進(jìn)行導(dǎo)頻信號(hào)的插入，然后利用信道估計(jì)，來 估計(jì)數(shù)據(jù)信號(hào)DS，最后利用信道信息來優(yōu)化發(fā)射端延遲因子r的取值。
具體實(shí)施方式
四本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一或具體實(shí)施方式
二 的不同在于步驟A7中所述的迫零均衡器14采用的是單抽頭的均衡器，得到 并行的時(shí)域聯(lián)合的估計(jì)信號(hào)序列J^w」=。
權(quán)利要求
1、基于時(shí)域處理聯(lián)合信道估計(jì)的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)，其特征在于它的步驟為發(fā)射過程步驟A1、輸入的比特流通過映射得到星座點(diǎn)符號(hào)，將此星座點(diǎn)符號(hào)進(jìn)行調(diào)制后得到符號(hào)流，所述符號(hào)流經(jīng)串/并轉(zhuǎn)換得到并行的頻域信號(hào)序列X′(n)；步驟A2、將并行的頻域信號(hào)序列X′(n)和并行的頻域?qū)ьl信號(hào)序列P′(n)進(jìn)行頻域?qū)ьl插入，然后經(jīng)IFFT變換得到并行的時(shí)域信號(hào)序列X(n)和時(shí)域?qū)ьl信號(hào)序列P(n)；步驟A3、將并行的時(shí)域信號(hào)序列X(n)通過發(fā)射端延遲因子τ進(jìn)行濾波的插值處理，得到并行的時(shí)域信號(hào)序列Z(n)；步驟A4、在并行的時(shí)域信號(hào)序列Z(n)中插入循環(huán)前綴后和時(shí)域?qū)ьl信號(hào)序列P(n)一起進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換，而后通過發(fā)射信道發(fā)射；接收過程步驟A5、將接收到的信號(hào)進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換和線性逆變換，得到并行的時(shí)域接收信號(hào)序列C(n)和時(shí)域?qū)ьl信號(hào)序列P(n)；步驟A6、將并行的時(shí)域接收信號(hào)序列C(n)分別進(jìn)行處理
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)域處理聯(lián)合信道估計(jì)的正交頻分復(fù)用系 統(tǒng)，其特征在于步驟A6中所述的信道估計(jì)過程為步驟Bl、將并行的時(shí)域接收信號(hào)序列CYMJ和并行的時(shí)域?qū)ьl信號(hào)序列iY"j進(jìn)行循環(huán)相關(guān) 一、選擇循環(huán)相關(guān)的起點(diǎn)"-O進(jìn)行第一次循環(huán)相關(guān)；二、 所述兩個(gè)序列在"e^,A^7部分循環(huán)相關(guān)的結(jié)果為第一次信道沖激響 應(yīng)的系數(shù)VfW;三、 根據(jù)所述兩個(gè)序列在"e^Vg,A7部分循環(huán)相關(guān)的結(jié)果Vf^得到所有 抽頭功率的平均門限值r二E四、 根據(jù)平均門限值r對(duì)在ne/^,^7部分進(jìn)行反向能量檢測(cè)，也就是初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)為&，得到第/個(gè)抽頭的功率比平均門限值r大且第z+7個(gè)抽頭的功 率比第/個(gè)抽頭的功率小，則得到；值，從而得到信道沖激響應(yīng)的長度五、 在"e〖-iVg+丄，^部分選擇循環(huán)相關(guān)的起點(diǎn)，然后根據(jù)循環(huán)相關(guān)起點(diǎn) 的不同在&范圍內(nèi)得到信道沖激響應(yīng)的系數(shù)/^~」；步驟B2、將得到的所有信道沖激響應(yīng)的系數(shù)&7W求期望，得到信道沖激 響應(yīng)一。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于時(shí)域處理聯(lián)合信道估計(jì)的正交頻分復(fù) 用系統(tǒng)，其特征在于步驟A3中所述的延遲因子r是
中的常數(shù)，它是根據(jù) 信道的狀態(tài)的特性確定的。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于時(shí)域處理聯(lián)合信道估計(jì)的正交頻分復(fù) 用系統(tǒng)，其特征在于步驟A7中所述的迫零均衡器，用的是單抽頭的均衡器， 得到的并行的時(shí)域聯(lián)合的估計(jì)信號(hào)序列^"j = 。
全文摘要
基于時(shí)域處理聯(lián)合信道估計(jì)的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)，涉及移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有正交頻分復(fù)用系統(tǒng)為減小峰均功率比使信號(hào)產(chǎn)生失真，影響系統(tǒng)性能的問題。它的步驟為發(fā)射機(jī)將經(jīng)過IFFT變換后的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行線性濾波插值處理以減小峰均功率比，后經(jīng)插入循環(huán)前綴和并/串轉(zhuǎn)換處理通過發(fā)射信道發(fā)射；接收機(jī)將接收信號(hào)進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換和線性逆變換獲得兩路并行的時(shí)域接收信號(hào)序列，將一路去除循環(huán)前綴后進(jìn)行FFT變換得到并行的頻域信號(hào)序列D′(n)；將另一路進(jìn)行信道估計(jì)獲得信道沖激響應(yīng)h(n)，然后進(jìn)行FFT變換得到并行的信道頻率響應(yīng)序列H(n)；將D′(n)和H(n)進(jìn)行迫零均衡、并/串轉(zhuǎn)換、解映射和解調(diào)后得到比特信號(hào)。本發(fā)明適用于現(xiàn)有的OFDM系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101394385SQ20081013749
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月10日
發(fā)明者敏 賈, 慶 郭, 顧學(xué)邁 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)