專利名稱：一種時(shí)域同步正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的抗長(zhǎng)時(shí)延多徑的信道估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種時(shí)域同步正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的抗長(zhǎng)時(shí)延多徑的信道估計(jì)方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,簡(jiǎn)稱 OFDM)系統(tǒng)通過(guò)引入循環(huán)前綴，消除前一個(gè)符號(hào)帶來(lái)的相鄰符號(hào)間干擾(Inter Signal Interference,簡(jiǎn)稱ISI)，使得每一個(gè)0F匿符號(hào)的由多徑信道帶來(lái)的干擾都是自己本身， 而在時(shí)域同步正交步員分復(fù)用(Time DomainSynchronous-Orthogonal Frequency Division Multiplexing,簡(jiǎn)稱TDS-0FDM)系統(tǒng)中，時(shí)域同步頭偽隨機(jī)(PN)序列取代了循環(huán)段前綴， 填充在反快速傅里葉逆變換(IFFT)后的時(shí)域發(fā)射信號(hào)之前。如圖1、2所示，在發(fā)送端傳 輸?shù)男盘?hào)幀可以分成在時(shí)間上互不重疊的兩部分，即PN序列{Ci.kK^M—工和數(shù)據(jù)部分{Si,k} k = 。N—、如圖3、4所示，由于多徑效應(yīng)的存在，在接收端接收信號(hào){ri,k}k = 。M+N—4卩由混疊的兩
部分所構(gòu)成{yi,k}k=r—s表示pN序列和信道沖激響應(yīng)的線性巻積結(jié)果；以及{Xi,k}k=r—2
則表示數(shù)據(jù)部分{Si,k}k = 。N—1和信道沖激響應(yīng)的線性巻積結(jié)果。 正是由于多徑時(shí)延擴(kuò)展現(xiàn)象，導(dǎo)致了接收信號(hào)的混疊，在沒(méi)有保護(hù)前綴的情況下， 就會(huì)產(chǎn)生ICI和ISI的干擾。因此需要采取一定的措施對(duì)干擾進(jìn)行消除，實(shí)現(xiàn)接收信號(hào) {Xi,k}k = 。m—工和{yi,k}k = 。M+H的分離，而對(duì)信道的估計(jì)則是消除干擾的基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是為了克服以上的不足，提出了一種時(shí)域同步正交
頻分復(fù)用系統(tǒng)的抗長(zhǎng)時(shí)延多徑的信道估計(jì)方法。 本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下的技術(shù)方案予以解決 —種時(shí)域同步正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的抗長(zhǎng)時(shí)延多徑的信道估計(jì)方法，包括如下步 驟第一步將時(shí)域同步頭PN系列中的第3個(gè)PN序列PN3位置所對(duì)應(yīng)的接收數(shù)據(jù)去除相
卩符號(hào)間干擾和相鄰碼間干擾，得到的值記為y'"第二步將第一步所得到的值y' 3與
pn3序列進(jìn)行循環(huán)相關(guān)i^=/ 3口 =
<formula>formula see original document page 4</formula>，并得到
信道估計(jì)值/j=.<formula>formula see original document page 4</formula>
，其中A-
表示時(shí)域同步頭PN系列中的第3
部分，L為多徑的長(zhǎng)度，K為相關(guān)長(zhǎng)度。 所述相鄰符號(hào)間干擾通過(guò)如下方法得到(1)、對(duì)第
-1幀數(shù)據(jù)進(jìn)行迫零均衡重構(gòu)，得到第i-i幀數(shù)據(jù)的時(shí)域形式S,一 -
陣5w =
〃/-l，丄-2 … lu-l ^
一l，丄一l 〃z—l,丄一2
;(2)、根據(jù)第i-i幀的信道估計(jì)值構(gòu)建矩
/2 /2
0
，并計(jì)算Bi—"得到相鄰符號(hào)間干擾c 所述第i-l幀數(shù)據(jù)的時(shí)域形式通過(guò)如下方法得到將消除噪聲后的接收數(shù)據(jù)先進(jìn)
行循環(huán)重構(gòu)A.u二
X'
;然后直接進(jìn)行N點(diǎn)的DFT頻域均衡，再進(jìn)
行IDFT變換，得到第i-l幀數(shù)據(jù)的時(shí)域形式^w =/DiT 截取最后的k項(xiàng)，得到
《- & =
,0"<W慮后
l，An十l
1 所述相鄰碼間干擾通過(guò)如下方法得到(11)、基于已知的前兩個(gè)信號(hào)幀的信道沖 激響應(yīng)，通過(guò)線性插值得到當(dāng)前幀的初始信道估計(jì)值；(22)、根據(jù)當(dāng)前幀的初始信道估計(jì)值
得到4 =
〃W-f+2 ''W-f+l
/2
0…0 0…0
^-"3 0…0
0
0…0
0…0
，計(jì)算AiP3，得到相鄰碼間干擾c在步驟(11)中還將初始信道沖激響應(yīng)的迭代序號(hào)置一初始值；在第二步中還將
信道估計(jì)值的迭代序號(hào)加1 ;所述第二步后還包括如下步驟第三步判斷迭代序號(hào)是否達(dá) 到預(yù)設(shè)值，如否則返回步驟(22)，并將第二步中得到的信道估計(jì)值作為當(dāng)前幀的初始信道 估計(jì)值，繼續(xù)迭代；如是則迭代停止，第二步得出的信道估計(jì)值即最終信道估計(jì)值。
所述迭代序號(hào)的初始值為O，所述第三步中的預(yù)設(shè)值為2或3。
5
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比的有益效果是本發(fā)明的時(shí)域同步正交頻分復(fù)用的信道估 計(jì)方法可以對(duì)長(zhǎng)時(shí)延信道進(jìn)行精確估計(jì)，而且處理簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，且占用資源少。在得到 信道估計(jì)值后，即可采取一定的措施對(duì)干擾進(jìn)行消除。


圖1是發(fā)送信號(hào)幀的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是發(fā)送信號(hào)幀的時(shí)域分解示意圖； 圖3是接收信號(hào)幀的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是接收信號(hào)幀的時(shí)域分解示意圖； 圖5是TDS-0F匿系統(tǒng)時(shí)域同步頭的填充方式示意圖； 圖6是循環(huán)巻積和線性巻積的關(guān)系示意圖； 圖7是多徑長(zhǎng)度M-K+l < L《K的示意圖； 圖8是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的ISI和ICI干擾消除示意圖； 圖9是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖5所示，時(shí)域同步頭包含3個(gè)帶重疊部分的完整PN序列，當(dāng)采用PN3這個(gè)窗 口來(lái)進(jìn)行相關(guān)信道估計(jì)的時(shí)候，時(shí)域同步頭前面的2、1部分就相當(dāng)于PN3的保護(hù)前綴，由于 循環(huán)巻積和線性巻積具有如圖6所示的關(guān)系，因此多徑長(zhǎng)度不能大于M-K+l (M為時(shí)域同步 頭的長(zhǎng)度，而K表示PN序列的周期)。 一旦多徑長(zhǎng)度大于M-K+l，就破壞了 PN序列良好的 相關(guān)特性，產(chǎn)生ISI和ICI的干擾。為了抗較長(zhǎng)的多徑時(shí)延，使得抗多徑能力達(dá)到L < = K， 就需要在進(jìn)行相關(guān)信道估計(jì)之前，先消除ISI和ICI。 根據(jù)如圖7所示的多徑接收示意圖，當(dāng)多徑長(zhǎng)度M-K+l < L《K時(shí)，PN3窗口接收 的數(shù)據(jù)就會(huì)受到前一幀數(shù)據(jù)的ISI干擾和PN3本身的ICI干擾，可以用下面的公式來(lái)表示<formula>formula see original document page 6</formula>
<formula>formula see original document page 6</formula> 其中，p3表示PN3部分的本地PN序列<
<formula>formula see original document page 6</formula><formula>formula see original document page 7</formula> 由公式(3)和(4)可以看出，ICI和ISI都是超出M-K+l長(zhǎng)度的那部分沖擊響應(yīng) 所造成的。 如圖8、9所示，一種時(shí)域同步正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的抗長(zhǎng)時(shí)延多徑的信道估計(jì)方 法，包括如下步驟 第一步將PN3位置所對(duì)應(yīng)的接收數(shù)據(jù)去除相鄰符號(hào)間干擾和相鄰碼間干擾，得
<formula>formula see original document page 7</formula> 所述相鄰符號(hào)間干擾通過(guò)如下方法得到(1)、對(duì)前一幀(第i-l幀)數(shù)據(jù)進(jìn)行迫
零均衡重構(gòu)，得到第i-l幀數(shù)據(jù)的時(shí)域形式s-,=
;(2)、根據(jù)第i-l幀的信道估計(jì)
值構(gòu)建矩陣li =
<formula>formula see original document page 7</formula>
，并計(jì)算B卜^卜"得到相鄰符
號(hào)間干擾ISI。
所述第i-l幀數(shù)據(jù)的時(shí)域形式通過(guò)如下方法得到將消除噪聲后的接收數(shù)據(jù)先進(jìn)w Af燃后直接進(jìn)行N點(diǎn)的DFT頻域均衡，再進(jìn)
行IDFT，得到第i-1幀數(shù)據(jù)的時(shí)域形式^w -JDFr 最后的k項(xiàng)，得到 & =
0SA:<iV ;最后截取
5 所述相鄰碼間干擾通過(guò)如下方法得到 (11)、當(dāng)?shù)趇幀數(shù)據(jù)進(jìn)入接收機(jī)時(shí)，基于已知的前兩個(gè)信號(hào)幀的信
道沖激響應(yīng)fU^
、&
a—1
通過(guò)線性插值得到當(dāng)前幀的初始信道估計(jì)值
A_， t + 、0 S A: < ￡ -1 。同時(shí)將迭代序號(hào)I置一初始值，所述初始值可以為0或1
或其他值。
(22)、根據(jù)當(dāng)前幀的初始信道估計(jì)值得到 ^ =
■—^—i
\w 、-
A,
0"
0
0…0
0.0
，計(jì)算AiP3，得到相鄰碼間干
擾c 第二步利用第一步所得到的值y' 3與PN3部分的PN序列作循環(huán)相關(guān)，就可以準(zhǔn)
確的估計(jì)出當(dāng)前幀信道沖激響應(yīng)0^」^
《-l
^=戶3口乃=z、 ^;,(詢，r
}k = 。H。最后循環(huán)相關(guān)的結(jié)果如下
"=0，1,2，...，丄一1 (8)
w=0 由(8)式，可以推導(dǎo)得到
一 ￡-1
1 /C=/ =
(9) 通過(guò)公式(9)，就可以得到較精確信道的沖激響應(yīng)。 為了獲得更加準(zhǔn)確的信道沖激響應(yīng)，可以對(duì)迭代序號(hào)I進(jìn)行累加，繼續(xù)將&中的
8值換成當(dāng)前幀信道響應(yīng)仏i,k"6r^K二。H(根據(jù)公式(9)的結(jié)果)，再次進(jìn)行ICI消除，直到
到達(dá)預(yù)先設(shè)定的迭代次數(shù)J，從而獲得更加滿意的結(jié)果。具體可以進(jìn)行如下第三步。 第三步判斷迭代序號(hào)I是否達(dá)到預(yù)設(shè)值，如否則返回步驟(22)，并將第二步中得 到的信道估計(jì)值作為當(dāng)前幀的初始信道估計(jì)值，繼續(xù)迭代；如是則迭代停止，第二步得出的 信道估計(jì)值即最終信道估計(jì)值。所述預(yù)設(shè)值根據(jù)初始值變化，若迭代序號(hào)I的初始值為0， 則本步中的預(yù)設(shè)值可為2或3。經(jīng)試驗(yàn)證明，此時(shí)得到的信道估計(jì)值比較精確，而且處理比
較簡(jiǎn)單。 本發(fā)明基于TDS-OFDM系統(tǒng)，將迭代算法和相關(guān)算法相結(jié)合，在消除PN序列與OF匿 數(shù)據(jù)部分之間的符號(hào)間干擾(ISI)和載波間干擾(ICI)基礎(chǔ)上，克服了傳統(tǒng)相關(guān)算法無(wú)法 抗長(zhǎng)時(shí)延多徑的不足，精確的估計(jì)出長(zhǎng)時(shí)延多徑信道的特性。 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種時(shí)域同步正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的抗長(zhǎng)時(shí)延多徑的信道估計(jì)方法，其特征在于包括如下步驟第一步將時(shí)域同步頭PN系列中的第3個(gè)PN序列(PN3)位置所對(duì)應(yīng)的接收數(shù)據(jù)去除相鄰符號(hào)間干擾和相鄰碼間干擾，得到的值記為y′3；第二步將第一步所得到的值y′3與PN3序列進(jìn)行循環(huán)相關(guān)Rn＝p3□n＝0，1，2，…，L-1，并得到信道的沖擊響應(yīng)估計(jì)值其中表示時(shí)域同步頭PN系列中的第3部分，L為多徑的長(zhǎng)度，K為相關(guān)長(zhǎng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)域同步正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的抗長(zhǎng)時(shí)延多徑的信道估計(jì)方法，其特征在于所述相鄰符號(hào)間干擾通過(guò)如下方法得到(1)、對(duì)第i-l幀數(shù)據(jù)進(jìn)行迫零均衡重構(gòu)，得到第i-l幀數(shù)據(jù)的時(shí)域形式(2)、 0… 0…根據(jù)第i-l幀的信道估計(jì)值構(gòu)建矩陣及1^z—l，丄一l ^',一1，丄一2"卜H《+2 〃,-1>/-《+1〃,一1，丄一l 〃卜1,一2〃0，并計(jì)算BHSH，得到相鄰符號(hào)間干擾.
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的時(shí)域同步正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的抗長(zhǎng)時(shí)延多徑的信道估計(jì)方法，其特征在于所述第i-l幀數(shù)據(jù)的時(shí)域形式通過(guò)如下方法得到將消除噪聲后的接收數(shù)據(jù)先進(jìn)行循環(huán)重構(gòu)",^ =衡，再進(jìn)行idft變換，得到第i-i幀數(shù)據(jù)的時(shí)域形式vw = /",r然后直接進(jìn)行N點(diǎn)的dft頻域均，0《k<N ;最后截取最后的k項(xiàng)，得到S,一 =<formula>formula see original document page 3</formula>
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的時(shí)域同步正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的抗長(zhǎng)時(shí)延多徑的信道估計(jì)方法，其特征在于所述相鄰碼間干擾通過(guò)如下方法得到(11)、基于已知的前兩個(gè)信號(hào)幀的信道沖激響應(yīng)，通過(guò)線性插值得到當(dāng)前幀的初始信 道估計(jì)值；(22)、根據(jù)當(dāng)前幀的初始信道估計(jì)值得到 <formula>formula see original document page 3</formula>，計(jì)算AiP3，得到相鄰碼間干擾c
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的時(shí)域同步正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的抗長(zhǎng)時(shí)延多徑的信道估計(jì)方 法，其特征在于在步驟(11)中還將初始信道沖激響應(yīng)的迭代序號(hào)置一初始值；在第二步中還將信道估計(jì)值的迭代序號(hào)加1 ; 所述第二步后還包括如下步驟第三步判斷迭代序號(hào)是否達(dá)到預(yù)設(shè)值，如否則返回步驟(22)，并將第二步中得到的 信道估計(jì)值作為當(dāng)前幀的初始信道估計(jì)值，繼續(xù)迭代；如是則迭代停止，第二步得出的信道 估計(jì)值即最終信道估計(jì)值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的時(shí)域同步正交頻分復(fù)用的信道估計(jì)方法，其特征在于所述 迭代序號(hào)的初始值為O，所述第三步中的預(yù)設(shè)值為2或3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種時(shí)域同步正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的抗長(zhǎng)時(shí)延多徑的信道估計(jì)方法，包括如下步驟基于已知的前兩幀信號(hào)幀，通過(guò)線性插值得到當(dāng)前幀的初始信道估計(jì)值；基于當(dāng)前幀的初始信道估計(jì)值和當(dāng)前幀的偽隨機(jī)序列，計(jì)算當(dāng)前幀的相鄰碼間干擾；通過(guò)前一幀均衡的數(shù)據(jù)和前一幀的信道估計(jì)值，計(jì)算對(duì)當(dāng)前幀的相鄰符號(hào)間的干擾；從接收時(shí)域同步頭對(duì)應(yīng)的PN3部分減去上述的相鄰符號(hào)間干擾和相鄰碼間干擾；將去除干擾后的信號(hào)與PN3進(jìn)行循環(huán)相關(guān)，得到相對(duì)準(zhǔn)確的當(dāng)前幀的信道估計(jì)值；累計(jì)迭代次數(shù)，將當(dāng)前幀的信道估計(jì)值代替初始信道估計(jì)值，重新計(jì)算相鄰碼間干擾，得到更加精確的信道估計(jì)值。
文檔編號(hào)H04B7/26GK101697534SQ200910190269
公開日2010年4月21日 申請(qǐng)日期2009年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月27日
發(fā)明者劉鯤, 姜光興, 陳麗恒 申請(qǐng)人:深圳市力合微電子有限公司;