一種基于相位補償?shù)姆植际叫诺拦烙嫹椒跋到y(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于相位補償?shù)姆植际叫诺拦烙嫹椒跋到y(tǒng)。該方法包括：1)發(fā)射端發(fā)送用于進行信道估計的多幀訓練序列到接收端；2)接收端利用OFDM符號進行單幀訓練序列的信道頻域響應估計；3)接收端利用寄存器中儲存的上一幀的信道頻域響應與當前幀的值進行比較，得到相位差值；4)接收端利用估計得到的相位差對當前幀的信道頻域響應進行相位補償；5)接收端利用寄存器中存儲的上一幀的信道頻域響應與當前幀的值進行指數(shù)濾波，得到當前幀的信道響應值。本發(fā)明基于分布式信道估計機制，利用相位補償?shù)姆椒▽︻l域信道響應進行估計，能夠有效地避免采用幅度和相位分別進行平均的分布式信道估計中可能出現(xiàn)的相位搬移錯誤的問題。
【專利說明】
一種基于相位補償?shù)姆植际叫诺拦烙嫹椒跋到y(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)字通信【技術領域】，具體涉及一種OFDM (Orthogonal FrequencyDivis1n Multiplexing,正交頻分復用)系統(tǒng)中利用多巾貞訓練序列得到的信道響應復函數(shù)的整體平均值，進而得到信道響應的信道估計方法和系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的信道估計方法一般采用加入導頻或訓練序列的方式，通過對單幀估計出的頻域信道響應直接用于當前幀的均衡。這種方法適用于快速時變的無線信道。而對于變化緩慢的有線信道，可以利用信道特點通過多幀聯(lián)合估計的方法進行信道估計。
[0003]在專利“一種分布式信道估計方法”(專利號:200910082985.6)中，提出了一種利用不同時刻估計得到的信道頻域響應的幅度和相位來進行相加平均的分布式信道估計方法，而其中的相位平均采用的方法又具體體現(xiàn)在另一個專利“一種用于四相調(diào)制系統(tǒng)的信道估計方法”(專利號:200910089614.0)中。這種方法對相位的處理涉及到了相位旋轉和相位修正等步驟，由于通信系統(tǒng)中可能會存在單頻干擾或是由于噪聲存在相位突變的情況，因此在相位修正時可能會產(chǎn)生相位搬移錯誤的問題，這種錯誤會導致當前幀的信道估計值不準確，進而導致最終的平均結果不準確，降低信道估計的可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提出一種OFDM系統(tǒng)中的信道響應估計方法，該方法可以有效地避免由于對幅度和相位分別進行估計而帶來的相位搬移錯誤問題。
[0005]本發(fā)明采用的信道估計方案如下:
[0006]一種OFDM系統(tǒng)中基于相位補償?shù)姆植际叫诺拦烙嫹椒?，其步驟為:
[0007]I)發(fā)射端發(fā)送用于進行信道估計的多幀訓練序列到接收端；
[0008]2)接收端利用得到的OFDM符號進行單幀訓練序列的信道頻域響應估計；
[0009]3)接收端利用寄存器中儲存的上一幀的信道頻域響應與當前幀的值進行比較，得到相位差值；
[0010]4)接收端利用估計得到的相位差對當前幀的信道頻域響應進行相位補償；
[0011]5)接收端利用寄存器中存儲的上一幀的信道頻域響應與當前幀的值進行指數(shù)濾波，得到當前幀的信道響應值。
[0012]更進一步，步驟2)進行單幀信道估計的方法采用了下式:
[0013]Yi(Ic) = Xi (k)Hi (k) +Ni (k), k = I, 2,..., N,
[0014]其中，k表不OFDM系統(tǒng)的子載波編號,Xi (k)表不第i巾貞訓練序列第k個子載波上的發(fā)射信號，HiGO表示第k個子載波上的頻域信道響應，NiGO表示第k個子載波上的高斯白噪聲，YiGO表示第i幀訓練序列第k個子載波上的接收信號。該模塊中采用了判決反饋機制，認為發(fā)送數(shù)據(jù)XiGO為已知信號，考慮到有高斯白噪聲的干擾，當前幀的信道估計值Hi' (k)可以表示為:
[0015]

【權利要求】
1.一種OFDM系統(tǒng)中基于相位補償?shù)姆植际叫诺拦烙嫹椒ǎ洳襟E包括: 1)發(fā)射端發(fā)送用于進行信道估計的多幀訓練序列到接收端； 2)接收端利用OFDM符號進行單幀訓練序列的信道頻域響應估計； 3)接收端利用寄存器中儲存的上一幀的信道頻域響應與當前幀的值進行比較，得到相位差值； 4)接收端利用估計得到的相位差對當前幀的信道頻域響應進行相位補償； 5)接收端利用寄存器中存儲的上一幀的信道頻域響應與當前幀的值進行指數(shù)濾波，得到當前幀的信道響應值。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)采用下式進行單幀信道估計:
Yi(Ii) = Xi (k)Hi (k) +Ni (k), k = I, 2,..., N, 其中，k表不OFDM系統(tǒng)的子載波編號,Xi (k)表不第i幀訓練序列第k個子載波上的發(fā)射信號，HiGO表示第k個子載波上的頻域信道響應，NiGO表示第k個子載波上的高斯白噪聲，Yi (k)表示第i幀訓練序列第k個子載波上的接收信號； 采用判決反饋機制，認為發(fā)送數(shù)據(jù)XiGO為已知信號，考慮到有高斯白噪聲的干擾，當前幀的信道估計值Hi，(k)表示為:
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，接收端在在判決反饋機制中加入BCH編解碼來提高單幀估計模塊的估計精度:在星座解調(diào)之后通過BCH解碼得到輸出的二進制數(shù)據(jù)，之后對二進制數(shù)據(jù)進行BCH編碼，然后再進行星座調(diào)制。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3)采用相鄰兩幀訓練序列的頻域信道響應共軛相乘的方法進行幀間比較，表達式為:
其中HiJk)為上一幀頻域信道響應的值，A(k) = |H(k) I為信道響應的幅度，，一 ,-4表示相鄰兩訓練序列的相位差，Ni' (k)為噪聲項。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于:步驟3)中’— = —+I即用一條斜率為ω，截距為Θ，以子載波號k為自變量的斜線表示Pi — h。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟4)中估計相位差值然后進行相位補償?shù)姆椒ㄈ缦?
當?shù)玫较辔恢本€《k+θ得到的估計值之后，再代入指數(shù)函數(shù)d(uk+0)，對于當前訓練序列的頻域信道響應的估計值Hi' (k)進行補償，得到補償之后的頻域信道響應戍《W。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟4)中相位差的估計方法中，相位差的數(shù)學建模如下:
其時延為I的自相關函數(shù)為:
可以近似認為即為相位估計中得到的相位系數(shù)Oi ; 同理，時延為η的自相關函數(shù)為:
為了提高估計值的精度，利用J個時延為η的自相關函數(shù)做加權平均的方法，方法如下:
其中，時延為n，其權重為n2，時延越大，權重越大J為平均的次數(shù)，J越大，估計精度越高，復雜度也越高。
8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟5)中采用指數(shù)濾波的方式對多幀訓練序列信道響應值進行平均，方法如下: Λ W = (1-觀+ 瑪(ft), 其中，λ為指數(shù)濾波因子，HhGO為寄存器中存儲的經(jīng)過指數(shù)濾波之后的第1-1幀訓練序列的第k個子載波的信道響應值，果(?為第i幀訓練序列的第k個子載波的信道響應值。
9.一種采用權利要求1所述方法的OFDM系統(tǒng)，包括發(fā)射端和接收端，其特征在于，所述接收端包括: 單幀信道估計模塊，利用OFDM符號進行單幀訓練序列的信道頻域響應估計； 幀間比較模塊，連接所述單幀信道估計模塊，利用寄存器中儲存的上一幀的信道頻域響應與當前幀的值進行比較，得到相位差值； 相位補償模塊，連接所述幀間比較模塊，利用估計得到的相位差對當前幀的信道頻域響應進行相位補償； 指數(shù)濾波模塊，連接所述相位補償模塊，利用寄存器中存儲的上一幀的信道頻域響應與當前幀的值進行指數(shù)濾波，得到當前幀的信道響應值。
10.如權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述單幀信道估計模塊在判決反饋機制中加入BCH編解碼來提高單幀估計模塊的估計精度:在星座解調(diào)之后加入BCH解碼模塊，得到輸出的二進制數(shù)據(jù)；并加入BCH編碼模塊對二進制數(shù)據(jù)進行BCH編碼，然后再進行星座調(diào)制。
【文檔編號】H04L27/26GK104202282SQ201410260702
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權日:2014年6月12日
【發(fā)明者】李程博, 趙輝, 張 誠, 李斗, 趙玉萍, 李紅濱 申請人:北京大學, 北京三梯通網(wǎng)絡技術有限公司, 北京瀚諾科技有限公司