本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及無線ofdm系統(tǒng)接收機(jī)的信道估計技術(shù)。

背景技術(shù)：

數(shù)字視頻廣播(dvb:digitalvideobroadcasting)和數(shù)字音頻廣播(dab:digitalaudiobroadcasting)是兩個領(lǐng)先的向移動終端廣播多媒體業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)，dvb包括地面(dvb-t)和手持(dvb-h)兩個版本，dab向多媒體擴(kuò)展成為t-dmb(terrestrialdigitalmultimediabroadcasting)，這些系統(tǒng)的傳輸一般依賴ofdm技術(shù)實現(xiàn)。ofdm技術(shù)具備較高的頻譜效率，然而在雙選信道中，其性能會受到信道的極大影響，尤其在高速移動環(huán)境中，嚴(yán)重的多普勒擴(kuò)展導(dǎo)致信道的時間選擇性衰落，當(dāng)歸一化多普勒頻移達(dá)到0.03時，ofdm符號周期內(nèi)的信道變化不可忽略，會引入子載波間干擾(ici:inter-carrierinterference)，因此雙選信道中的信道估計和檢測遠(yuǎn)難于單一的頻率選擇性信道。于是，如果要求ofdm系統(tǒng)能夠在高速移動環(huán)境中提供與在準(zhǔn)靜止和低速移動環(huán)境中類似的傳輸性能，將面臨較大挑戰(zhàn)。

目前，非雙選信道的信道估計已經(jīng)取得了很多成果，并成功應(yīng)用在已有的無線通信系統(tǒng)中，遺憾的是，以往基于非雙選信道的研究成果都不適用于高速移動環(huán)境?；鶖U(kuò)展模型是一種有效的描述由高速移動產(chǎn)生的雙選信道的方法，能夠大幅度降低所需估計的信道系數(shù)的數(shù)量，對于具有較大延遲和多普勒擴(kuò)展的雙選信道，到目前為止對其最準(zhǔn)確的近似就是通過基擴(kuò)展模型實現(xiàn)的，這一共識已經(jīng)被廣泛認(rèn)可?，F(xiàn)有文獻(xiàn)對基擴(kuò)展模型的研究包括復(fù)指數(shù)基擴(kuò)展模型(ce-bem:complexexponentialbasisexpansionmodel)、改進(jìn)的復(fù)指數(shù)基擴(kuò)展模型(mce-bem:modifiedce-bem)、多項式基擴(kuò)展模型(p-bem:polynomialbem)、通用復(fù)指數(shù)基擴(kuò)展模型(gce-bem:generalizedce-bem)、離散橢球基擴(kuò)展模型(dps-bem：discreteprolatespheroidalbem)、karhuen-loèvebem(kl-bem)等，從性能和實現(xiàn)復(fù)雜度的角度來說，這些模型都有各自的特點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對高速移動環(huán)境中頻率選擇性和時間選擇性共存的雙選信道下的信道估計問題，依靠一種新的基擴(kuò)展模型得到的基于所述基擴(kuò)展模型的最小二乘估計器(lsestimator:leastsquareestimator)和線性最小均方誤差估計器(lmmseestimator:linearminimummean-squareerrorestimator)，能很好地工作于高速移動環(huán)境中，可以在不同類型的接收終端中應(yīng)用。所述基擴(kuò)展模型存在不同的變型，通過對模型參數(shù)的設(shè)置，可以演變?yōu)閺?fù)雜度更低的基擴(kuò)展模型，如過采樣基擴(kuò)展模型以及已有的ce-bem等，能夠平衡性能與實現(xiàn)復(fù)雜度。本發(fā)明可用于包括ofdm系統(tǒng)在內(nèi)的多載波系統(tǒng)，也可以用于單載波系統(tǒng)，具有廣泛的適用性，為高速移動環(huán)境中的信道估計提供一套新的解決方案。

具體實施方式

一、系統(tǒng)模型及基擴(kuò)展模型

一個ofdm系統(tǒng)使用n個子載波，u個用戶與基站通過雙選衰落信道通信。對于任意第u個用戶，u＝1、2、…、u，一個ofdm塊表示為[xu(0),xu(1),...,xu(n-1)]，經(jīng)過ifft(即逆離散傅里葉變換)以及加循環(huán)前綴(cp:cyclicprefix)等處理發(fā)射后，考慮廣義隨機(jī)不相關(guān)散射時變多徑衰落信道，抽樣后的時延擴(kuò)展為表示向下取整運算，τmax為最大時延擴(kuò)展，ts為ofdm符號周期。在接收端考慮載波頻偏(cfo:carrierfrequencyoffset)的情況下，去cp后第u個用戶的接收信號可以表示為：

其中：n為自然數(shù)且0≤n≤n-1，hu(n,l)為第u個用戶的第l條信號路徑在時刻n的信道響應(yīng)，au(q,l)為第u個用戶的第l條信號路徑的第q個抽樣的多普勒頻率對應(yīng)的基系數(shù)，q為整數(shù)，q、g為正整數(shù)，zu(n)是方差為的復(fù)高斯白噪聲，l為自然數(shù)且0≤l≤l-1，θq、ψq為實數(shù)。

將hu(n.l)的表達(dá)式代入公式(1)，去cp后的第u個用戶接收的ofdm塊可以表示為：

其中，0≤n≤n-1，φu為相對于子載波間距的歸一化頻偏。

于是，第u個用戶接收的ofdm塊的矩陣形式為：

其中：

yu＝[yu(0)yu(1)...yu(n-1)]^t；

γu(q)＝diag[γu,q(0)γu,q(1)...γu,q(n-1)]；

au(q)＝[au(q,0)au(q,1)...au(q,l-1)]^t；

zu＝[zu(0)zu(1)...zu(n-1)]^t；

diag[·]表示對角陣，括號內(nèi)的元素為矩陣對角線上的元素，[·]^t表示矩陣的轉(zhuǎn)置運算。

公式(3)可以進(jìn)一步表示為：

yu＝γuau+zu；(4)

其中，

γu＝[γu(-q)c(xu)...γu(0)c(xu)...γu(q)c(xu)]；

au＝[au(-q)^t...au(0)^t...au(q)^t]^t；

在公式(4)的基礎(chǔ)上，從第u個用戶擴(kuò)大到u個用戶的情形，接收的ofdm塊的矩陣形式為：

y＝γa+z；(5)

其中：

γ＝diag[γ1γ2...γu]；

對于基擴(kuò)展模型該模型還具有以下特點：

(a)當(dāng)cosθq＝1，ψq＝0時，該模型為復(fù)指數(shù)基擴(kuò)展模型。

(b)當(dāng)g為大于1的整數(shù)時，該模型為過采樣的基擴(kuò)展模型。

(c)該模型的參數(shù)還可以進(jìn)一步設(shè)置為：εq和ψq為[-π,π)上均勻分布的隨機(jī)數(shù)。

二、ls估計器

根據(jù)公式(5)，所述基擴(kuò)展模型的基系數(shù)的ls估計為：

其中：γ⁺＝(γ^hγ)^-1γ^h，(·)^h和(·)^-1分別表示矩陣的共軛轉(zhuǎn)置和逆運算。

三、lmmse估計器

根據(jù)公式(5)，所述基擴(kuò)展模型的基系數(shù)的lmmse估計為：

其中：r＝e{aa^h}，為基系數(shù)的自相關(guān)矩陣，e{·}表示求數(shù)學(xué)期望運算。。

基于上述基擴(kuò)展模型得到的最小二乘估計器(ls估計器)或者線性最小均方誤差估計器(lmmse估計器)的雙選信道估計方法，不僅可用于包括ofdm系統(tǒng)在內(nèi)的多載波系統(tǒng)，也可以用于單載波系統(tǒng)，具有廣泛的適用性。