一種mb-ofdm uwb系統(tǒng)的信道估計(jì)方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及UWB系統(tǒng)的信道估計(jì)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種MB-OFDM UffB系統(tǒng)的低復(fù)雜度的信道估計(jì)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]超寬帶(UWB)技術(shù)是一種具有大帶寬容量、低發(fā)送功率的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，可滿(mǎn)足下一代高速無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)(WPAN)設(shè)備同時(shí)對(duì)高數(shù)據(jù)速率和低功耗的需求。UWB目前的主流實(shí)現(xiàn)方案有兩個(gè):基于脈沖無(wú)線(xiàn)電的直接擴(kuò)頻超寬帶(DS-UWB)方案和基于正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)的多帶正交頻分復(fù)用(MB-OFDM)方案。憑借良好的抗多徑性能及頻譜利用靈活等優(yōu)點(diǎn)，MB-OFDM方案比DS-UWB方案更適用于需高速率傳輸?shù)膽?yīng)用場(chǎng)景。
[0003]跟其他無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)一樣，MB-OFDM UffB也會(huì)受到無(wú)線(xiàn)信道多徑衰落的嚴(yán)重影響。如果不對(duì)信道的作用進(jìn)行估計(jì)并補(bǔ)償，會(huì)嚴(yán)重降低系統(tǒng)性能。由于MB-OFDM UWB系統(tǒng)本身獨(dú)特的一些特性，如極大的帶寬，對(duì)功耗敏感等，MB-OFDM UffB系統(tǒng)對(duì)信道估計(jì)的實(shí)現(xiàn)在某些方面有格外嚴(yán)格的要求。主要有:
1、低計(jì)算復(fù)雜度要求。相比于W1-Fi等能實(shí)現(xiàn)高速通信的傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，MB-OFDMUffB技術(shù)的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是其能以低功耗的方式支持高數(shù)據(jù)速率通信。因此，低功耗的短距離高速傳輸是MB-OFDM UffB系統(tǒng)的主要應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)，MB-OFDM UWB系統(tǒng)采用多個(gè)子頻帶并行傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，信道估計(jì)時(shí)需針對(duì)每個(gè)子頻帶分別進(jìn)行一次信道估計(jì)，這導(dǎo)致信道估計(jì)的計(jì)算復(fù)雜度比一般系統(tǒng)明顯更高。因此MB-OFDM UffB系統(tǒng)要求信道估計(jì)方法只能以低計(jì)算復(fù)雜度的方式實(shí)現(xiàn)。
[0004]2、高抗噪性能。為了避免對(duì)傳統(tǒng)窄帶系統(tǒng)造成干擾，MB-OFDM UffB系統(tǒng)的輻射譜密度非常低，導(dǎo)致接收到的數(shù)據(jù)往往具有較低的信噪比(SNR)。因此，MB-OFDM UWB系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法需具有很好的抗噪性能。
[0005]目前針對(duì)多MB-OFDM UWB系統(tǒng)的信道估計(jì)方法主要有兩類(lèi)。一類(lèi)是基于最小二乘估計(jì)準(zhǔn)則(LS)的信道估計(jì)方法，一類(lèi)是基于最小均方誤差估計(jì)準(zhǔn)則(MMSE)的估計(jì)方法?；贚S的估計(jì)方法具有低復(fù)雜度的優(yōu)點(diǎn)，但無(wú)法消除噪聲的干擾，抗噪性能低，不適合低SNR的應(yīng)用環(huán)境。基于MMSE的信道估計(jì)方法雖然具有估計(jì)準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，但計(jì)算復(fù)雜度過(guò)尚O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，基于MB-OFDM UffB系統(tǒng)的信道估計(jì)需同時(shí)具有低計(jì)算復(fù)雜度及高抗噪聲性能的特點(diǎn)，本發(fā)明提出一種具有低計(jì)算復(fù)雜度、高抗噪性能的MB-OFDMUffB系統(tǒng)的信道估計(jì)方法。
[0007]本發(fā)明還提出一種具有低計(jì)算復(fù)雜度、高抗噪性能的MB-OFDM UffB系統(tǒng)的信道估計(jì)系統(tǒng)。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為: 一種MB-OFDM UffB系統(tǒng)的信道估計(jì)方法，包括:
51.根據(jù)MB-OFDMUffB系統(tǒng)使用的時(shí)頻碼確定信道估計(jì)輔助符號(hào)的特性參數(shù)，根據(jù)SNR設(shè)定加權(quán)值；
52.對(duì)IFFT后的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行抗噪平滑處理，具體是獲取信道估計(jì)輔助符號(hào)的特性參數(shù)，然后將所有信道估計(jì)輔助符號(hào)上對(duì)應(yīng)于相同子載波上的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行求和取平均，并作為該子載波上的頻域數(shù)據(jù)輸出，所述頻域數(shù)據(jù)，是指接收到的OFDM數(shù)據(jù)符號(hào)在IFFT變換后取得的各子載波上的數(shù)據(jù)；
53.基于平滑處理后的數(shù)據(jù)估計(jì)出各子載波上的信道頻率響應(yīng)，得到估計(jì)結(jié)果；
54.對(duì)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行平滑處理，具體是根據(jù)步驟SI設(shè)定的加權(quán)值對(duì)當(dāng)前正進(jìn)行平滑處理的子載波本身的信道頻率響應(yīng)及兩個(gè)相鄰子載波上的信道頻率響應(yīng)分別進(jìn)行加權(quán)，然后求和并將求和結(jié)果作為最終的信道估計(jì)結(jié)果。
[0009]優(yōu)選的，所述步驟SI確定信道估計(jì)輔助符號(hào)的特性參數(shù)，其中信道估計(jì)輔助符號(hào)是指MB-OFDM UffB系統(tǒng)中每個(gè)數(shù)據(jù)幀的幀頭中的6個(gè)用于輔助信道估計(jì)的輔助符號(hào)；特性參數(shù)是指每個(gè)子頻帶上可用于信道估計(jì)的輔助符號(hào)數(shù)量和相鄰輔助符號(hào)之間的間隔。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟SI中根據(jù)SNR設(shè)定加權(quán)值的方式為:仿真尋找各SNR環(huán)境下的最佳結(jié)果，然后根據(jù)MB-OFDM UWB系統(tǒng)的SNR設(shè)置加權(quán)值。
[0011]優(yōu)選的，所述步驟S3采用LS算法對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)。
[0012]一種MB-OFDM UWB系統(tǒng)的信道估計(jì)系統(tǒng)，包括輔助符號(hào)參數(shù)設(shè)置模塊，接收數(shù)據(jù)平滑模塊，信道估計(jì)模塊，加權(quán)值設(shè)置模塊和估計(jì)結(jié)果平滑模塊五部分；
輔助符號(hào)參數(shù)設(shè)置模塊:根據(jù)MB-OFDM UWB系統(tǒng)使用的時(shí)頻碼確定信道估計(jì)輔助符號(hào)的特性參數(shù)；
加權(quán)值設(shè)置模塊:根據(jù)SNR設(shè)定加權(quán)值；
接收數(shù)據(jù)平滑模塊:對(duì)IFFT后的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行抗噪平滑處理，具體是獲取信道估計(jì)輔助符號(hào)的特性參數(shù)，然后將所有信道估計(jì)輔助符號(hào)上對(duì)應(yīng)于相同子載波上的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行求和取平均，并作為該子載波上的頻域數(shù)據(jù)輸出，所述頻域數(shù)據(jù)，是指接收到的OFDM數(shù)據(jù)符號(hào)在IFFT變換后取得的各子載波上的數(shù)據(jù)；
信道估計(jì)模塊:基于接收數(shù)據(jù)平滑模塊的輸出數(shù)據(jù)，估計(jì)各子載波上的信道頻率響應(yīng)；
估計(jì)結(jié)果平滑模塊:對(duì)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行平滑處理，具體是根據(jù)步驟SI設(shè)定的加權(quán)值對(duì)當(dāng)前正進(jìn)行平滑處理的子載波本身的信道頻率響應(yīng)及兩個(gè)相鄰子載波上的信道頻率響應(yīng)分別進(jìn)行加權(quán)，然后求和并將求和結(jié)果作為最終的信道估計(jì)結(jié)果。
[0013]接收數(shù)據(jù)平滑模塊，在信道估計(jì)之前執(zhí)行，用于降低接收數(shù)據(jù)中的噪聲成分。其針對(duì)經(jīng)過(guò)IFFT變換后的信道估計(jì)輔助符號(hào)的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑，抑制頻域數(shù)據(jù)中的噪聲成分。其實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)在于MB-OFDM UWB系統(tǒng)中每個(gè)子頻帶上可收到多個(gè)完全相同的信道估計(jì)輔助符號(hào)。MB-OFDM UWB系統(tǒng)中的噪聲屬于均值為零的高斯噪聲。接收數(shù)據(jù)平滑模塊利用多個(gè)重復(fù)的信道估計(jì)輔助符號(hào)，以線(xiàn)性求平均的方式，抵消接收數(shù)據(jù)中的噪聲成分。
[0014]所述信道估計(jì)模塊，用于實(shí)現(xiàn)信道估計(jì)。其輸入為經(jīng)接收數(shù)據(jù)平滑模塊處理后的頻域數(shù)據(jù)，估計(jì)結(jié)果為各子載波上的頻率響應(yīng)。其估計(jì)某個(gè)子載波上頻率響應(yīng)的方法為:將接收數(shù)據(jù)平滑模塊處理后得到的該子載波上的頻域數(shù)據(jù)與信道估計(jì)輔助符號(hào)中該子載波上的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行共軛乘，并將共軛乘結(jié)果估計(jì)為該子載波上的信道頻率響應(yīng)。
[0015]所述估計(jì)結(jié)果平滑模塊，在信道估計(jì)模塊完成估計(jì)之后執(zhí)行，用于對(duì)信道估計(jì)結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的去噪聲平滑處理。其輸入為信道估計(jì)模塊估計(jì)出的各子載波上的信道頻率響應(yīng)。MB-OFDM UffB系統(tǒng)中子載波的帶寬占信道總帶寬的比例小，相鄰子載波之間具有較強(qiáng)的相關(guān)性。估計(jì)結(jié)果平滑模塊利用相鄰子載波之間的相關(guān)性，對(duì)各子載波上的信道估計(jì)結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的平滑處理。其將每個(gè)子載波上的信道估計(jì)結(jié)果及該子載波的兩邊相鄰的子載波上的信道估計(jì)結(jié)果都進(jìn)行加權(quán)處理，之后對(duì)這些加權(quán)結(jié)果求和，并以求和的結(jié)果作為最終的當(dāng)前子載波的信道頻率響應(yīng)。
[0016]優(yōu)選的，所述輔助符號(hào)參數(shù)設(shè)置模塊確定信道估計(jì)輔助符號(hào)的特性參數(shù)，其中信道估計(jì)輔助符號(hào)是指MB-OFDM UffB系統(tǒng)中每個(gè)數(shù)據(jù)幀的幀頭中的6個(gè)用于輔助信道估計(jì)的輔助符號(hào)；特性參數(shù)是指每個(gè)子頻帶上可用于信道估計(jì)的輔助符號(hào)數(shù)量和相鄰輔助符號(hào)之間的間隔。
[0017]優(yōu)選的，所述加權(quán)值設(shè)置模塊根據(jù)SNR設(shè)定加權(quán)值的方式為:仿真尋找各SNR環(huán)境下的最佳結(jié)果，然后根據(jù)MB-OFDM UWB系統(tǒng)的SNR設(shè)置加權(quán)值。
[0018]優(yōu)選的，所述信道估計(jì)模塊采用LS算法對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:在信道估計(jì)之前，先對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，降低接收數(shù)據(jù)中的噪聲成分，能夠抑制接收數(shù)據(jù)中的噪聲成分，以免信道估計(jì)模塊的信道估計(jì)結(jié)果過(guò)于失真；基于LS算法對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)，其作用是以低的計(jì)算復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)信道估計(jì)，而將噪聲抑制的功能交由其他功能模塊處理；利用MB-OFDM UffB系統(tǒng)相鄰子載波之間具有較強(qiáng)相關(guān)性的特點(diǎn)，對(duì)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的平滑處理，以提高準(zhǔn)確性。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明的整體框圖。
[0021]圖2是本發(fā)明的接收數(shù)據(jù)平滑模塊的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖3是