CN101674282B - 基于tds-ofdm双天线发射分集的信道估计方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于TDS-OFDM的双天线发射分集、信道估计方法及系统，该方法包括步骤：对一组PN序列对进行空时编码，用空时编码得到的训练序列分别填充两个时隙、两个发射天线待发送信号帧的帧头，发射所述待发送信号帧；根据接收到的两个时隙待发送信号帧中的训练序列进行迭代信道估计，并更新两个时隙的信道信息。本发明的方法及系统可以有效的处理两发射天线的训练序列之间的干扰，信道估计准确，信道传输可靠性高。

Description

基于TDS-OFDM双天线发射分集的信道估计方法及系统

技术领域

本发明涉及数字信息传输技术领域，尤其涉及一种基于TDS-OFDM的双天线发射分集、信道估计方法及系统。 

背景技术

信号在无线环境传输的过程中存在多种衰落，在时间和频率选择性衰落信道下，接收信号的信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)不稳定，当信号经过深衰落信道时，接收信号的SNR降低，判决错误的概率变大。分集技术是一种能够有效克服时间和频率选择性衰落的技术，它将相同的信息分别在多个独立信道上进行传输，然后接收端按照一定的算法对接收信号进行合成，因为几个独立信道同时处于深衰落的概率很低，这样平滑信号经过的信道衰落小，从而改善接收机的性能。发射分集是指在发射端使用多个独立的天线或相关天线阵列，把发射信号的复本以空间冗余的形式提供给接收端，减弱信号处于深衰落的概率，改善系统的性能。发射分集利用不同基站或同一基站中不同位置的天线发射信号到达移动台的不相关性，即不同发射天线到接收天线之间的传播路径的独立性，提高系统性能。 

在发射分集的实现过程中可以使用空时编码技术、空频编码技术，这两种编码技术是近年来移动通信领域出现的一种新的编码和信号处理技术，其在发射端同时使用多个天线进行发射。空时编码在不同天线发射信号之间引入时域和空域相关，综合利用时域和空域二维信息；空频编码在不同天线发射信号之间引入频域和空域相关，综合利用频域和空域二维信息。空时编码将空间分集、时间分集结合在一起，空频编码将空间分集、频率分集结合在一起，这两种编码技术都可以实现发射分集，都可以从通信系统的整体出发提高多径衰落信道 的通信质量和数量。 

单天线TDS-OFDM(Time Domain Synchronization-OrthogonalFrequency Division Multiplexing，时域同步正交频分复用)系统使用的帧格式如图3所示，在第i时隙，保护间隔c_i位于时域数据块S_i，k之前，防止OFDM符号声块间的干扰。在TDS-OFDM系统中，保护间隔内填充PN(Pseudo-random Noise，伪随机)序列，用于帧同步、信道估计等。在接收信号中，时域数据块与PN序列是相互干扰的，因此接收端需要分离时域数据块与所填充的PN序列。当帧同步后，接收端可以生成所填充的PN序列，如果能得到精确的信道冲激响应，可以很容易实现分离。中国发明专利申请(申请号为200510012127.6)一种OFDM调制系统中伪随机序列填充的迭代消除方法，提出了一种迭代分解方法，然后利用伪随机序列进行信道估计。 

在双天线发射分集系统中，除了同一个天线的发送帧头序列和帧体数据块之间的干扰以外，天线之间也存在干扰。因为在双天线发射分集系统中为了进行信道估计，每个天线发送的帧信号中都会携带训练序列，经过独立的信道传输后，几乎同时到达接收端，因此在接收端造成两个天线训练序列之间相互干扰，无法准确进行信道估计，因此降低信道传输的可靠性，大大影响信道的通信质量。 

发明内容

本发明的目的是提供一种基于TDS-OFDM的双天线发射分集、信道估计方法及系统。该方法及系统可有效处理两个发射天线的训练序列之间的干扰、以及两发射天线保护间隔之间的相互干扰，信道估计准确，信道传输可靠性高，可克服现有技术的缺陷。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。 

本发明提供的一种基于TDS-OFDM的双天线发射分集、信道估计方法，该方法包括步骤： 

S1.对一组PN序列对进行空时编码，用空时编码得到的训练序列 分别填充两个发射天线、两个时隙待发送信号帧的帧头，发射所述待发送信号帧； 

S2.根据接收到的两个时隙的待发送信号帧中的训练序列进行迭代信道估计，并更新两个时隙的信道信息。 

其中，步骤S1进一步包括步骤： 

S11对单天线TDS-OFDM系统中第2i+1、2i+2时隙的PN序列进行空时编码； 

S12用空时编码得到的训练序列填充发射天线1、发射天线2第2i+1、2i+2时隙待发送信号帧的帧头； 

S13发送发射天线1、发射天线2的第2i+1、2i+2时隙待发送信号帧。 

其中，步骤S2为一迭代过程，具体包括步骤： 

S21根据发射天线1、发射天线2第2i-1、2i时隙的信道时域冲激响应估计，估计发射天线1、发射天线2第2i+1、2i+2时隙信道时域冲激响应； 

S22接收同步后，计算两个天线第2i+1、2i+2时隙的训练序列分别与其信道时域冲激响应估计的线性卷积； 

S23去除训练序列对时域数据块的干扰，重构第2i+1时隙时域数据块与信道时域冲激响应的线性卷积和循环卷积的估计； 

S24利用所述发射天线1、发射天线2第2i+1时隙的信道时域冲激响应估计和步骤S23的循环卷积估计，计算得到第2i+1时隙信号帧的频域及时域数据块的估计； 

S25根据步骤S24的结果，恢复发射天线1、发射天线2第2i+1时隙发射信号帧的频域及时域数据块的估计； 

S26计算两个天线第2i+1时隙信号帧时域数据块的估计与其信道时域冲激响应估计的线性卷积之和，从接收信号中减去所述线性卷积之和，得到第2i+1、2i+2时隙信号帧的训练序列与其信道时域冲激 响应估计的线性卷积的估计； 

S27根据步骤S26的结果及已知的第2i+1、2i+2时隙两个天线的训练序列，计算得到本次迭代发射天线1、发射天线2第2i+1、2i+2时隙信道时域冲激响应估计，并对该结果进行后处理； 

S28若未达到预设迭代次数，则利用步骤S27的结果返回步骤S22继续迭代，否则，根据步骤S27的结果计算第2i、2i+1时隙信号帧时域数据块的估计，与步骤S27的结果共同作为最终估计。 

其中，所述步骤S22中计算线性卷积结果的估计的方法为N₁点的离散傅立叶变换，N₁≥M+L，M＞L，M为训练序列的长度，L为信道时域冲激响应的长度。 

其中，步骤S27中所述的后处理包括： 

S271对所述本次迭代的信道时域冲激响应估计进行时域滤波； 

S272将滤波后的信道时域冲激响应估计截断至已知长度； 

S273根据接收到的信号帧的信噪比信息，设定信道幅度门限，将步骤S272的结果的幅度低于所述信道幅度门限的位置设置为零； 

S274将已估计的信道时域冲激响应估计与所述本次迭代的信道时域冲激响应估计加权平均，对信道时域冲激响应估计进行时域或频域平滑； 

S275根据预设的能量参考值，将步骤S274的结果乘以归一化补偿因子。 

本发明还提供了一种基于TDS-OFDM的双天线发射分集、信道估计系统，该系统包括：发射装置，对一组PN序列对进行空时编码，用空时编码得到的训练序列分别填充两个发射天线、两个时隙待发送信号帧的帧头，发射所述待发送信号帧；及接收装置，用于根据接收到的两个时隙待发送信号帧中的训练序列进行迭代信道估计，并更新两个时隙的信道信息。 

其中，所述接收装置包括数据处理单元，用于对所述信道信息进 行后处理。 

本发明方法及系统通过对单天线TDS-OFDM系统中第2i+1、2i+2时隙信号帧中填充的PN序列进行空时编码后，得到两个天线、两个时隙的训练序列方法，有效处理了两个天线的训练序列之间的干扰，实现了双天线发射分接。 

附图说明

图1依照本发明一种实施方式的基于TDS-OFDM的双天线发射分集、信道估计方法流程图； 

图2为依照本发明一种实施方式的基于TDS-OFDM的双天线发射分集、信道估计方法中发射方法流程图； 

图3为单天线TDS-OFDM系统的信号帧结构示意图； 

图4为本发明方法中的信号帧结构示意图； 

图5为依照本发明一种实施方式的基于TDS-OFDM的双天线发射分集、信道估计方法中发送信号帧的时域分解示意图； 

图6为依照本发明一种实施方式的基于TDS-OFDM的双天线发射分集、信道估计方法中接收的信号帧的结构示意图； 

图7为依照本发明一种实施方式的基于TDS-OFDM的双天线发射分集、信道估计方法中接收的信号帧的时域分解示意图； 

图8为依照本发明一种实施方式的基于TDS-OFDM的双天线发射分集、信道估计方法中接收方法流程图； 

图9为依照本发明一种实施方式的基于TDS-OFDM的双天线发射分集、信道估计方法中后处理方法流程图。 

具体实施方式

本发明提出的基于TDS-OFDM的双天线发射分集、信道估计方法及系统，结合附图和实施例说明如下。 

图1为依照本发明一种实施方式的基于TDS-OFDM的双天线发射分集、信道估计方法流程图，该方法包括以下步骤： 

S1.对一组PN序列进行空时编码，并分别填充两个时隙、两个发射天线待发送信号帧的帧头，并发射待发送信号帧，实现发射天线1和发射天线2同一时隙的信号帧分别在两个独立路径上进行传输，待发送信号帧由训练序列和待发送的时域数据块组成，发射天线1到接收天线的路径称为信道1，发射天线2到接收天线之间的路径称为信道2； 

S2.根据接收到的两个时隙待发送信号帧中的训练序列进行迭代信道估计，并更新两个时隙的信道信息。 

其中，如图2所示，步骤S1进一步包括： 

S11对单天线TDS-OFDM系统中第2i+1、2i+2时隙的PN序列进行空时编码，如3图所示为单天线TDS-OFDM系统的信号帧结构，设在单天线TDS-OFDM系统中，第2i+1、2i+2时隙PN序列为{c_2i+1，k}_k＝1 ^M和{c_2i+2，k}_k＝1 ^M，进行空时编码后得到天线1、2第2i+1、2i+2时隙信号帧中的训练序列，分别为{c1_2i+1，k}_k＝1 ^M、{c1_2i+2，k}_k＝1 ^M和{c2_2i+1，k}_k＝1 ^M、{c2_2i+2，k}_k＝1 ^M，其中，其中符号{·}_k＝1 ^M表示长度为M的序列，i为正整数。 

空时编码过程如下： 

$\left\{\begin{array}{c}{c1}_{k,2i+1}=c_{k,2i+1}\\ {c1}_{k,2i+1}=c_{{(-k)}_M,2i+2}^{*}\\ {c2}_{k,2i}=c_{k,2i+2}\\ {c2}_{k,2i}=-c_{{(-k)}_M,2i+1}\end{array}\right.,1\≤k\≤M$

其中(x)_M表示对x取模M运算。 

S12用空时编码得到的训练序列填充发射天线1、发射天线2第2i+1、2i+2时隙待发送信号帧的帧头。待发送信号帧帧体部分为时域数据块。 

该时域数据块的构建过程如下：设在第2i+1、2i+2时隙待发送的频域数据块为{S_2i+1，k}_k＝1 ^N、{S_2i+2，k}_k＝1 ^N，经过空频编码，得到第2i+1、2i+2时隙发射天线1和发射天线2的第2i+1、2i+2时隙待发送的频 域数据块，分别为{S1_2i+1，k}_k＝1 ^N、{S1_2i+2，k}_k＝1 ^N和{S2_2i+1，k}_k＝1 ^N、{S2_2i+2，k}_k＝1 ^N；经离散傅立叶反变换(IDFT)后得到发射天线1和发射天线2的第2i+1、2i+2时隙的时域数据块，分别为{s1_2i+1，k}_k＝1 ^N、{s1_2i+2，k}_k＝1 ^N和{s2_2i+1，k}_k＝1 ^N、{s2_2i+2，k}_k＝1 ^N，，其中，N为数据块的长度。 

在第2i+1时隙，发射天线1帧头填充序列{c1_2i+1，k}_k＝1 ^M，然后和时域数据块{s1_2i+1，k}_k＝1 ^N组成基于TDS-OFDM系统的双天线发射分集系统中发射天线1第2i+1时隙的发送信号帧；发射天线2帧头填充序列{c2_2i+1，k}_k＝1 ^M，然后和时域数据块{s2_2i+1，k}_k＝1 ^N组成发射天线2第2i+1时隙的发送信号帧；在第2i+2时隙，发射天线1帧头填充序列{c1_2i+2，k}_k＝1 ^M，然后和时域数据块{s1_2i+2，k}_k＝1 ^N组成基于TDS-OFDM系统的双天线发射分集系统中发射天线1第2i+2时隙的发送信号帧；发射天线2帧头填充序列{c2_2i+2，k}_k＝1 ^M，然后和时域数据块{s2_2i+2，k}_k＝1 ^N组成发射天线2第2i+2时隙的发送信号帧。 

利用PN序列对经空时编码得到训练序列与经过空频编码及离散傅立叶反变换后得到的时域数据块构成的基于TDS-OFDM双天线发射分集方法的信号帧结构如图4所示。 

S13发送天线1和天线2的第2i+1、2i+2时隙待发送信号帧。 

图5为本发明的双天线发射分集方法中发送信号帧的时域分解示意图；图6是本发明的双天线发射分集方法中接收的信号帧的结构示意图；图7是本发明的双天线发射分集方法中接收的信号帧的时域分解示意图；其中图6、7表示由于多径干扰，接收的信号帧的训练序列和时域数据块是混叠的。 

其中，如图8所示，步骤S2为一迭代过程，具体包括步骤： 

S21初始信道估计，根据接收到的第2i-1、2i时隙的信道时域冲激响应估计，得到发射天线1、发射天线2第2i+1、2i+2时隙信道时域冲激响应的估计： 

基于天线1已知的第2i-1时隙的信号帧和第2i时隙信号帧的信 道时域冲激响应的估计分别为 

通过线性插值得到天线1第2i+1、2i+2时隙的信道时域冲激响应的估计，分别为 

其中，I₀为预设的迭代次数，I为整数，I的初始值为零，^表示估计值，L为信道时域冲激响应的长度。 

基于天线2已知的第2i-1时隙的信号帧和第2i时隙的信号帧的信道时域冲激响应估计分别为 

通过线性插值得到天线2第2i+1、2i+2时隙信道时域冲激响应估计，分别为 

S22接收同步后，根据已知的各天线训练序列，计算发射天线1第2i+1、2i+2时隙的训练序列{c1_2i+1，k}_k＝1 ^M、{c1_2i+2，k}_k＝1 ^M分别与其信道时域冲激响应估计 

的线性卷积结果的估计 

发射天线2第2i+1、2i+2时隙的训练序列{c2_2i+1，k}_k＝1 ^M、{c2_2i+2，k}_k＝1 ^M分别与其信道时域冲激响应估计 

的线性卷积结果的估计 

其中，在所述接收装置同步后，天线1和天线2的第2i+1、2i+2时隙的训练序列{c1_2i+1，k}_k＝1 ^M、{c1_2i+2，k}_k＝1 ^M、{c2_2i+1，k}_k＝1 ^M、{c2_2i+2，k}_k＝1 ^M均为已知信号。 

S23去除训练序列对时域数据块的干扰，重构第2i+1时隙时域数据块与信道时域冲激响应的循环卷积的估计： 

将接收到的第2i+1时隙信号帧{r_2i+1，k}_k＝1 ^N+M和第2i+2时隙信号帧{r_2i+2，k}_k＝1 ^N+M重构成一个信号帧 

利用步骤S22得到的线性卷积结果的估计，从信号帧 

中减去训练序列对时域数据块的干扰，得到发射天线1、发射天线2发射的时域数据块分别与信道时域冲激响应的线性卷积之和的估计结果 

${\hat{d}}_{2i+1,k}^{\mathrm{iter}=I}=\left\{\begin{array}{cc}{\hat{r}}_{2i+1,k+M}-\hat{y}{2}_{2i+1,k+M}& 0<k<L\\ {\hat{r}}_{2i+1,k+M}& L\&le;k\&le;N\\ {\hat{r}}_{2i+1,k+M}-\hat{y}{1}_{2i+2,k}& N\&le;k\&le;N+L-1\end{array}\right.$

利用得到的线性卷积之和的估计，重构2i+1时隙接收到的信号帧与信道冲激响应的循环卷积估计 

${\hat{x}}_{2i+1,k}^{\mathrm{iter}=I}=\left\{\begin{array}{cc}{\hat{d}}_{2i+1,k+N}^{\mathrm{iter}=I}+{\hat{d}}_{2i+1,k}^{\mathrm{iter}=I},& 1\&le;k<L\\ {\hat{d}}_{2i+1,k}^{\mathrm{iter}=I},& L\&le;k\&le;N\end{array}\right.$

S24利用发射天线1、发射天线2第2i+1时隙的信道时域冲激响应估计 

和 

对步骤S24的循环卷积估计 

进行空频解码，得到第2i+1时隙信号帧的频域及时域数据块的估计 

$\left[\begin{array}{c}{\hat{S}}_{2i+\mathrm{1,2}k-1}\\ {{\hat{S}}^{*}}_{2i+\mathrm{1,2}k}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}{\hat{H}1}_{2i+1,k}& {\hat{H}2}_{2i+1,k}\\ -{{\hat{H}2}^{*}}_{2i+1,k}& {{\hat{H}2}^{*}}_{2i+1,k}\end{array}\right]}^{*}\left[\begin{array}{c}{\hat{X}}_{2i+\mathrm{1,2}k-1}\\ {{\hat{X}}^{*}}_{2i+\mathrm{1,2}k}\end{array}\right],0<k\&le;N/2$

其中*表示共轭转置，且 

$\left\{\begin{array}{c}{\hat{X}}_{2i+1}={\mathrm{DFT}}_N\left\{{\hat{x}}_{2i+1}\right\}\\ {\hat{H}1}_{2i+1}={\mathrm{DFT}}_N\left\{{\hat{h}1}_{2i+1}\right\}\\ {\hat{H}2}_{2i+1}={\mathrm{DFT}}_N\left\{{\hat{h}2}_{2i+1}\right\}\end{array}\right.$

DFT_N{·}表示N点离散傅立叶变换(DFT)，若序列点数不够N，则补零至N点。 

得到的第2i+1时隙信号帧的频域数据块的估计结果 

经过离散傅立叶反变换，得到第2i+1时隙信号帧的时域数据块的估计结果 

${\hat{s}}_{2i+1,k}=\mathrm{IDFT}\left\{{\hat{S}}_{2i+1,k}\right\},$ 其中IDFT{·}表示离散傅立叶反变换； 

S25根据2i+1时隙信号帧的时域数据块的估计，计算得到发射天线1、发射天线2第2i+1时隙发射信号帧的时域数据块的估计： 

对第2i+1时隙信号帧的时域数据块的估计 

进行去除噪声和码间串扰，得到 

经过离散傅立叶变换得到频域数据块估计 

经过空频编码后得到第2i+1时隙发射天线1发射信号帧的频域数据块估计 

即 ${\hat{Z}1}_{2i+1,k}={\hat{Z}}_{2i+1,k},0<k\&le;N$ 和第2i+1时隙天线2发射信号帧的频域数据块估计 

$\left\{\begin{array}{c}{\hat{Z}2}_{2i+\mathrm{1,2}m-1}={{\hat{Z}}^{*}}_{2i+\mathrm{1,2}m},0<m\&le;N/2\\ {\hat{Z}2}_{2i+\mathrm{1,2}m}=-{{\hat{Z}}^{*}}_{2i+\mathrm{1,2}m-1},0<m\&le;N/2\end{array}\right.;$

上述2i+1时隙发射天线1、发射天线2发射的信号帧的频域数据块估计分别经过离散傅立叶反变换，得到2i+1时隙发射天线1、2发射的信号帧的时域数据块估计 

S26根据步骤S25的结果，计算两个天线第2i+1时隙信号帧时域数据块估计与其信道时域冲激响应估计的线性卷积之和，从接收信号中减去该线性卷积之和，得到第2i+1、2i+2时隙信号帧的训练序列与其信道时域冲激响应估计的线性卷积的估计： 

将发射天线1第2i+1时隙信号帧的时域数据块估计的前N₂项 

与其2i+1时隙信道时域冲激响应估计 线性卷积的结果，与发射天线2第2i+1时隙信号帧的时域数据块估计的前N₂项 

与其2i+1时隙信道时域冲激响应估计 

线性卷积的结果相加，得到 

其中L＜N₂＜N；再利用接收到的第2i+1时隙的信号帧{r_2i+1，k}_k＝1 ^N+M，得到发射天线1、2的第2i+1时隙训练序列{c1_2i+1，k}_k＝1 ^M、{c2_2i+1，k}_k＝1 ^M与发射天线1、2第2i+1时隙信道时域冲激响应 

的线性卷积之和 

${\hat{y}}_{2i+1,k}^{\mathrm{iter}=I+1}=r_{2i+1,k}-{\hat{x}}_{2i+1,k}^{\mathrm{iter}=I+1},0<k<M+L$

将发射天线1第2i+1时隙信号帧的时域数据块估计的后N₂项 

与信道时域冲激响应估计 

线性卷积的结果，与发射天线2第2i+1时隙信号帧的时域数据块估计的后N₂项 

与其信道时域冲激响应估计 线性卷积的结果相加，得到 

其中L＜N₂＜N；再利用接收到的第2i+1时隙的信号帧{r_2i+1，k}_k＝1 ^N+M和第2i+2时隙训练序列与其信道冲激响应线性的估计结果 

(其中 ${\left\{{\hat{y}}_{2i+2,k}^{\mathrm{iter}=I}\right\}}_{k=1}^{M+L-1}={\left\{{\hat{y}1}_{2i+2,k}^{\mathrm{iter}=I}\right\}}_{k=1}^{M+L-1}{+\left\{{\hat{y}2}_{2i+1,k}^{\mathrm{iter}=I}\right\}}_{k=1}^{M+L-1}$ )，得到发射天线1、2的第2i+2时隙训练序列{c1_2i+2，k}_k＝1 ^M、{c2_2i+2，k}_k＝1 ^M与发射天线1、2第2i+2时隙信道时域冲激响应 

的线性卷积之和 

$\left\{\begin{array}{cc}{\hat{y}}_{2i+1,k}^{\mathrm{iter}=I+1}=r_{2i+1,k+N}-\hat{x}\_t_{2i+1,k+N_2}^{\mathrm{iter}=I+1}& 0<k<L\\ {\hat{y}}_{2i+2,k}^{\mathrm{iter}=I+1}=r_{2i+1,k+N}& L\&le;k\&le;M\\ {\hat{y}}_{2i+2,k}^{\mathrm{iter}=I+1}={\hat{y}}_{2i+2,k}^{\mathrm{iter}=I}& M<k<L+M\end{array}\right.$

S27根据步骤S26的结果及已知的两个天线的训练序列，计算得到本次迭代的发射天线1、发射天线2第2i+1、2i+2时隙信道时域冲激响应估计，并对该结果进行后处理： 

步骤S26得到的线性卷积结果 经过线性运算得到第2i+1时隙信号帧的训练序列{c1_2i+1，k}_k＝1 ^M和{c2_2i+1，k}_k＝1 ^M与第2i+1时隙信道时域冲激响应估计 

和 

的循环周期卷积的结果 

进行离散傅立叶变换得到 步骤S26得到的线性卷积结果 

经过线性运算得到第2i+2时隙信号帧的训练序列{c1_2i+2，k}_k＝1 ^M和{c2_2i+2，k}_k＝1 ^M与第2i+2时隙信道时域冲激响应估计 

和{h2_2i+2，k ^iter＝1}_k＝1 ^L的循环周期结果 

进行离散傅立叶变换得到 

利用第2i+1时隙信号帧的训练序列{c1_2i+1，k}_k＝1 ^M、{c2_2i+1，k}_k＝1 ^M和上述循环卷积的离散傅立叶变换结果 

第2i+2时隙信号帧的训练序列{c1_2i+2，k}_k＝1 ^M、{c2_2i+2，k}_k＝1 ^M和上述循环卷积的离散傅立叶变换结果 计算得到发射天线1、2第2i+1时隙和第2i+2时隙信道时域冲激响应估计 

其M点离散傅立叶变换分别为 

具体计算步骤如下所示： 

假设信道变化较慢，在第2i和2i+1时刻的样点为： 

$\left\{\begin{array}{c}{\hat{H}1}_{2i+1,k}^{\mathrm{iter}=I+1}={\hat{H}1}_{2i+2,k}^{\mathrm{iter}=I+1}={\hat{H}1}_k\\ {\hat{H}2}_{2i+1,k}^{\mathrm{iter}=I+1}={\hat{H}2}_{2i+2,k}^{\mathrm{iter}=I+1}={\hat{H}2}_k\end{array}\right.,1\&le;k\&le;M$

则： 

$\frac{1}{{\left|C_{k,2i+1}\right|}^2+{\left|C_{k,2i+2}\right|}^2}\left[\begin{array}{cc}{C}_{k,2i+1}^{*}& C_{k,2i+2}\\ C_{k,2i+2}^{*}& -C_{k,2i+1}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\mathrm{Yc}}_{k,2i+1}\\ {\mathrm{Yc}}_{k,2i+2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\hat{H}1}_k\\ {\hat{H}2}_k\end{array}\right],1\&le;k\&le;M$

其中，{C_2i+1，k}_k＝1 ^M、{C_2i+2，k}_k＝1 ^M为单天线TDS-OFDM系统中第2i+1、2i+2隙信号帧中填充的训练序列的离散傅立叶变换，得到 

后，利用离散傅立叶反变换得到发射天线1、2第2i+1、2i+2时隙信道时域冲激响应估计 

S28若已达到预设迭代次数，则停止迭代，根据步骤S27的结果计算第2i、2i+1时隙信号帧时域数据块的估计，与步骤S27的结果共同作为最终估计，得到信道1、2第2i+1时隙和2i+2时隙信道时域冲激响应的最终估计 

若没达到预设迭代次数，则返回步骤S22，利用所述步骤S27得到的第I+1次迭代后信道时域冲激响应 

继续迭代。 

其中，步骤S22中计算线性卷积结果的估计 

和 的计算方法为N₁点的离散傅立叶变换，N₁≥M+L，M＞L。 

如图9所示，步骤S27中的对时域冲激响应估计进行后处理的步骤包括： 

S271根据冲激响应长度有限的特征，对本次迭代的信道时域冲激响应估计 

进行时域滤波； 

S272将滤波后的信道时域冲激响应估计 

截断至已知长度； 

S273根据当前接收到的信号帧的信噪比信息，设定信道幅度门限，将步骤S272的结果 

的幅度低于所述信道幅度门限的位置设置为零； 

S274利用已有信道冲激响应的估计结果和当前信道估计结果的加权平均对信道时域冲激响应估计 

进行时域或频域平滑； 

S275根据预设的 

的能量参考值，将步骤S274的结果乘以归一化补偿因子。 

依照本发明一种实施方式的基于TDS-OFDM的双天线发射分集、信道估计系统包括：发射装置，用于对一组PN序列对进行空时编码，用空时编码得到的训练序列分别填充两个时隙、两个发射天线待发送信号帧的帧头，发射所述待发送信号帧；及接收装置，用于根据接收到的两个时隙待发送信号帧中的训练序列进行迭代信道估计，并更新两个时隙的信道信息。 

其中，发射装置进一步包括编码单元，组帧单元以及发射单元，分别用于根据上述步骤S11-13的方法实现该系统待发送数据的发射。接收装置根据步骤S21-28的方法进行信道估计及更新；数据处理单元，用于根据上述步骤S271-275的方法对时域冲激响应估计进行后处理。 

由以上实施例可以看出，本发明实施例通过对单天线TDS-OFDM系统中第2i+1、2i+2时隙信号帧中填充的PN序列进行空时编码后，得到两个天线、两个时隙的训练序列方法来有效处理两个天线的训练序列之间的干扰，实现了双天线发射分接。 

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。 

Claims (5)

1.一种基于TDS-OFDM双天线发射分集的信道估计方法，该方法包括步骤：

S1.对一组PN序列对进行空时编码，用空时编码得到的训练序列分别填充两个发射天线、两个时隙待发送信号帧的帧头，发射所述待发送信号帧；

S2.根据接收到的两个时隙的待发送信号帧中的训练序列进行迭代信道估计，并更新两个时隙的信道信息；

其中，步骤S1进一步包括步骤:：

S11对单天线TDS-OFDM系统中第2i+1、2i+2时隙的PN序列进行空时编码；

S12用空时编码得到的训练序列填充发射天线1、发射天线2第2i+1,2i+2时隙待发送信号帧的帧头；

S13发送发射天线1、发射天线2的第2i+1、2i+2时隙待发送信号帧；

步骤S2为一迭代过程，具体包括步骤：

S21根据发射天线1、发射天线2第2i-1、2i时隙的信道时域冲激响应估计，估计发射天线1、发射天线2第2i+1、2i+2时隙信道时域冲激响应；

S22接收同步后，计算两个天线第2i+1、2i+2时隙的训练序列分别与其信道时域冲激响应估计的线性卷积；

S23从接收到的两个时隙的待发送信号帧中减去步骤S22的线性卷积，得到发射天线1、发射天线2发射的时域数据块分别与信道时域冲激响应的线性卷积之和的估计，利用所述线性卷积之和的估计重构第2i+1时隙时域数据块与信道时域冲激响应的循环卷积的估计；

S24利用所述发射天线1、发射天线2第2i+1时隙的信道时域冲激响应估计和步骤S23的循环卷积估计进行空频解码，计算得到第2i+1时隙信号帧的频域及时域数据块的估计；

S25根据步骤S24的结果，恢复发射天线1、发射天线2第2i+1时隙发射信号帧的频域及时域数据块的估计；

S26计算两个天线第2i+1时隙信号帧时域数据块的估计与其信道时域冲激响应估计的线性卷积之和，从接收信号中减去所述线性卷积之和，得到第2i+1、i+2时隙信号帧的训练序列与其信道时域冲激响应估计的线性卷积的估计；

S27根据步骤S26的结果及已知的第2i+1、2i+2时隙两个天线的训练序列，计算得到本次迭代发射天线1、发射天线2第2i+1、2i+2时隙信道时域冲激响应估计，并对该结果进行后处理；

S28若未达到预设迭代次数，则利用步骤S27的结果返回步骤S22继续迭代，否则，根据步骤S27的结果计算第2i,2i+1时隙信号帧时域数据块的估计，与步骤S27的结果共同作为最终估计。

2.如权利要求1所述的基于TDS-OFDM双天线发射分集的信道估计方法，其特征在于，所述步骤S22中计算线性卷积结果的估计的方法为N₁点的离散傅立叶变换，N₁≥M+L，M>L，M为训练序列的长度，L为信道时域冲激响应的长度。

3.如权利要求1所述的基于TDS-OFDM双天线发射分集的信道估计方法，其特征在于，步骤S27中所述的后处理包括:

S271对所述本次迭代的信道时域冲激响应估计进行时域滤波;

S272将滤波后的信道时域冲激响应估计截断至已知长度;

S273根据接收到的信号帧的信噪比信息，设定信道幅度门限，将步骤S272的结果的幅度低于所述信道幅度门限的位置设置为零；

S274将已估计的信道时域冲激响应估计与所述本次迭代的信道时域冲激响应估计加权平均，对信道时域冲激响应估计进行时域或频域平滑；

S275根据预设的能量参考值，将步骤5274的结果乘以归一化补偿因子。

4.一种基于TDS-OFDM双天线发射分集的信道估计系统，该系统包括：

发射装置，对一组PN序列对进行空时编码，用空时编码得到的训练序列分别填充两个发射天线、两个时隙待发送信号帧的帧头，发射所述待发送信号帧；及

接收装置，用于根据接收到的两个时隙待发送信号帧中的训练序列进行迭代信道估计，并更新两个时隙的信道信息；

其中，所述发射装置按照以下步骤发射所述待发送信号帧：

S11对单天线TDS-OFDM系统中第2i+1，2i+2时隙的PN序列进行空时编码；

S12用空时编码得到的训练序列填充发射天线1、发射天线2第2i+1,2i+2时隙待发送信号帧的帧头；

S13发送发射天线1、发射天线2的第2i+1、2i+2时隙待发送信号帧；

所述接收装置按照以下步骤进行迭代信道估计，并更新两个时隙的信道信息：

S21根据发射天线1、发射天线2第2i-1、2i时隙的信道时域冲激响应估计，估计发射天线1、发射天线2第2i+1、2i+2时隙信道时域冲激响应;

S22接收同步后，计算两个天线第2i+1、2i+2时隙的训练序列分别与其信道时域冲激响应估计的线性卷积；

S23从接收到的两个时隙的待发送信号帧中减去步骤S22的线性卷积，得到发射天线1、发射天线2发射的时域数据块分别与信道时域冲激响应的线性卷积之和的估计，利用所述线性卷积之和的估计重构第2i+1时隙时域数据块与信道时域冲激响应的循环卷积的估计；

S24利用所述发射天线1、发射天线2第2i+1时隙的信道时域冲激响应估计和所述重构单元重构的循环卷积估计进行空频解码，计算得到第2i+1时隙信号帧的频域及时域数据块的估计；

S25根据步骤S24的结果，恢复发射天线1、发射天线2第2i+1时隙发射信号帧的频域及时域数据块的估计;

S26计算两个天线第2i+1时隙信号帧时域数据块的估计与其信道时域冲激响应估计的线性卷积之和，从接收信号中减去所述线性卷积之和，得到第2i+1、2i+2时隙信号帧的训练序列与其信道时域冲激响应估计的线性卷积的估计；

S27根据步骤S26的结果及已知的第2i+1,2i+2时隙两个天线的训练序列，计算得到本次迭代发射天线1、发射天线2第2i+1、2i+2时隙信道时域冲激响应估计，并对该结果进行后处理；

S28若未达到预设迭代次数，则利用步骤S27的结果返回步骤S22继续迭代，否则，根据步骤S27的结果计算第2i、2i+1时隙信号帧时域数据块的估计，与步骤S27的结果共同作为最终估计。

5.如权利要求4所述的基于TDS-OFDM双天线发射分集的信道估计系统，其特征在于，所述接收装置包括数据处理单元，用于对所述信道信息进行后处理。

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