CN106101033A - 一种适用于mimo‑fbmc系统的iam信道估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于MIMO‑FBMC系统的IAM信道估计方法，其发射导频信号d_k,n根据Hadamard矩阵设置；采用IMA方法，根据接收端收到的导频信号y_k,n与发射导频信号d_k,n对信道进行估计，获取信道的系数；对于发送导频信号，将其奇数列的导频置0，偶数列的导频设置为有效导频符号；有效导频符号的值根据N_t阶的Hadamard矩阵设置；通过设置导频值，使FBMC系统的干扰项u_k,n为0，达到减小信道估计误差的目的；并通过将导频符号与有效信号间插的方式，减少导频符号数量，具有降低导频开销的效果。

Description

一种适用于MIMO-FBMC系统的IAM信道估计方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，更具体地，涉及一种适用于MIMO-FBMC系统的IAM信道估计方法。

背景技术

在传统的OFDM-CP系统中，符号间和载波间不存在干扰，因此通过在特定的时频资源块处放置合适的导频值，通过接收端的检测可以容易的得到该处的信道状况。导频的设置要综合考虑导频开销和估计精确度，也可以根据信道的状态修改导频的放置。然而，对FBMC系统来说，既存在符号间干扰，又存在载波间干扰，放置的导频将有可能受到周围符号的干扰，造成失真；所估计的信道系数将与实际系数有很大的误差，误差的值取决于干扰和导频值。

而在MIMO-FBMC系统当中，MIMO中存在多条链路，在具有N_t发射天线和N_r接收天线的多天线传输系统系统中，总共存在N_t×N_r个传输链路。对每个发射-接收天线对之间的链路来说，必须估计信道参数来补偿信道影响。如果简单的采取在一个发射天线中的一个特定时频资源处放置导频，而在其他天线的同样位置放置0，保持沉默；那么如果与SISO情况采用同样的导频密度，MIMO-FBMC系统总的导频开销将根据发射天线数量N_t线性增长，导频开销较大。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于MIMO-FBMC(Multiple-Input Multiple-Output-Filterbank Multicarrier，多输入多输出滤波器多载波)系统的IAM(Interference Approximation Method)信道估计方法，其目的在于减小信道估计误差、降低导频开销。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种适用于MIMO-FBMC系统的IAM信道估计方法，包括如下步骤：

(1)根据Hadamard矩阵获取发射导频信号d_k,n；

(2)采用IMA方法，根据接收端收到的导频信号y_k,n与所述发射导频信号d_k,n对信道进行估计，获取信道的系数

其中，y_k,n＝h_k,n(d_k,n+ju_k,n)+η_k,n；

其中，h_k,n是指信道信息，u_k,n是指FBMC系统的固有干扰项，d_k,n是指发射导频实数信号，η_k,n是指噪声，k是指发射端天线编号，n是指接受端天线编号；j是指虚部。

优选地，上述IAM信道估计方法，其发射导频信号设置如下：

(a)奇数列的导频置0，偶数列的导频设置为有效导频符号；

(b)有效导频符号的数量设为(2N_t+1)个；其中，N_t的值为2的整数次幂；

(c)有效导频符号的值根据N_t阶的Hadamard矩阵设置；通过设置导频值，使干扰项u_k,n为0，以消除FBMC系统的固有干扰。

优选地，上述IAM信道估计方法，当N_t＝4，则有效导频符号的值为

$\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& 1& -1& -1\\ 1& -1& -1& 1\end{array}\right].$

优选地，上述IAM信道估计方法，其步骤(2)获取信道系数的方法包括如下子步骤：

(2.1)根据发射导频信号、FBMC系统固有的干扰项、信道信息以及噪声，获取接收端收到的导频信号y_k,n＝h_k,n(d_k,n+ju_k,n)+η_k,n；

(2.2)根据所述接收端收到的导频信号y_k,n与所述发射导频信号d_k,n对信道进行估计，获取信道的系数

优选地，上述IAM信道估计方法，采用在发送信号的有效信号中间隔插入导频符号的方式减少导频开销。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的适用于MIMO-FBMC系统的IAM信道估计方法，通过导频设置减少FBMC固有干扰，使得估计获得的信道系数更精确，减小了信道估计误差；

(2)本发明提供的适用于MIMO-FBMC系统的IAM信道估计方法，采用在有效信号中间隔插入导频符号的方式通过对导频位置进行改良，具有减少导频开销的效果。

附图说明

图1是实施例中2×2MIMO-FBMC通信系统示意图；

图2是实施例中2×2MIMO-FBMC天线1IAM信道估计方法的导频设置图；

图3是实施例中2×2MIMO-FBMC传输中2IAM信道估计方法的导频设置示意图；

图4是实施例中2×2MIMO-FBMC传输中IAM信道估计方法的导频插入位置示意图；

图5是实施例中2×2MIMO-FBMC IAM信道估计方法与CSI信道性能对比示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例中，结合2×2的MIMO-FBMC通信系统对本发明所提供的IAM信道估计方法进行阐述；实施例中2×2的MIMO-FBMC通信系统如图1所示，在发射端通过两个天线发射数据，在接收端亦通过两根天线进行数据接收，通过IAM信道估计方法对该系统通信信道进行估计的方法，包括如下步骤：

(1)根据Hadamard矩阵获取发射导频信号d_k,n；

(2)采用IMA方法，根据接收端收到的导频信号y_k,n与所述发射导频信号d_k,n对信道进行估计，获取信道的系数

其中，y_k,n＝h_k,n(d_k,n+ju_k,n)+η_k,n；

其中，h_k,n是指信道信息，u_k,n是指FBMC系统的固有干扰项，d_k,n是指发射导频实数信号，η_k,n是指噪声，k是指发射端天线编号，n是指接受端天线编号；j是指虚部。

实施例中，发射端第1根天线的导频插入情况如图2所示，发射端第2根天线所插入的导频位置如图3所示；对导频符号的第1列，第3列，第5列资源块置零，通过如此设置消除FBMC系统中的固有干扰；根据Hadamard矩阵在导频符号的第2列，第4列设置有效导频数据；通过有效导频数据来对信道进行估计，获取信道系数

通过对发射端第1根天线与发射端第2根天线设置不同的导频符号来达到区分信道的目的。

实施例中，还提供了通过将导频信号与有效信号间插、改良导频插入位置以减少导频开销的方法，具体的导频插入位置如图4所示意；对于实施例中的具有两根发射天线的系统，采用图2和图3所示的将导频插在有效信号头部的方式，需要使用5列数据，导频开销较大；而如图4所示的导频符号与有效信号间插的方式，则有效减少导频符号的数量，具有减小导频开销的效果。

在实施例的MIMO-FBMC通信系统下对实施例提供的IAM信道估计方法进行仿真，系统参数如下表1所列；

表1仿真参数表

系统带宽	2MHz
		载波频率	2.4GHz
子载波数目	256
		子载波间隔	7.8125KHz
信道	平坦瑞利信道
		帧包含数据符号数	18
IAM导言占用符号	3
		帧持续时间	4.096ms
调制方式	16QAM

仿真结果如图5所示；从该图中可分析出，当SNR较小时，IAM方法下信道估计获得的性能与CSI性能差异较小；由于实施例提供的IAM信道估计方法消除了导频符号干扰系数较大的位置的数据干扰，因此性能较好。而当SNR较大时，IAM方法的优势在于其导频开销小，故可用于实际MIMO-FBMC系统当中。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于MIMO-FBMC系统的IAM信道估计方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据Hadamard矩阵设置发射导频信号d_k,n；

(2)根据接收端收到的导频信号y_k,n与所述发射导频信号d_k,n对信道进行估计，获取信道的系数

其中，h_k,n是指信道信息，u_k,n是指FBMC系统的干扰项，d_k,n是指发射导频实数信号，η_k,n是指噪声，k是指发射端天线编号，n是指接受端天线编号；j是指虚部。

2.如权利要求1所述的IAM信道估计方法，其特征在于，所述发射导频信号设置如下：

(a)奇数列的导频置0，偶数列的导频设置为有效导频符号；

(b)有效导频符号的数量设为(2N_t+1)个；其中，N_t的值为2的整数次幂；

(c)有效导频符号的值根据N_t阶的Hadamard矩阵设置；通过设置导频值，使FBMC系统的干扰项u_k,n为0。

3.如权利要求2所述的IAM信道估计方法，其特征在于，当N_t＝4，所述有效导频符号的为

$\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& 1& -1& -1\\ 1& -1& -1& 1\end{array}\right].$

4.如权利要求1或2所述的IAM信道估计方法，其特征在于，所述步骤(2)获取信道系数的方法包括如下子步骤：

(2.1)根据发射导频信号、FBMC系统固有的干扰项、信道信息以及噪声，获取接收端收到的导频信号y_k,n＝h_k,n(d_k,n+ju_k,n)+η_k,n；

(2.2)根据所述接收端收到的导频信号y_k,n与所述发射导频信号d_k,n对信道进行估计，获取信道的系数

5.如权利要求2所述的IAM信道估计方法，其特征在于，采用在发送信号的有效信号中间隔插入导频符号的方式减少导频开销。