CN107749832A - 一种基于相位补偿的ls信道估计方法 - Google Patents

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党晶晶
程莉
袁梦
王波
王程涛
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Abstract

本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种基于相位补偿的LS信道估计方法，它包括以下步骤：S1、发送端在发送信号中插入导频信号，选择每帧中的其中两个符号作为导频符号位，其他十二个符号则为信号符号位；S2、接收端通过对导频信号的处理获得信道的相关参数，然后根据得到的相关参数通过LS信道估计算法得到这两个导频符号位中的导频信号的信道响应；S3、对其中一个导频符号位中的导频信号的信道响应进行相位补偿，使得两个导频信号的信道响应的相位相同，然后再通过插值算法计算其他十二个信号符号位中的信号的信道响应。这种方法能有效降低频偏对信道估计影响。

Description

一种基于相位补偿的LS信道估计方法
技术领域
本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种基于相位补偿的LS信道估计方法。
背景技术
信道估计就是从接收数据中估计从发射端到接收端之间的无线通信链路的增加模型参数，即该信道模型的时域或频域冲激响应，是无线通信中的关键技术之一，对于OFDM系统来说，就是估计每个符号或每个子载波的时域响应或频域响应。一般采用基于导频辅助调制的信道估计方法。基于导频的信道估计原理是在发送端的适当位置插入导频符号，在接收端通过接收到的导频符号来估计导频信道的信息，然后再利用插值算法来获取整个数据信道的信息。在基于OFDM的新一代无线通信系统中由于传输速率较高并且需要使用相干检测(coherent detection)技术获得较高的性能，因此通常使用基于导频辅助调制的信道估计方法获得较好的估计效果，这样可以更好的跟踪无线信道的变化从而可以有效提高接收机性能。
常见的基于导频的信道估计方法主要是最小平方信道估计方法(LS)，但是该方法忽略了频偏对信道估计结果的影响，所以得到的结果的准确性较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能有效降低频偏对信道估计影响的基于相位补偿的LS信道估计方法。
本发明所采用的技术方案是：一种基于相位补偿的LS信道估计方法，它包括以下步骤：
S1、发送端在发送信号中插入导频信号，选择每帧中的其中两个符号作为导频符号位，其他十二个符号则为信号符号位；
S2、接收端通过对导频信号的处理获得信道的相关参数，然后根据得到的相关参数通过LS信道估计算法得到这两个导频符号位中的导频信号的信道响应；
S3、对其中一个导频符号位中的导频信号的信道响应进行相位补偿，使得两个导频信号的信道响应的相位相同，然后再通过插值算法计算其他十二个信号符号位中的信号的信道响应。
采用以上方法与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明提供一种基于相位补偿的LS信道估计方法，同最初的LS信道估计方法相比，该方法不仅降低了LS算法的计算复杂度,而且提高了LS估计算法的性能；该方法通过与最初的LS算法对比，确保了考虑频偏的影响,通过插值算法从一定程度上补偿了不考虑频偏的影响所带来的缺点，即频偏占主要因素的条件下,为信道估计提供了另一种解决方法，这种信道估计改进方法的效果更为明显。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明做进一步描述，但是本发明不仅限于以下具体实施方式。
一种基于相位补偿的LS信道估计方法，它包括以下步骤：
S1、发送端在发送信号中插入导频信号，选择每帧中第三和第十个符号作为导频符号位，其他十二个符号则为信号符号位；
S2、接收端通过对导频信号的处理获得信道的相关参数，即信道的冲激响应(或冲激响应的傅立叶变换)，然后根据得到的相关参数通过LS信道估计算法得到这两个导频符号位中的导频信号的信道响应；此处的LS信道估计算法为现有技术普遍采用的LS信道估计。
假设OFDM系统模型用下式表示：
Yp＝H*Xp+Wp；
式中H为导频点处的信道频率响应；Xp为本地生成的参考导频信道；Yp为接收到的导频信号；Wp为导频点处的高斯噪声。
LS信道估计就是对上式中的参数H进行估计，使目标函数J最小，目标函数如下式。
其中是接收端导频子载波处的接收信号组成的向量；是经过信道估计后得到的导频输出信号；是信道响应H的估计值。
之后可以得到LS算法的信道估计值为：
S3、对第十符号位处的导频信号的信道响应进行相位补偿，使它与第三符号位的导频信号的相位相同，然后再通过插值算法计算其他十二个信号符号位中的信号的信道响应。
其中插值算法有两种，其一是分别是半插值算法与全插值算法，
(1)半插算法，将多个符号看作一个整体计算频偏。如表1所示将14个符号分为6部分，每一部分中的各个符号的信道估计值是相同的。其中H0、H1由3个符号组成，其它部分分别由2个符号组成。即H0、H1的信道估计值代表导频符号位的值。两个导频符号，第3个和第10个符号中间的差值为7个符号，而在半插算法中实际只差2.5部分。此种算法下频偏为
表1半插法得各符号处的信道估计值
(2)全插算法，如表2所示，每个符号看作是一个单独的个体，两个导频符号，第3个和第10个符号中间的差值为7个符号。此种算法下频偏为
表2全插法得各符号处的信道估计值

Claims (5)

1.一种基于相位补偿的LS信道估计方法，其特征在于，它包括以下步骤：
S1、发送端在发送信号中插入导频信号，选择每帧中的其中两个符号作为导频符号位，其他十二个符号则为信号符号位；
S2、接收端通过对导频信号的处理获得信道的相关参数，然后根据得到的相关参数通过LS信道估计算法得到这两个导频符号位中的导频信号的信道响应；
S3、对其中一个导频符号位中的导频信号的信道响应进行相位补偿，使得两个导频信号的信道响应的相位相同，然后再通过插值算法计算其他十二个信号符号位中的信号的信道响应。
2.根据权利要求1所述的一种基于相位补偿的LS信道估计方法，其特征在于，所述LS信道估计的具体方法包括以下步骤：
假设OFDM系统模型用下式表示：
Yp＝H*Xp+Wp；
式中H为导频点处的信道频率响应；Xp为本地生成的参考导频信道；Yp为接收到的导频信号；Wp为导频点处的高斯噪声。
LS信道估计就是对上式中的参数H进行估计，使目标函数J最小，目标函数如下式。
<mrow> <mi>J</mi> <mo>=</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>Y</mi> <mi>p</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mover> <mi>Y</mi> <mo>^</mo> </mover> <mi>p</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mi>H</mi> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>Y</mi> <mi>p</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mover> <mi>Y</mi> <mo>^</mo> </mover> <mi>p</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>Y</mi> <mi>p</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>X</mi> <mi>p</mi> </msub> <mover> <mi>H</mi> <mo>^</mo> </mover> <mo>)</mo> </mrow> <mi>H</mi> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>Y</mi> <mi>p</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>X</mi> <mi>p</mi> </msub> <mover> <mi>H</mi> <mo>^</mo> </mover> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>
其中是接收端导频子载波处的接收信号组成的向量；是经过信道估计后得到的导频输出信号；是信道响应H的估计值。
之后可以得到LS算法的信道估计值为：
3.根据权利要求1所述的一种基于相位补偿的LS信道估计方法，其特征在于：所述每帧中的第三和第十个符号为导频符号位。
4.根据权利要求3所述的一种基于相位补偿的LS信道估计方法，其特征在于：所述插值算法为半插算法，将多个符号看作一个整体计算频偏，将14个符号分为6部分，每一部分中的各个符号的信道估计值是相同的，其中导频符号位由3个符号组成，其它部分分别由2个符号组成，则得到频偏为
5.根据权利要求3所述的一种基于相位补偿的LS信道估计方法，其特征在于：所述插值算法为全插值算法，每个符号看作是一个单独的个体，两个导频符号，第3个和第10个符号中间的差值为7个符号，则得到频偏为
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