CN108650197B - 改进的dft-s-ofdm信道估计响应降噪方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种改进的DFT‑S‑OFDM信道估计响应降噪方法，包括：将频域信道估计响应转换为时域信道估计响应；将时域信道估计响应中噪声和数据点进行分类后降噪；在去掉首尾两个循环前缀长度的数据点之外，中间的数据点直接进行强制置零法处理完成中间部分数据点的降噪；首尾两个循环前缀长度的数据点采用阈值判决的方法滤除噪声。利用该方法可使DFT‑S‑OFDM系统以较小的实现复杂度完成对接收端信道估计响应较优的降噪性能，进而提升系统接收性能。

Description

改进的DFT-S-OFDM信道估计响应降噪方法
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其是一种改进的DFT-S-OFDM信道估计响应降噪方法。
背景技术
基于离散傅里叶变换扩展的正交频分复用(Discrete Fourier TransformSpread Orthogonal Frequency Division Multiplexing，DFT-S-OFDM)是一种单载波调制技术，该技术也是LTE上行链路常用调制方式，与多载波调制技术OFDM相比，它不仅具有较高的传输速率和频带利用率，其最突出的特点是传输信号具有较低的峰值与均值功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)，使得系统射频放大器有较高的功率效率。
但是，DFT-S-OFDM系统对相位抖动和频率偏移误差很敏感，无线环境中的多径衰落和多普勒干扰会破坏子载波间的正交性，引起子载波间干扰。因此，接收端需要对信道响应作出正确的估计，进而准确恢复受到干扰的原始发送信号。
基于最小二乘准则(Least Square，LS)的信道估计方法由于其具有实现简单，计算复杂度低的特性因而在通信系统中有着广泛的应用，但是LS算法在估计过程中没有考虑噪声的影响，尤其在低信噪比的情况下估计得到的信道响应包含有很大的噪声，因此，针对最小二乘(LS)准则得到的信道估计响应进行噪声滤除对于DFT-S-OFDM系统来说是一个必须要解决的重要问题。
一种传统降噪方法是强行置零法，首先通过离散逆傅里叶变换(IDFT)将频域信道估计响应转换到时域，对于无线信道来说，时域信道响应的能量主要集中在极个别的数据点上，包含信道能量的数据点个数一般小于所添加的循环前缀的长度，这是为了对抗多径干扰设定的。而估计得到的信道响应长度是一个数据符号的长度，远大于循环前缀的长度。因此，整个时域信道估计响应超出循环前缀长度的数据点应该全部是噪声，将信道估计响应循环前缀长度外的数据点强行置零从而完成降噪，最后将降噪处理后的信道时域响应通过DFT变换转换到频域，整个处理流程如图1所示，其中Lcp表示循环前缀长度。
强行置零法结构简单，计算复杂度低，对于采样间隔信道来说，该方法可以滤除信道估计响应循环前缀外的噪声，但是循环前缀长度内的噪声依然无法滤除；对于非采样间隔信道来说，由于系统抽样速率和多径时延并非整数倍的关系，所以信道估计响应能量会出现泄露，而实际的无线信道大多数都是非采样间隔信道，强行置零不仅会将噪声滤除，同时也会将能量泄露部分的数据点也滤除掉，使得信道估计响应产生失真，进而影响系统接收性能。图2a和图2b分别为采样间隔信道和非采样间隔信道估计响应幅频特性图。
还有一种降噪方法是基于阈值判决的方式，通过设定判决阈值，将信道估计响应能量小于阈值的数据点判定为噪声，同时也将这部分数据点置零从而完成降噪功能。整个处理流程如图3所示。
基于判决阈值的降噪方法解决了信道响应能量泄露时存在的问题，但是该方法需要计算信道估计响应内部每一个数据点的能量，且每个数据点需要与阈值进行比较，实现复杂度高；同时降噪性能与选取的阈值息息相关，阈值选取不当有可能会误滤除一些能量较小的数据点。
发明内容
上述两种信道估计响应降噪方法如强行置零法虽然结构简单，计算复杂度小，但在非采样间隔信道中会使信道估计响应失真；而基于阈值判决的方法除了会滤除部分能量较小的数据点之外，最重要的是计算复杂度较高。基于此，本发明提出一种结合两种方法优势的改进的DFT-S-OFDM信道估计响应降噪方法，利用该方法既可降低实现复杂度，又有着较好的降噪性能。利用该方法可使DFT-S-OFDM系统以较小的实现复杂度完成对接收端信道估计响应较优的降噪性能，进而提升系统接收性能。本发明采用的技术方案是：
一种改进的DFT-S-OFDM信道估计响应降噪方法，包括：
将频域信道估计响应转换为时域信道估计响应；将时域信道估计响应中噪声和数据点进行分类后降噪；
在去掉首尾两个循环前缀长度的数据点之外，中间的数据点直接进行强制置零法处理完成中间部分数据点的降噪；
首尾两个循环前缀长度的数据点采用阈值判决的方法滤除噪声。
最后将降噪后的时域信道估计响应转换到频域。
本发明的优点在于：
1)整个降噪方法计算复杂度低，对噪声滤除比较彻底，有着较好的降噪性能。
2)本发明亦可用于由其他信道估计算法得到的信道估计响应降噪。
3)本发明不仅可用于DFT-S-OFDM系统中，还可用于对系统复杂度要求较高的场合。
4)本发明的通用性强，实现代价低，具有广泛的适用性。
附图说明
图1为传统的强行置零法处理流程图。
图2a为采样间隔信道估计响应幅频特性图。
图2b为非采样间隔信道估计响应幅频特性图。
图3为传统的基于阈值判决的降噪方法流程图。
图4为本发明的信道响应数据点分类结构图。
图5为本发明的降噪方法处理流程图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明方案考虑到非采样间隔信道的影响，将频域信道估计响应转换为时域信道估计响应后，将时域信道估计响应中噪声和数据点进行分类后降噪，分类后的结构如图4所示，从图4中可以看出，尽管非采样间隔信道会出现能量泄露的问题，但是这种泄露是由外向内扩散的，且存在能量泄露的数据点个数同样不超过一个循环前缀长度(Lcp)，因此，在去掉首尾两个循环前缀长度的数据点之外，中间的数据点应全部是噪声，这部分数据点可直接进行强制置零法处理即可完成中间部分数据点的降噪；剩下的首尾两个循环前缀长度的数据点既包含噪声又包含有用信号，可采用阈值判决的方法将包含在其中的噪声滤除掉，进而完成所有数据点的降噪工作。
本发明提出的降噪处理流程如下：
步骤一：计算导频处频域信道估计响应
Figure BDA0001612089130000031
采用基于最小二乘准则(Least Square，LS)的信道估计方法计算频域信道估计响应
Figure BDA0001612089130000032
假定接收导频频域表示为Yrs(k)，本地导频频域表示为Xrs(k)，则导频处LS信道估计输出表示为：
Figure BDA0001612089130000033
步骤二：将频域信道估计响应转换到时域信道估计响应
Figure BDA0001612089130000034
Figure BDA0001612089130000035
步骤三：时域去噪；
时域去噪分为两部分，包括中间数据点以及首尾两个循环前缀长度的数据点降噪；
假定信道响应长度为N，循环前缀长度为Lcp，降噪后的信道估计响应表示为
Figure BDA0001612089130000036
因此中间数据点降噪处理表示为：
Figure BDA0001612089130000037
首尾两个循环前缀长度的数据点降噪处理表示为：
Figure BDA0001612089130000038
Figure BDA0001612089130000039
其中λ为设置的判决阈值，因此当0≤n≤N-1时降噪处理后的信道估计响应时域表示为：
Figure BDA00016120891300000310
步骤四：将降噪后的时域信道估计响应转换到频域，得到相应的频域信道估计响应
Figure BDA0001612089130000041
Figure BDA0001612089130000042
这样就完成了整个降噪过程，综合上述步骤可以看出，阈值λ的确定是改善降噪性能的关键之处，因此，必须通过选择最佳的阈值来实现尽可能滤除噪声而又保留大部分有用信道估计响应的最优估计性能。
传统基于阈值判决法是取样本点能量平均值σ2的两倍作为阈值，其表达式为
Figure BDA0001612089130000043
当有突发脉冲影响时，会导致阈值偏大，滤除一些能量值较小的有效样本点，误差比较大。为了降低突发脉冲的影响，本发明将该判决阈值做了平滑处理，表达如下：
λ＝αλ′t+(1-α)λm (9)
其中α为平滑系数，λm为能量最大的样值点的能量，λ′t应改为下式：
Figure BDA0001612089130000044
这样整个降噪处理便完成了，处理流程如图5所示。
该方法针对信道估计响应的特点将信道估计响应划分为三部分进行滤噪：分别为循环前缀内部数据点，能量泄露部分数据点以及纯噪声数据点。纯噪声数据点通过直接置零的方式进行滤噪，剩下两部分通过阈值判决的方式进行滤噪。
判决阈值平滑处理方式，避免了当有突发脉冲影响时，阈值会偏大，从而滤除一些能量值较小的有效样本点，提升了信道估计响应降噪性能。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种改进的DFT-S-OFDM信道估计响应降噪方法，其特征在于，包括：
将频域信道估计响应转换为时域信道估计响应；将时域信道估计响应中噪声和数据点进行分类后降噪；
在去掉首尾两个循环前缀长度的数据点之外，中间的数据点直接进行强制置零法处理完成中间部分数据点的降噪；
首尾两个循环前缀长度的数据点采用阈值判决的方法滤除噪声；
具体包括以下步骤：
步骤一：计算导频处频域信道估计响应
Figure FDA0002760409020000011
采用基于最小二乘准则的信道估计方法计算频域信道估计响应
Figure FDA0002760409020000012
假定接收导频频域表示为Yrs(k)，本地导频频域表示为Xrs(k)，则导频处LS信道估计输出表示为：
Figure FDA0002760409020000013
步骤二：将频域信道估计响应转换到时域信道估计响应
Figure FDA0002760409020000014
Figure FDA0002760409020000015
步骤三：时域去噪；
时域去噪分为两部分，包括中间数据点以及首尾两个循环前缀长度的数据点降噪；
假定信道响应长度为N，循环前缀长度为Lcp，降噪后的信道估计响应表示为
Figure FDA0002760409020000016
因此中间数据点降噪处理表示为：
Figure FDA0002760409020000017
首尾两个循环前缀长度的数据点降噪处理表示为：
Figure FDA0002760409020000018
Figure FDA0002760409020000019
其中λ为设置的判决阈值，因此当0≤n≤N-1时降噪处理后的信道估计响应时域表示为：
Figure FDA00027604090200000110
步骤四：将降噪后的时域信道估计响应转换到频域，得到相应的频域信道估计响应
Figure FDA0002760409020000021
Figure FDA0002760409020000022
2.如权利要求1所述的改进的DFT-S-OFDM信道估计响应降噪方法，其特征在于，
所述判决阈值进行平滑处理，表达如下：
λ＝αλ′t+(1-α)λm (9)
其中α为平滑系数，λm为能量最大的样值点的能量，λ′t为下式：
Figure FDA0002760409020000023
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113595945B (zh) * 2021-08-04 2023-06-30 重庆邮电大学 一种适用于5g系统pdsch的信道估计方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100771565B1 (ko) * 2005-12-08 2007-10-31 한국전자통신연구원 직교 주파수 분할 다중 방식에서 신호의 보호구간을 이용한블라인드 채널 추정 방법
CN101227438A (zh) * 2008-01-30 2008-07-23 西安电子科技大学 基于小波无偏风险阈值去噪的ofdm信道估计方法
CN102143113A (zh) * 2010-12-22 2011-08-03 无锡物联网产业研究院 一种信道估计方法及装置
CN104618277A (zh) * 2015-01-08 2015-05-13 重庆邮电大学 一种在窄带干扰下的短波ofdm信道估计方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100771565B1 (ko) * 2005-12-08 2007-10-31 한국전자통신연구원 직교 주파수 분할 다중 방식에서 신호의 보호구간을 이용한블라인드 채널 추정 방법
CN101227438A (zh) * 2008-01-30 2008-07-23 西安电子科技大学 基于小波无偏风险阈值去噪的ofdm信道估计方法
CN102143113A (zh) * 2010-12-22 2011-08-03 无锡物联网产业研究院 一种信道估计方法及装置
CN104618277A (zh) * 2015-01-08 2015-05-13 重庆邮电大学 一种在窄带干扰下的短波ofdm信道估计方法

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