CN113839899A - 一种mimo-ofdm系统的信道估计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种MIMO‑OFDM系统的信道估计方法，涉及数字通信技术领域。该方法包括以下步骤：将导频信息按设计图样插入经SFBC与OFDM调制后得到的数据流中；接收端将相邻符号的导频数据进行组合插值，并将插值后的导频数据分离，得到各个信道的幅频信息。本发明将信道估计的方法进行了简化，方便了两发两收系统信道叠加后的信道估计的进行，充分利用空频资源获得各个信道上的信道信息。

Description

一种MIMO-OFDM系统的信道估计方法
技术领域
本发明涉及数字通信技术领域，具体涉及一种MIMO-OFDM系统的信道估计方法。
背景技术
在众多的无线通信技术中，OFDM（Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，正交频分复用）是一种十分具有开发潜力的宽带通信技术。OFDM技术可以十分有效的充分利用现有的频谱资源，可用多种多址实现方法，复杂度低利于工程实现。同时，对于多径信道等复杂电磁环境有较强的抗干扰能力，在各种数字通信系统中得到了广泛的应用，如国际电联的电力线通信系统标准（International TelecommunicationsUnion，ITU-T G.9960）、无线局域网（WLAN）、欧洲数字视频地面广播（Digital VideoBroadcasting-Terrestrial，DVB-T）、以及中国地面数字电视传输标准（DigitalTelevision Multimedia Broadcast，DTMB）等。
针对无线信道存在的多径衰落，MIMO（Multiple Input Multiple Output，多入多出）多天线系统通过将空间信道划分为多个独立并行的子信道，增加了信道的空间分集增益，提高了系统的可靠性。MIMO系统中发射端与接收端均配置不止一个通信天线，通过多天线充分利用空间资源，抑制信道的频率选择性衰落。
在基于OFDM系统的MIMO数字通信系统中，通常同时具备上述两种方法的优点，在MIMO-OFDM数字通信系统中，采用插入导频的方式以进行信道估计。在双天线MIMO系统中，每个接收天线接收到的信号为两个发射天线发射信号经过无线信道空间叠加后的信号，这要就给导频的插入和提取方式提出了更高的要求。因此，需要一种简便易行的方法，通过对导频信息的排列，使接收终端有效的从接收信号中恢复导频信息进行信道估计。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种MIMO-OFDM系统的信道估计方法，该方法简便易行，能够实现MIMO-OFDM系统的导频插入方法与提取，从而进行信道估计。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种MIMO-OFDM系统的信道估计方法，该方法应用于基于MIMO-OFDM的通信系统，包括以下步骤：
（1）将导频信息按设计图样插入经SFBC(Space Frequency Block Code,空频分组编码)与OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用技术)调制后得到的数据流中；
（2）在接收端将相邻符号的导频数据进行对插，并将对插后的导频数据分离，得到各个信道的幅频信息。
进一步的，步骤（1）的具体方式为：
对于第一发射天线，导频占用第（2K+1）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波和第（2K+2）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波；
对于第二发射天线，导频占用第（2K+1）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波和第（2K+2）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波；
K,M=0,1,2…,N为导频间数据子载波数量。
进一步的，步骤（2）的具体方式为：
将第一接收天线收到的第（2K+1）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+2）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波的位置上，第（2K+2）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+1）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波的位置上替换掉原导频数据，如此得到第一接收天线对于第一发射天线的导频信息；
将第一接收天线收到的第（2K+1）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+2）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波的位置上，第（2K+2）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+1）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波的位置上替换掉原导频数据，如此得到第一接收天线对于第二发射天线的导频信息；
将第二接收天线收到的第（2K+1）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+2）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波的位置上，第（2K+2）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+1）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波的位置上替换掉原导频数据，如此得到第二接收天线对于第一发射天线的导频信息；
将第一接收天线收到的第（2K+1）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+2）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波的位置上，第（2K+2）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+1）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波的位置上替换掉原导频数据，如此得到第二接收天线对于第二发射天线的导频信息。
本发明的有益效果在于：
1、本发明解决了接收天线的接收信号是两个发射天线的发射信号经过信道叠加后，接收天线通过接收数据进行信道估计不便的问题，通过在发射端对导频信息进行有效配置，使得每一个接收天线都可以充分利用导频信息获得各个发射端到接收端所有的信道信息。
2、本发明方法能够和单天线系统兼容，实现简单。
附图说明
图1 为本发明实施例方法的流程图；
图2 为本发明实施例的导频插入图样示意图；
图3 为本发明实施例中对插分离后的导频图样示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
一种MIMO-OFDM系统的信道估计方法，应用于基于MIMO-OFDM的通信系统，包括以下步骤：
（1）将导频信息按设计图样插入经SFBC与OFDM调制后得到的数据流中。具体方式为：
发射端天线1的导频占用第（2K+1）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波和第（2K+2）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波；
发射端天线2的导频占用第（2K+1）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波和第（2K+2）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波；
其中，K,M=0,1,2…,N为导频间数据子载波数量。
（2）在接收端将相邻符号的导频数据进行对插，并将对插后的导频数据分离，得到各个信道的幅频信息。具体方式为：
将接收端天线1收到的第（2K+1）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+2）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波的位置上，第（2K+2）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+1）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波的位置上替换掉原导频数据，如此得到接收端天线1对于发射端天线1的导频信息；
将接收端天线1收到的第（2K+1）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+2）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波的位置上，第（2K+2）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+1）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波的位置上替换掉原导频数据，如此得到接收端天线1对于发射端天线2的导频信息；
对接收天线2进行同样的处理，可以得到接收天线2的信道信息。
以下为一个更具体的例子：
一种双发双收MIMO-OFDM系统适用的信道估计方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S101：在发射端，将导频信息按如图2所示的设计图样插入经SFBC与OFDM调制后得到的数据流中。
在步骤S101中，发射端天线1导频占用第（2K+1）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波和第（2K+2）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波（K,M=0,1,2…,N为导频间数据子载波数量）。发射端天线2导频占用第（2K+1）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波和第（2K+2）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波（K,M=0,1,2…,N为导频间数据子载波数量）。
步骤S102：在接收端，将各天线收到的导频信息对插分离，并进行线性内插得到如图3所示的，数据子载波上的信道信息。
在步骤S102中，接收端两个天线进行同样的处理。
将接收天线1收到的第（2K+1）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+2）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波的位置上，第（2K+2）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+1）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波的位置上替换掉原导频数据（K,M=0,1,2…,N为导频间数据子载波数量），这样就可以得到接收天线1对于发射天线1的导频信息。同样的，将接收天线1收到的第（2K+1）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+2）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波的位置上，第（2K+2）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+1）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波的位置上替换掉原导频数据（K,M=0,1,2…,N为导频间数据子载波数量），这样就可以得到接收天线1对于发射天线2的导频信息。
将接收天线2收到的第（2K+1）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+2）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波的位置上，第（2K+2）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+1）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波的位置上替换掉原导频数据（K,M=0,1,2…,N为导频间数据子载波数量），这样就可以得到接收天线2对于发射天线1的导频信息。同样的，将接收天线2收到的第（2K+1）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+2）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波的位置上，第（2K+2）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+1）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波的位置上替换掉原导频数据（K,M=0,1,2…,N为导频间数据子载波数量），这样就可以得到接收天线2对于发射天线2的导频信息。
该实施例将信道估计的方法进行了简化，方便了两发两收系统信道叠加后的信道估计的进行，充分利用空频资源获得各个信道上的信道信息。
总之，本发明方法解决了接收天线的接收信号是两个发射天线的发射信号经过信道叠加后，接收天线通过接收数据进行信道估计不便的问题，通过在发射端对导频信息进行有效配置，使得每一个接收天线都可以充分利用导频信息获得各个发射端到接收端所有的信道信息。本发明的实施例提出的技术方案，能够和单天线系统兼容，实现简单。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种MIMO-OFDM系统的信道估计方法，其特征在于，应用于基于MIMO-OFDM的通信系统，包括以下步骤：
（1）将导频信息按设计图样插入经SFBC与OFDM调制后得到的数据流中；
（2）在接收端将相邻符号的导频数据进行对插，并将对插后的导频数据分离，得到各个信道的幅频信息。
2.如权利要求1所述的一种MIMO-OFDM系统的信道估计方法，其特征在于，步骤（1）的具体方式为：
对于第一发射天线，导频占用第（2K+1）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波和第（2K+2）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波；
对于第二发射天线，导频占用第（2K+1）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波和第（2K+2）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波；
K,M=0,1,2…,N为导频间数据子载波数量。
3.如权利要求2所述的一种MIMO-OFDM系统的信道估计方法，其特征在于，步骤（2）的具体方式为：
将第一接收天线收到的第（2K+1）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+2）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波的位置上，第（2K+2）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+1）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波的位置上替换掉原导频数据，如此得到第一接收天线对于第一发射天线的导频信息；
将第一接收天线收到的第（2K+1）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+2）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波的位置上，第（2K+2）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+1）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波的位置上替换掉原导频数据，如此得到第一接收天线对于第二发射天线的导频信息；
将第二接收天线收到的第（2K+1）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+2）个符号上的第（2M*（N+1）+1）个子载波的位置上，第（2K+2）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波上的导频数据插入到第（2K+1）个符号上的第（（2M+1）*（N+1）+1）个子载波的位置上替换掉原导频数据，如此得到第二接收天线对于第一发射天线的导频信息；
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