CN1588931A - 基于迭代干扰消减的信道估计方法 - Google Patents

Abstract

一种基于迭代干扰消减的信道估计方法，用于无线传输技术领域。本发明对信道重要抽头估计模块进行改进，设计了一个重要抽头估计和同信道干扰消减迭代环路，首先进行最大能量重要抽头的估计，得到各个相互干扰信道的最大能量重要抽头，然后进行同信道干扰的消减，即将各个信道上由干扰信道的最大能量重要抽头引起的干扰去除，从而得到相对干净的信道响应，再迭代回第一步进行次大能量重要抽头的估计，如此依次迭代，直到估计出全部重要抽头为止，输出信道响应的估计值。本发明能够很好的抑制同信道干扰和加性高斯白噪声，从而获得更好的估计性能，并且由于环路中的运算非常简单，很适合实际应用。

Description

基于迭代干扰消减的信道估计方法

技术领域

本发明涉及一种无线通信的信道估计方法，具体是一种基于迭代干扰消减的信道估计方法，用于无线传输技术领域。

背景技术

无线通信中信号在传播过程受到信道衰减、多径时延扩展和多普勒频率扩展等因素的影响，在接收端为了能够较好地恢复出发送信号通常采用相干解调，相干解调需要信道参数信息，它可以通过信道估计来获得。信道估计器的性能直接影响系统性能，是接收机的关键技术之一。信道估计方法虽然已经得到广泛的研究，但是以往的方法主要针对点对点的无外干扰源系统，将这些方法直接用于有同信道干扰的无线环境下，估计器的性能会明显降低。存在同信道干扰的环境在目前的无线通信中越来越普遍，这主要是因为各种无线通信业务的发展使得无线频谱资源日趋紧张。能够在同信道干扰环境下获得稳健性能的信道估计方法的研究就在这种技术背景下日益受到关注。

同信道干扰环境下系统可以建模为多输入多输出系统，多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统是现在紧锣密鼓进行的后三代移动通信系统的热点备选方案，它结合了MIMO技术和OFDM技术的特点，不仅能够在不增加信道带宽和发送功率的条件下提高系统容量，而且能够有效抵抗多径扩展造成的符号间干扰，使得在恶劣的无线衰落信道下进行高数据率移动通信成为可能。MIMO-OFDM系统中，基于二维最小均方误差准则的信道估计方法被认为是性能最优的估计方法，但是这类方法不仅复杂度极高，而且还需要知道许多信道先验信息，很难在实际中获得应用。另一类信道估计方法是基于最小二乘准则的，这类方法虽然运算复杂度不高，但是在信噪比下降时性能下降很快。

经对现有技术的文献检索发现，Hlaing Minn等人在《IEEE Transactions onBroadcasting》上发表文章“An Investigation into Time-Domain Approach forOFDM Channel Estimation”(OFDM系统时域信道估计的研究，IEEE广播学报)，该文指出取出多径信道上高能量的重要抽头并舍取其余非重要抽头，可以极大提高估计器抗加性高斯白噪声的能力，但是该方法是针对单发单收OFDM系统，在有同信道干扰情况下(如MIMO系统、多小区系统环境)估计性能会明显降低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于迭代干扰消减的信道估计方法，使其在同信道干扰环境下保持估计性能稳健，抗加性高斯白噪声的能力强，并且运算复杂度较低，易于实现。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明对信道重要抽头估计模块进行改进，设计了一个重要抽头估计和同信道干扰消减迭代环路，首先进行最大能量重要抽头的位置检测及幅度估计，得到各个相互干扰信道的最大能量重要抽头；然后进行同信道干扰的消减，即将各个信道上由干扰信道的最大能量重要抽头引起的干扰去除，从而得到相对干净的信道响应；再迭代回第一步进行次大能量重要抽头的位置检测及幅度估计，如此依次迭代，直到估计出全部重要抽头的位置和幅度为止，进而计算出整个信道响应的估计值。

以下对本发明方法作进一步的说明，方法步骤如下：

1)n＝1，n表示第n次迭代，即从第1次迭代开始，用本地训练序列t和接收数据r做相关运算，并依据最大多径扩展截短为序列q(n)；

2)根据相关序列q(n)的峰值进行重要抽头检测，按能量大小依次对重要抽头进行检测。设本次检测得到的各个子信道的最强重要抽头，记为l(m，n)，m＝1，2，...其中m为子信道标识；

3)计算检测出来抽头位置的信道响应值，并将该重要抽头加入原来检测出来的信道的重要抽头集合，构成新的信道响应h(m)；

4)每次干扰消减都把本信道的已检路径和相邻干扰信道的已检路径的影响减去，即进行径间干扰和同信道干扰消减，得到第n+1次迭代检测要搜索的序列，即q(n+1)＝q(n)-Tl，其中T是训练序列t的相关矩阵，l是只含l(m，n)，m＝1，2，...的信道向量；

5)如果信道重要抽头检测未结束，则转2)进行第n+1次的迭代检测估计，这样就形成了干扰消减环路；如果信道重要抽头检测结束，则依据3)的输出信道响应估计值h(m)，经过傅立叶变换得到参考信道频域响应估计值H(m)；

6)根据参考信道频域响应估计值H(m)进行插值滤波，就得到对应数据位置的信道频率响应估计值。

本发明在传统的信道估计器中设计了一个重要抽头估计和同信道干扰消减迭代环路，在每次迭代过程中，干扰信号被一层层由大到小的剥离去除，最后得到相当干净的信道响应估值。与传统的信道估计器相比，能够很好的抑制同信道干扰和加性高斯白噪声，从而获得更好的估计性能，并且由于环路中的运算非常简单，所以这种信道估计方法的运算复杂度很低，很适合实际应用。

附图说明

图1信道估计方法示意图

具体实施方式

如图1所示，结合实例对本发明的技术方案作进一步描述：

以一个2发2收的MIMO-OFDM系统为例，信道带宽为20MHz，子载波数为2048。信道为多径瑞利衰落信道，信道多径数目为5，时延为[0，50，100，150，200]，最大多径时延扩展为240(12us)，功率延迟分布服从指数衰减。数据传输时，发送天线每隔4个OFDM符号插入长为399的训练序列t，t由255长的Kasami序列循环构成。由于在每一对发射-接收天线之间存在一条信道，所以每个信道估计结果实际包含对4个信道的估计。本发明进行信道估计的步骤如下：

1)n＝1，用本地训练序列t(2个长度为255的向量)和接收数据r(长度为299的向量)做相关运算，截短得到序列q(1)(长度为240*2的向量)。

2)根据相关序列q(n)的峰值进行重要抽头检测，每次检测得到各个子信道(m＝1，2，3，4)的最强重要抽头l(m，n)。第1次迭代得到l(m，n)＝0；第2次迭代将得到l(m，n)＝50；第3次迭代将得到l(m，n)＝100；第4次迭代将得到l(m，n)＝150；第5次迭代将得到l(m，n)＝200。

3)计算检测出来抽头位置的信道响应值，并将该重要抽头加入原来检测出来的信道的重要抽头集合构成新的信道响应h(m)。第1次迭代得到的h(m)在第0个抽头位置值为q(1，(m-1)*240)，其余抽头值为0；第2次迭代得到的h(m)在第0个抽头位置值为q(1，(m-1)*240)，在第50个抽头位置值为q(2，(m-1)*240+50)，其余抽头值为0；更高次迭代的结果以此类推。

4)进行径间干扰和同信道干扰消减，得到下次(第n+1次)迭代检测要搜索的序列，即q(n+1)＝q(n)-Tl，其中T是训练序列t的相关矩阵，l是只含l(m，n)，m＝1，2，...的信道向量。第1次迭代得到的l在第(m-1)*240个抽头位置值为q(1，(m-1)*240)，其余抽头值为0；第2次迭代得到的l在第(m-1)*240+50个抽头位置值为q(2，(m-1)*240+50)，其余抽头值为0。

5)如果信道重要抽头检测未结束(n＜6)，则转2)进行第n+1次的迭代检测估计；如果信道重要抽头检测结束(n＝6)，则依据3)的输出信道响应估计值h(m)，经过傅立叶变换得到参考信道频域响应估计值H(m)；

6)根据参考信道频域响应估计值H(m)进行插值滤波，用相邻两个导频对中间4个数据位置进行插值滤波，就得到信道频率响应估计值。

本发明在每次迭代过程中进行干扰消减和多径路径检测，保留有效位置的信道信息，而将其余位置的信道置为零，这样就可以在有效位置上消除同信道干扰，在其余位置上完全消除干扰和噪声的影响，从而提高信道估计的准确度。

本发明也适用于单发单收(SIMO)、单发多收(SIMO)通信系统，此时的信道估计虽然不进行同信道干扰消减，但进行了径间干扰消减，使得估计器的性能在一定程度上也优于传统估计器，对于多发单收(SIMO)、多发多收(MIMO)通信系统，这种估计器由于能进行同信道干扰消减，其性能将明显优于传统估计器。

Claims (2)

1、一种基于迭代干扰消减的信道估计方法，其特征在于，对信道重要抽头估计模块进行改进，设计了一个重要抽头估计和同信道干扰消减迭代环路，首先进行最大能量重要抽头的位置检测及幅度估计，得到各个相互干扰信道的最大能量重要抽头，然后进行同信道干扰的消减，即将各个信道上由干扰信道的最大能量重要抽头引起的干扰去除，从而得到相对干净的信道响应，再迭代回第一步进行次大能量重要抽头的位置检测及幅度估计，如此依次迭代，直到估计出全部重要抽头的位置和幅度为止，进而计算出整个信道响应的估计值。

2、根据权利要求1所述的基于迭代干扰消减的信道估计方法，其特征是，以下对其作进一步的限定，方法步骤如下：

1)n＝1，n表示第n次迭代，即从第1次迭代开始，用本地训练序列t和接收数据r做相关运算，并依据最大多径扩展截短为序列q(n)；

2)根据相关序列q(n)的峰值进行重要抽头检测，按能量大小依次对重要抽头进行检测，设本次检测得到的各个子信道的最强重要抽头，记为l(m，n)，m＝1，2，...其中m为子信道标识；

3)计算检测出来抽头位置的信道响应值，并将该重要抽头加入原来检测出来的信道的重要抽头集合，构成新的信道响应h(m)；

4)每次干扰消减都把本信道的已检路径和相邻干扰信道的已检路径的影响减去，即进行径间干扰和同信道干扰消减，得到第n+1次迭代检测要搜索的序列，即q(n+1)＝q(n)-Tl，其中T是训练序列t的相关矩阵，l是只含l(m，n)，m＝1，2，...的信道向量；

5)如果信道重要抽头检测未结束，则转2)进行第n+1次的迭代检测估计，这样就形成了干扰消减环路；如果信道重要抽头检测结束，则依据3)的输出信道响应估计值h(m)，经过傅立叶变换得到参考信道频域响应估计值H(m)；

6)根据参考信道频域响应估计值H(m)进行插值滤波，就得到对应数据位置的信道频率响应估计值。

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