[发明专利]一种窄带信道增益估计方法

说明书

技术领域

本发明属于无线数字通信技术领域，特别是一种窄带信道增益估计方法。

背景技术

虽然窄带通信的带宽窄、速率慢、信息量少，但是依然被很普遍地使用着，如海洋通信、无线集群、白组织无线网等等都是窄带通信的典型例子，可以说，窄带通信依然是现代通信不可或缺的组成部分。

信道是通信系统的重要组成部分，无线通信的发展追求高速率和高频谱利用率，而移动无线信道与其他通信信道相比，又是最为复杂的一种。在实际的通信系统中，信道的状态信息往往是不确知的，然而这些状态信息对于信号解调、同步检波等技术又是必不可少的，因此，需要使用信道增益估计方法来获得。在无线通信中，发射信号在传播过程中往往会受到环境中的各种物体所引起的遮挡、吸收、反射、折射和衍射的影响，形成多条路径信号分量，具有不同的传播时延、相位和振幅，并附加有信道噪声，它们的叠加会使复合信号相互抵消或增强，导致严重的衰落。可见，最佳信道机的实现离不开信道增益估计的完成。

目前，3G的商业应用在不断展开，并且存在着重大的产业发展机遇。与此同时，对于4G LTE系统的研究也在如火如荼地进行中，这就要求接收机的移动速度更高，在4G LTE系统中信道参数变化速率的动态范围大，在大范围变化的衰落信道下实现相干接收是非常困难的，其关键在于信道增益估计的实现，设计高效且低复杂度的信道增益估计算法是实现信道均衡、联合检测和智能天线等技术的基础，也是能否极大改善系统性能的关键。

研究信道增益估计的一般出发点是寻求性能、开销和复杂度三者的折中，最终目标就是以较低的实现复杂度获得较好的估计性能。现在很多很多的估计方法都是基于训练序列或导频的算法，这是一个大的信道估计的分类，主要步骤中的核心是利用矩阵、插值等数学计算方法计算训练序列和导频的信道响应，这样计算量就会很大。其中，插值方法利用的主要准则有最大似然ML、最小二乘LS和最小均方误差MMSE准则。利用这些准则的估计方法除了占用系统资源开销、复杂度相对较高外，都只是孤立地看待信号的估计过程，不利用之前的估计资源，使得计算量加大，而且准确度也有待提高；另外，对于不同的用户应该分别考虑，因为不同的用户拥有不同的用户特征，如城市和农村所处的电波传播环境差异很大，行走和开车时信号的衰落不同等等。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种计算量小、准确度高并充分考虑不同用户特征的窄带信道增益估计方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种窄带信道增益估计方法，包括以下步骤：

A、分析窄带信道的特性并推导出信道模型

在移动通信中，随着发信机和接收机之间距离以及发信机与接收机之间相对移动速度的变化，将会产生信号衰落；比较接收信号功率的时变速度的不同，可以分为慢衰落和快衰落；

慢衰落的表现形式主要有两种：第一种是路径衰减，存在于收发信机之间的距离衰减随着接收机到基站的距离增大相应增加，假设接收机距基站的距离为d，那么接收功率反比于d的α次方，即d^-α，α大体上介于3到4之间；第二种是遮挡衰减，由于基站与接收机之间的建筑物等对电波的遮挡与反射，电波能量在到达接收机数十米到数百米范围内缓慢变动，即遮挡衰减，如果遮挡衰减δ(t)用dB来表示的话，那么δ(t)是服从于标准方差为6～10的高斯过程缓慢地变动；

快衰落主要是指多径衰落，它是由于在接收机周围几米或十几米小范围内的树木、建筑物和车辆等对电波产生反射、折射与散射作用，当接收机在移动时就会接收到许多强度相同但方向和频率不同的电波，这些电波相互叠加，在某些时刻接收信号的功率得到加强，某些时刻得到减弱，形成了信号幅度的快速变化；

概括地说，信道模型可以表示为

S_r(t)＝S_t(t)ξ(t)+n(t)              (1)

其中，S_t(t)表示发射信号，S_r(t)表示接收信号，ξ(t)表示信道增益，n(t)表示噪声信号；

发送信号的变化速率表示为