[发明专利]基于帧头部序列的正交频分复用超宽带系统信道估计方法

说明书

技术领域

本发明属于短距离无线通信技术领域，具体涉及一种正交频分复用超宽带通信系统的信道估计方法。

背景技术

超宽带（UWB）技术是一种新兴的，目前受到广泛关注的无线通信技术，由于其在短距离内具有传输速率高、系统容量大、抗多径能力强、功耗低、成本低、功率谱密度低和频谱共存等特点，因此被视作短距离、高速无线连接最具开发潜力的传输技术，并具有广阔的应用前景。正交频分复用超宽带（OFDM-UWB，Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Ultra Wideband）是超宽带系统载波调制方案中的一种，它基于正交频分复用（OFDM）技术，兼容了正交频分复用技术的许多优点。信道估计作为接收机最重要的组成部分之一，其估计结果的准确性和可靠性将影响接收机的整体性能。因此，信道估计已经成为正交频分复用超宽带系统设计的关键问题。

正交频分复用超宽带系统的信道估计是基于信道估计序列（CES）和帧头部（Header）序列的，在具体实现上包括频偏补偿、精同步和信道估计三部分，其中频偏补偿是利用估计出的频偏对时域数据进行补偿，精同步是在粗同步的基础上利用专利申请号为201010295043.9的系统同步方法进一步确定第一径和主径所在的位置，而信道估计部分则包括基于信道估计序列的信道估计和基于帧头部序列的信道估计两部分。

目前，针对正交频分复用超宽带系统，传统的信道估计算法只是基于信道估计序列的，由于信道估计序列的个数有限而且正交频分复用超宽带系统的信道是典型的密集多径环境，其估计性能可能变差，因此为了进一步提高信道估计的准确性和可靠性，本发明提出了利用帧头部序列进一步进行信道估计的方法。

发明内容

技术问题：本发明针对现有信道估计方法存在的不足，提供一种进一步改善信道估计性能，使其更具有准确性和鲁棒性的基于帧头部序列的正交频分复用超宽带系统信道估计方法。

技术方案：本发明的基于帧头部序列的正交频分复用超宽带系统信道估计方法，包括以下步骤：

1）接收机同步模块从接收机数据中的同步序列中估计接收端帧数据的同步位置和频偏；

2）信道估计模块利用步骤1）中估计的同步位置提取接收端信道估计序列，并利用步骤1）中估计的频偏对所述接收端信道估计序列进行频偏补偿操作，得到频偏补偿后的接收端信道估计序列；

3）对步骤2）中得到的频偏补偿后的接收端信道估计序列进行精同步操作，再次得到接收端帧数据的同步位置；

4）由步骤3）中得到的接收端帧数据的同步位置再次提取频偏补偿后的接收端信道估计序列；由步骤3）中得到的接收端帧数据的同步位置提取接收端帧数据中的帧头部和负载；

5）利用步骤1）中估计的频偏对步骤4）得到的接收端帧数据中的帧头部和负载进行频偏补偿操作，得到频偏补偿后的接收端的帧头部和负载；

6）对步骤4）提取的频偏补偿后的接收端信道估计序列累加求和取平均值，对所述平均值进行快速傅里叶变换，得到所述平均值相应的频域值；

7）利用频域值对物理层会聚协议ECMA368中规定的发送端信道估计序列进行最小二乘法信道估计，得到基于信道估计序列的信道系数估计值；

8）信道估计模块对步骤5）中得到的频偏补偿后的接收端的帧头部依次进行均衡、采样定时偏差补偿和解映射操作，解映射后的数据通过维特比解码器解码，解码后的比特再进行编码调制，从而恢复出发送端的帧头部；

9）利用频偏补偿后的接收端的帧头部对恢复出的发送端的帧头部进行最小二乘法信道估计，得到信道系数估计值，对此信道系数估计值累加求和取平均值，得到基于帧头部序列的信道系数估计值。

本方法的步骤8）中，对采样定时偏差补偿之后的接收端的帧头部所包含的各个符号中的导频序列进行同相位估计，然后对各个符号中的数据部分进行同相位补偿，之后再进行解映射和维特比解码。

本方法的步骤8）中，所述均衡是根据最大比合并准则利用步骤4）中基于信道估计序列的信道系数的估计值对步骤5）中得到的频偏补偿后的接收端的帧头部进行处理。