[发明专利]信道估计方法

说明书

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，具体涉及一种在无有效循环前缀保护下的利用块状导引的多载波(Multiplex Carrier，MC)系统中的信道估计方法。

背景技术

在传统的OFDM系统中，通常利用超过信道多径时延的循环前缀(Cyclic Prefix，CP)来对抗由于多径效应导致的符号间干扰(Inter-Symbol Interference，ISI)。但是，在多径时延较大的环境中，采用较长的循环前缀将显著降低系统的频谱效率和传输效率，特别的如果在快变信道中利用训练序列进行信道估计时，将进一步降低系统的频谱利用率。

在传统的CP-OFDM(Cyclic prefixed OFDM)系统中，基于导频辅助的信道估计方法包括在频域放置导频信息和在时域放置导频信息。在频域放置导频图案进行信道估计时，利用OFDM系统的某些子载波放置频域导引信息，如图1所示。在接收端，对接收的时域OFDM信号做FFT变换，提取相应位置上的导引信息的频域响应，然后根据相应的误差准则，如最小均方误差准则，完成信道频域响应的估计。但是，在频域上放置导引信息的OFDM符号经过IFFT变换后，经过多径信道，如果没有循环前缀的保护，接收的OFDM信号将受到严重的符号间干扰，针对CP-OFDM系统的循环卷积的性质也不再满足，因此，接收的OFDM信号经过FFT变换后，会导致ISI扩展，不能有效的提取相应载波位置处的导引的频域响应，那么用于传统CP-OFDM系统的信道估计和频域均衡方法也不能用于这种循环前缀无效的OFDM系统中。基于时域块状导引进行信道估计时，如图2所示，尽管接收的时域导引信息受到相邻OFDM数据的符号间干扰，但是受到ISI干扰的样本数是有限的，对接收的时域导引信号进行简单的时域ISI干扰消除后，可以重构导引信息与信道冲激响应的圆周卷积，通过FFT变换，得到导引信息经过信道后的频域响应，那么传统的频域均衡方法可以被用来估计信道频域响应(Channel Frequency Response，CFR)，简化了接收机的复杂度。因此，在循环前缀无效的OFDM系统中，利用时域块状导引，采用灵活的迭代干扰消除算法可以达到有效的信道估计。

为了消除由于循环前缀不足导致的符号间干扰，一些迭代干扰消除方法已经被提出。残余ISI消除技术(Residual ISI Cancellation，RISIC)采用尾部干扰消除和循环前缀数据修复的方式消除ISI。当信道冲激响应比较短时，建立在RISIC方法上的干扰消除方式能够较好的消除符号间干扰。但是，除了需要知道理想的信道状态信息(Channel State Information，CSI)，RISIC算法的性能主要依赖于第一次迭代的效果，而在该算法的第一次迭代中，直接忽略了线性卷积尾部数据的影响，从而限制了该算法只能适用于多径时延较短的环境，参见文献Dukhyun Kim；Stuber，G.L.“Residual ISI cancellation for OFDM with application to HDTV broadcasting，”IEEE Trans.Commun.，vol.16，no.8，pp.1590-1599，Oct.1998。循环前缀重构(Cyclic Prefix Reconstruction，CPR)技术也被研究了，文献表明即使在多径时延达到OFDM符号持续时间的50％，也能够较好地消除符号间干扰，但是，这种算法要求知道理想的信道状态信息，同时，该算法在进行初次数据重构时，直接利用后一帧的接收信号近似得到线性卷积的尾部数据，准确度仍然受限，参见文献Cheol-Jin Park；Gi-Hong Im；“Efficient Cyclic Prefix Reconstruction for Coded OFDM Systems，”IEEE Commun.lett.，vol.8，no.5，pp.274-276，May.2004。在一些文献中，提出通过构造特殊的数据结构，达到对符号间干扰消除和数据检测的目的。但是通常这种特殊的数据结构，不但应用场景受到限制，而且在多径时延较大的环境中，对某些数据的检测性能将迅速恶化，参见文献Wenling Bai；Yue Xiao；Gang Wu；Shaoqian Li，Improved single-carrier frequency domain equalization systems，ICICS Information，Comumn.and Signal Process.，Dec.2009，pp.1-5。通过比较、分析发现，传统的符号间干扰消除算法都假设了理想的信道状态信息，但是，在循环前缀无效或没有循环前缀保护时，接收的导引数据由于受到ISI的干扰，严重影响信道估计的准确度。