[发明专利]自适应插值的信道估算

说明书

技术领域

本申请涉及通过导频符号估算信道的数字通信。特别是，涉及希望避免或减少高阶插值滤波器的情况，这是因为这种滤波器需要存储器以及复杂。本申请还涉及期望通过低复杂性方法估算信道相关函数的情况。

背景技术

在无线通信中，待通信的数据通常经由其特征随时间和频率改变的信道发射。也就是说，信道的振幅和相位从一个符号到下一个符号以及从一个频率到下一个频率改变。两个符号之间的信号变化在时间上有多大基本上取决于两件事情，即，符号周期和实际信道变化有多快；但是两个频率之间的信道变化有多大，则取决于频率相距有多远以及信道如何选择频率。

估算变动信道的一般方式是，在发射序列中插值已知符号，即所谓导频符号。诸导频符号可以作为单符号分配，或者可以被集聚在一起，形成符号的短序列。在基于正交频分复用(OFDM)的系统中，在某些不同载波上发射离散导频符号以帮助信道估算是一般作法。这是例如数字视频广播(DVB)的情况，其中基本上12个发射符号中的一个为导频。在DVB中，仅仅在每第三载波发射导频，并且在这些载波上，每第四个符号是导频。

当确定导频在时间和频率上应当多么接近时的设计目的之一是，不使用过多导频就得到良好性能。也就是，应当有足够的导频，以便使信道估算具有合理的复杂性，并仅仅造成少量性能损失，并且不会因发射不必要的许多导频而浪费带宽。导频按时间的布置基本上由奈奎斯特采样理论确定，该理论暗示必需以最高多普勒频率的至少两倍的频率采样信道，以避免混叠。例如，如果多普勒频率是50Hz，则必需以100Hz的采样频率fs采样信道，即，必需每10ms必需存在一个导频符号。如果符号周期是1ms，则意味着每10个符号必须有一个导频，以避免混叠。

正如奈奎斯特采样理论所述，在时间上存在可以处理的涉及采样频率的最大频率，存在频率方向的模拟结果，该理论表明，存在可以处理的涉及采样之间频差f_dist的信道脉冲响应的最大持续时间。这被描述在F.Claessen等人的“适于移动通信的OFDM系统的信道估算单元”(ITG Conf.on Mobile Radio，Neu-ULm，Germany(Sept.1995))一文中。如果信道脉冲响应的持续时间被表示为T_m，则T_m必需不超过1/f_dist，以免混叠。在插值的信道估算环境中，采样点对应于已经进行信道估算的导频或者载波。

US专利申请公开US2003/0012308(H.Sampath等人的)还描述了通过接收嵌入在数据符号中的训练符号的信道估算，以及通过插值训练信道响应生成数据符号的数据信道响应的自适应插值器。根据该公开，可根据估算延迟扩展适应信道估算。无线系统中信道估算的不同方面，包括OFDM和DVB系统，在以下文件中描述：授权给Mostafa等人的美国专利US6381290；授权给Y.ikeda等人的US6449245；授权给T.Onizawa等人的US6608863；国际专利申请WO02/23840(R.Weber)；欧洲专利申请公开EP1296473(G.Li等人)；K.Ramusubramanian等人的“具有固有延迟扩展估算的OFDM定时恢复方案”，IEEE GLOBECOM`01，vol.5，pp.3111-3115(2001)；A.A.Hutter等人的“移动OFDM系统的信道估算”，Proc.IEEE Vehicular TCechnologyonf，vol.1，pp.305-309，Amsterdam，Netherlands(Sept.1999)；以及S.Y park等人的“时变多径瑞利衰落信道下的OFDM系统的导频符号安排的性能分析”，IECE Trans.on Communication，vol.E84-B，pp.36-45(Jan.2001)。

当执行信道估算的插值时，原则上可以使用二维滤波器，即同时操作在时间和频率，以得到最佳性能。然而，实际中更一般的是，通过改用时间或者频率操作的一维滤波器，降低复杂性。作为选择，可以在两步处理中使用两个滤波器，一个用于时间插值，一个用于频率插值。当使用两步方案时，时间与频率插值之间的次序是设计选择的实质。一旦已经决定按照某个顺序(也就是，先时间后频率)执行信道估算，就可以彼此独立地选择滤波器。