[发明专利]带有ICI消除的迭代差错扩散判决OFDM信道估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有ICI消除的OFDM迭代信道估计方法。特别涉及一种带有ICI消除的迭代差错扩散判决OFDM信道估计方法，属于无线通信中信道估计研究的相关领域。 

技术背景

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)是一种多载波调制技术，它将所传输的数据符号并行调制在若干个子载波上，所有子载波的频谱能够重叠而且相互之间保持正交性，然后分别在独立的信道中进行传输。较其它的通信系统相比具有抗多径效应，能够与其它技术相结合，抑制窄带干扰等优点，决定了OFDM系统能够在很多领域得到广泛应用，包括非对称数字用户线路(ADSL, Asymmetric Digital Subscriber Line)、数字音频广播(DAB，Digital Audio Broadcasting)、数字视频广播(DVB, Digital Video Broadcasting)、无线局域网技术标准IEEE802.lla和宽带无线城域网技术802.16等领域，OFDM能够成为移动通信领域的核心技术已经是大势所趋。 

在现代无线通信系统中，实际的信道不可能满足信号传输无失真条件，因而在接收端的接收信号不可避免的存在由各种衰落效应引起的多种干扰，从而严重影响了通信质量。针对这类干扰，解决方案就是在系统接收端进行信道估计，以补偿信道引起的畸变，所以各种衰落信道中的信道辨识和信道估计问题一直是人们深入研究的热点课题。另外，在无线通信系统中接收端实现解调的方式有两种：非相干解调和相干解调。非相干解调的最大优点是不需要信道的状态信息，因此接收机比较简单。但与相干解调相比，系统的性能也会降低3-4dB。而相干检测的性能依赖于信道的状态信息，所以检测器必须对信道的状态进行估计。无线电波信号在移动通信信道中的传播过程是一个复杂的过程，为了能够在接收端准确地恢复发射端的发送信号，人们采用了各种措施来消除信道中多径效应对传输信号的影响，如均衡，信源，信道编码，多用户检测，分集等技术。上述技术的实现需要知道无线信道的信息，如信道的阶数，多普勒频移和多径时延或信道的冲激响应等参数，这就要求在发送信息前对信道的参数进行估计，因此，信道估计是实现无线通信系统的一项关键技术。 

OFDM技术同时涉及到时域和频域，因此无线信道的频率选择特性(由信道的多径时延 引起)和时间选择特性(由信道的Doppler扩散决定)都会影响OFDM系统的性能。频率选择特性导致接收信号的幅度、相位和到达时间的剧烈变化，所以在接收机内，为了在最后能够准确的恢复发射端的发送信号，必须要实施信道估计，获得所有子载波上的参考相位和幅度，然后重建信道信息。时间选择特性导致OFDM系统子载波不再严格正交，造成子载波间的干扰(intersubcarrier interference, ICI)，使得系统性能下降，同时影响信道估计算法的准确度，若在高速移动的环境下，ICI的影响将更为严重。 

为此，必须对载波间干扰进行补偿，消除ICI的影响。信道估计是OFDM技术实现高速数据通信的关键问题之一，如何能更好的进行信道估计，决定着系统的性能。 

发明内容

本发明的目的在于，通过一种适用于高速环境下的判决迭代OFDM信道估计方案，在首次迭代中将ICI与噪声之和(Sum of ICI and channel noise，SIN)作为Kalman滤波器的去噪对象，实现无ICI干扰的导频辅助频域信道估计。同时，设计迭代结果的判决指标，减小未知数据对所有频点信道估计的影响，从而抑制由ICI干扰带来的差错扩散，得到更为准确的估计结果。 

本发明是采用以下技术手段实现的： 

步骤(1)，将导频数据按照梳状导频方式插入到发送数据中； 

步骤(2)，数据通过OFDM系统发送至接收端，在接收端用基扩展模型(Basis Expansion Model, BEM)对信道进行建模： 

步骤(2.1)，利用多项式基扩展模型(Polynomial BEM, P-BEM)来描述具有时频双选特性的多径传播信道，则信道冲激响可表示为： 

 ， 

其中 表示模型误差， 是一个 的正交基函数矩阵， 则是由基函数对应的 个系数组成的向量 ，其均值为0、相关矩阵为 。一般需要 ， 是OFDM系统循环前缀(cyclic prefix, CP)的个数，