[发明专利]NAVDAT中基于奇偶交替导频序列的信道估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线移动数字通信系统的导频设计与信道估计方法，尤其涉及在信道相干时间较长的情况下，利用奇偶交替导频序列提高频谱利用率以及信道估计准确度，一种应用于NAVDAT(Navigational Data、导航数据)数字通信系统中的导频设计与信道估计方法。

背景技术

NAVDAT数字通信系统是一种工作在500KHz频段，用于海上移动服务、以确保海上安全和从岸基到船只相关信息安全传输的数字广播系统。该数字通信系统为各种类型的消息提供了广播传输服务，并且具有加密性。其中广播的消息包括但不限于航海安全、信息安全、海盗行为、搜救以及船舶交通系统文件传输等。NAVDAT数字系统的500KHz工作频段为数据广播信号提供了良好的覆盖，可以为从岸基到船舶的信息广播实现高速的数据传输以提高操作效率和航海安全。

NAVDAT数字通信系统物理层采用的核心技术是OFDM(正交频分复用)技术，其基本原理是将高速的数据流分解为多路并行的低速数据流，利用多个子载波上同时进行传输，各个子载波相互正交。通过调制之后的频谱相互重叠，在接收端可以利用各个子载波的正交性分离出各个子载波的数据信息，这种技术可以有效提高频谱利用率，同时抵抗无线信道的衰落。

在无线通信系统中，通信的可靠性受到无线信道的制约，收发之间传播路径比有线信道要复杂的多，信道特性存在很大的随机性，从而导致OFDM信号的相位旋转和幅度畸变,造成传输性能的损失，所以精确的信道估计是不可或缺的。

OFDM系统的信道估计技术可以分为几大类：全盲或半盲信道估计、导频辅助信道估计、基于判决反馈的信道估计等。基于导频辅助的信道估计方法是在数据部分加入导频信息，在接收端通过相应的估计准则求出导频位置的信道信息，然后恢复出所有子载波位置上的信道信息，最后通过信道的均衡和信道译码等技术，增加信号传输的鲁棒性。

导频的插入方式会影响信道估计的准确性和信号传输效率。若使用过多的导频，信号的传输效率将会大大下降。反之，信道估计的准确度则会降低。NAVDAT数字通信系统的应用场景是海岸到船舶，广阔海面上的信道衰落与多径效应相比于山区和城市要小，所以较大的导频的间隔可以获得相对较好的信道估计准确度。另外，海面环境的信道相干时间较长，可以充分利用相邻OFDM符号的信道特性进一步提高信道估计的准确性。

发明内容

本发明的目的是针对海岸到近海船舶信道特点，提供一种NAVDAT中基于奇偶交替导频序列的信道估计方法，该方法可以充分利用相邻OFDM符号的信道特性进一步提高信道估计的准确性。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种NAVDAT中基于奇偶交替导频序列的信道估计方法，具体包括如下步骤：

(1)在NAVDAT发送端，设置一个NAVDAT数据帧的帧长为m个OFDM符号，每个OFDM符号的子载波数为n个，其中m、n均为正偶数；在NAVDAT数据帧中每个OFDM符号的频域上按照以下规则插入导频序列：

(1.1)对于NAVDAT数据帧中的第1个和最后1个OFDM符号，在这两个OFDM符号的频域的奇数序号(1,3,…,n-1)子载波位置上插入随机导频序列，插入随机导频序列的数量为n/2个，其余位置插入传输数据；

(1.2)除去NAVDAT数据帧中的最后1个OFDM符号，对于NAVDAT数据帧中偶数序号(2,4,…,m-2)的OFDM符号，每个OFDM符号的频域从第3个子载波开始按照间隔为3个子载波的距离插入随机导频序列，插入随机导频序列的数量为n/4个，其余的位置插入传输数据。

(1.3)除去NAVDAT数据帧中的第1个OFDM符号，对于NAVDAT数据帧中奇数序号(1,3,…,m-1)的OFDM符号，每个OFDM符号的频域从第1个子载波开始按照间隔为3个子载波的距离插入随机导频序列，插入随机导频序列的数量为n/4个，其余的位置插入传输数据。

(2)在NAVDAT接收端，采用最小二乘方法估计出导频位置的信道冲激响应；