[发明专利]一种抗多径迭代加权的LMMSE信道估计方法及装置

说明书

本发明涉及一种抗多径迭代加权的LMMSE信道估计方法及装置，所述方法包括以下步骤：S110，对IFFT输出的信道时域冲激响应进行时域滤波，得到时域信道h_P,LS；S120，根据所述时域信道h_P,LS计算功率时延分布；S130，对所述功率时延分布进行相位旋转、分段和FFT级联，以组成频域；S140，根据所述频域，组成频域自相关矩阵和互相关矩阵，计算信道估计系数；S150，根据所述信道估计系数计算信道估计。本发明的抗多径迭代加权的LMMSE信道估计方法及装置解决城市中多径问题对移动通信信号质量的干扰问题。

技术领域

本发明涉及OFDM系统的多载波系统领域，尤其涉及抗多径迭代加权的LMMSE信道估计方法及装置。

背景技术

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM(Multi Carrier Modulation)，多载波调制的一种。OFDM的基本原理是将高速的数据流分解为N个并行的低速数据流，在N个子载波上同时进行传输。

OFDM技术的最大优点是对抗频率选择性衰落或窄带干扰。OFDM技术还具有以下优点：(1)在单载波系统中，单个衰落或干扰能够导致整个通信联络失败，但是在多载波系统中，仅仅有很小一部分载波会受到干扰，对这些子信道还可以采用纠错码来进行纠错；(2)通过各子载波的联合编码，可具有很强的抗衰落能力，OFDM技术本身已经利用了信道的频率分集，如果衰落不是特别严重，就可以通过将各个信道联合编码，则可以使系统性能得到提高；(3)可以有效地对抗信号波形间的干扰，适用于多经环境和衰落信道中的高速数据传输；(4)当信道中因为多径传输而出现频率选择性衰落时，只有落在频带凹陷处的子载波以及其携带的信息受影响，其他的子载波未受损害，因此系统总的误码率性能要好得多；(5)高的频谱利用率，这点在目前频谱资源稀缺的无线环境中非常重要，当子载波个数很大时，系统的频谱利用率趋于2Baud/Hz；(6)在窄带带宽下也能够发出大量的数据；(7)基于DFT的OFDM有快速算法，而且算法的复杂度可以由DSP的发展来弥补；(8)简化了均衡器设计，或者根本不需要均衡器，且数据传速率可调，OFDM还采用了功率控制和自适应调制相协调的工作方式。

OFDM系统中的信道估计大多基于导频实现，即先求取导频点处的信道值，然后根据导频插入的位置通过内插得到数据点处的信道估计值。导频点处信道值的常用算法，包括基于最小二乘准则(LS)的算法、基于最小均方误差准则(MMSE)的算法等。内插算法根据其利用导频处信道信息的方式，可以分为一维内插算法和二维内插算法两类。但是采用LS完成信道估计，采用线性插值对多径信道估计很不准确，较难估计出多径的数量，位置，强度和相位。

在OFDM系统中，系统能否正常工作的一个关键因素是能否准确的估计信道。目前，在已经应用的无线通信系统中，信道估计技术已经比较成熟，但对基于OFDM的移动通信系统的信道估计技术，尚处于研究和探索阶段。在OFDM系统中通常采用多进制调制方式(例如采用相移键控PSK和正交幅度调制QAM)，而在接收端需要进行相干解调。由于无线信道的传输特性是随时间变化的，因此相干解调就要用到信道的瞬时状态信息，所以在系统接收端需要进行信道估计，以获得无线信道的瞬时传输特性。

图1为不同传输环境下系统未编码误码率(RAW BER)的示意图。图1中的多径为两条，从图1看出，AWGN信道下，远郊开阔地带与复杂城区信道系统在多径信道环境下，系统的性能急剧恶化。然而，在实际复杂城市信道的多径数量会更多(6条或者12条)，并且加入多普勒频移，多普勒扩展，无直视路径，信道的多径衰落会比上图更加严重。如果没有信道估计上突破性的关键技术，根本无法实现恶劣城市信道下的远距离高速传输。

由于接收信号中存在干扰和噪声，在信道估计中我们必须对IDFT输出的信道时域冲激响应进行时域滤波(也就是时域取窗)。

时域取窗的过程如下：