[发明专利]一种基于维纳滤波的BEM信道估计方法

说明书

本发明提出一种基于维纳滤波的BEM信道估计方法。首先，基于维纳滤波的BEM信道估计方法不直接估计信道响应，而是通过估计信道基向量系数的方法间接获取信道响应。其次，基于维纳滤波的BEM信道估计方法根据BEM信道模型，建立系统传输模型，构造维纳滤波器对信道基向量系数进行估计。本发明通过基于维纳滤波的BEM信道估计，能够有效地利用BEM来表示信道冲激响应，并且能够通过维纳滤波器估计基向量系数，因此本发明能够降低信道估计器复杂度，同时能够提升信道估计的精度。

技术领域：

本发明涉及无线通信领域，针对高速移动环境下的移动通信系统，是一种基于BEM和维纳滤波器的信道估计方法。

背景技术：

随着高速列车在全球范围内的快速发展，高速移动环境下移动通信的需求急剧增加，应用于高速移动环境下的移动通信系统已经成为了研究的热点，适用于高速移动环境的信道估计方法也成为了迫切的需求。

信道估计的方法，根据是否采用导频图样可以分为盲估计、半盲估计、导频辅助估计这三种。典型的信道估计算法有基于最小二乘法(LS)准则、线性最小均方误差(LMMSE)准则的等等。LS算法复杂度低，但是由于LS估计不需要信道统计特性，未考虑信道噪声，估计的准确性不高，进而影响了数据子信道的参数估计；LMMSE估计需要信道统计特性，如果信道统计特性的信息是理想的，那么它能实现最优线性估计，但其计算复杂度非常高。

然而传统的信道估计方法大多是基于低速环境，这并不能很好地解决高速移动环境下的信道估计问题。在高速移动的环境下，MIMO-OFDM(Multiple Input MultipleOutput-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统的下行链路信道响应呈现出快时变和非平稳的特性，而这些特性为传统的信道估计方法带来了巨大的挑战，在信道估计环节克服以上的问题是提升移动通信系统在高速环境下通信质量和性能的关键因素。基于应用场景，本发明旨在提出一种适用于高速移动环境下针对非平稳时频双选信道，即快时变信道的，应用于MIMO-OFDM系统的信道估计方法。需要对物理信道做出广义平稳和平坦衰落假设的盲估计和半盲估计方法并不适用，因此采用了导频辅助估计方法。

针对高速移动通信的应用场景，本发明采用了基于基扩展模型(BEM)的信道估计方法。BEM通过一组相互正交的基函数和系数向量对动态变化的信道进行动态拟合，描述的是多径多普勒弥散信道，是估计快时变信道的有力工具。基扩展模型可以分为复指数基扩展模型(CE-BEM)、多项式基扩展模型等。其中CE-BEM的复指数基即傅里叶基，具有基函数简单的优点。

维纳滤波是实现从噪声中提取信号，完成信号波形估计的线性最佳估计方法。信号波形的估计可以理解为将观测信号输入到滤波器后，滤波器的理想输出就是原始信号波形，然而由于滤波器特性的限制和噪声干扰的影响，滤波器的实际输出是原始信号波形的估计。信号波形的估计属于最佳线性滤波或最优线性估计，即以线性最小均方误差(LMMSE)准则实现信号波形或离散状态的估计。维纳滤波需要设计维纳滤波器，它的求解需要随机信号的统计特性，即相关函数或功率谱函数，得到的结果是封闭的解。这是一个利用观测信号、输出信号的相关性求解维纳滤波器系统函数的过程。

综上，对于传统的信道估计方法，它们在高速移动环境下并不能很好地解决针对快时变信道的信道估计问题，且它们的计算方法存在复杂度高，估计精度低，反应时间长等问题，这就亟需本领域技术人员解决相应的技术问题。

发明内容：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于维纳滤波的BEM信道估计方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种基于维纳滤波的BEM信道估计方法，其特征在于，包括：

S1，构造OFDM系统传输模型；

S2，根据BEM模型，得到使用BEM信道模型的基带OFDM传输模型；