[发明专利]单载波系统中基于导频的信道岭估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于导频的信道岭估计方法。

背景技术

在无线通信系统中，发送信号受无线多径信道的影响，存在信道衰减和叠加的噪声与 干扰。在接收端，若此时直接对接收的信号进行解调译码，则难以准确恢复出数据，数据 传输的误码率很高，导致通信系统不能正常运行。因此，极有必要对通信系统所处的信道 条件进行相关参数估计，估计出当前信道对信号幅度和相位的影响。

信道估计主要作用是将所估计出的信道状态信息(Channel State Information，CSI)，用 于接收信号的均衡处理，包括时域均衡和频域均衡。虽然在不使用CSI的情况下，可以 使用自适应反馈迭代算法对信号进行均衡，但其在实践中主要存在两个方面的局限性：若 使用自适应算法进行自动的信号均衡，则其均衡性能会受到收敛速度的影响，以致其无法 有效地跟踪快速衰落信道；对于反馈迭代的方法，必须在通信建立初期使用CSI对信号 进行初始均衡，否则会出现收敛很慢甚至根本不收敛的情况。

信道估计在其它领域也有广泛的应用。例如，自适应功率分配和自适应资源分配等自 适应分配算法就需要精确地估计出下行链路的CSI，并根据各个子信道的状况进行合理的 资源分配。自适应调制编码(Adaptive Modulation and Coding，AMC)也需要知道当前的 CSI，以选择使用合理的调制和编码组合方式来提高频谱利用率。

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)是一种分块传 输的高效的调制方式，它通过在每个OFDM符号前加入循环前缀(Cyclic Prefix，CP)来 消除时延扩展所造成的符号间干扰(Inter Symbol Interference，ISI)，其多址形式为 OFDMA。单载波频域均衡(Single Carrier Frequency Domain Equalization，SC-FDE)是 一种与OFDM时频对偶的分块传输的调制方式，也可以加入CP以消除多径造成的ISI， 其多址形式是SC-FDMA。SC-FDE与OFDM相比，它们的对抗多径干扰能力、频谱效率 和系统复杂度都差不多，但是前者最大的优点在于它的低峰均比(Peak-to-Average Power Ratio，PAPR)特性，因此很适合于手持终端等功率受限和对功放效率要求较高的设备。 目前SC-FDMA已经被考虑用于第四代(4G)移动通信系统的上行链路的传输方案，因 为其具有较低的PAPR特性。

SC-FDE对抗多径干扰的性能依赖于接收端信道估计和均衡的好坏，精确的信道估计 结果是频域均衡的前提。而且由于SC-FDE与OFDM的信号模型是一样的，因此它们的 信道估计在本质上相同，两者的估计方法可以通过适当修改相互转化。从大量的理论和实 践中可以发现，好的信道估计方法可以有效地提升通信系统性能。

现有的信道估计方法一般分两类：非盲估计，即需要在发送端发送已知的理想的导频 序列，在接收端根据接收的导频序列和理想的导频序列按一定算法估计出CSI；盲估计， 即无需发送导频序列或者对导频序列无先验知识，按一定算法估计出CSI。盲估计虽可节 省带宽，提高传输效率，但算法复杂，估计精度低。大多数通信系统一般都采用非盲估计， 即需在发送端发送特殊的导频序列。

SC-FDE等效基带通信系统结构组成以及信号处理过程大致有如下步骤：

发送端：

步骤一、信源比特数据经过编码调制得到复信号；

步骤二、对通过步骤一后的数据进行串/并转换，得到数据块；

步骤三、在通过步骤二后的数据块前插入符号长度为N的导频序列，组装成帧，其 中导频序列用于SC-FDE系统的信道估计；

步骤四、在通过步骤三后的数据块前分别加上符号长度为L(L一般取)的 CP；

步骤五、对通过步骤四后的块帧数据进行并/串转换，然后发送。

接收端：

步骤六、发送的信号经过多径衰落并扰入了加性高斯白噪声(AWGN)，对所接收到的 信号进行串/并转换，得到块帧；

步骤七、去掉通过步骤六后的块帧中的CP；

步骤八、对通过步骤七后的数据块进行FFT变换，得到频域的数据块；