一种OFDM系统信道估计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种OFDM系统信道估计方法，生成每子段的Hankel矩阵，对每子段的Hankel矩阵进行SVD，在每子段的Hankel矩阵对应的奇异值对角阵中，保留主对角元素的前一位或前多位，形成每子段的Hankel矩阵对应的新奇异值对角阵，再根据新奇异值对角阵生成每子段的新Hankel矩阵，根据新Hankel矩阵提取每子段的估计信道信息，最后将每子段的估计信道信息组合为完整的估计信道信息。采用本发明专利技术公开的方法能够提高信道估计的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通讯领域，特别涉及ー种OFDM系统信道估计方法。
技术介绍
信道估计是正交频分复用(OFDM)系统的重要组成部分，信道估计的准确性直接影响整个系统的性能。在现有技术中，基于导频图样的信道估计方法大致有两种一种为基于离散傅立叶变换(DFT)的时域去噪信道估计方法，一种为基于维纳滤波器的线性最小均方误差(LMMSE)方法。下面对上述两种方法进行详细介绍。图I为现有技术中基于DFT的时域去噪信道估计方法的流程图，如图I所示，该方法包括以下步骤 步骤101，接收机接收导频位置的导频信号，通过最小均方(LS)估计得到包含信道信息和噪声的信道信号。步骤102，通过逆离散傅立叶变换(IDFT)将步骤101中包含信道信息和噪声的信道信号反变换为时域信号。步骤103，对步骤102中的时域信号进行时域去噪。其中，时域去噪的方法可以为根据计算的循环前缀(CP)得到噪声区间，然后将噪声区间信号置0，从而去除了噪声；或者，采用信道拟合方法去除噪声。步骤104，通过DFT将步骤103中去噪后的时域信号变换为频域信号。由于上述步骤103进行了时域去噪，因此，可以视为步骤104中的频域信号仅包括信道信息，步骤104中的频域信号即为估计信道信息。后续还可能包括通过插值得到时域信号的步骤，由于后续步骤与本专利技术无关，故不再进行详细介绍。至此，本流程结束。图2为现有技术中基于维纳滤波器的LMMSE方法的流程图，如图2所示，该方法包括以下步骤步骤201，接收机接收导频位置的导频信号，通过LS估计得到包含信道信息和噪声的信道信号。本步骤与上述步骤101相同。步骤202，根据维纳定理，生成维纳滤波器系数。根据维纳定理生成的维纳滤波器系数F =《(カ^T1)'1 ,其中，Rhh为所求子载波上的信道和导频子载波上的信道的相关矩阵，为导频子载波上的信道的相关矩阵，Sn为噪声，XXh为发送导频信号的相关矩阵，Oh表示共轭运算。步骤203，计算步骤201中包含信道信息和噪声的信道信号与步骤202中维纳滤波器系数的乘积，所得的乘积即为仅包括信道信息的频域信号。后续还可能包括通过插值得到时域信号的步骤，由于后续步骤与本专利技术无关，故不再进行详细介绍。至此，本流程结束。但是，上述两种信道估计方法均存在缺陷，具体分析如下在基于DFT的时域去噪信道估计方法中，由于OFDM系统中一般存在虚子载波以及信道多径时延，经过IDFT反变换到时域的信道冲击响应(CIR)会存在能量泄漏，使得多径的能量集中性遭到一定的破坏，因此再去除噪声区间内的噪声时，不可避免地会丢失部分信道冲激泄漏能量，从而导致变换回频域的信道响应估计值会出现抖动。而且当接收导频信号时，在符号同步不理想的情况下，信道时域的响应会有一定的偏移，信道主径能量有可能落在噪声区间内，消噪时会去掉信道大部分信息，造成估计偏差很大。可见，这种信道估计方法的准确性并不高。在基于维纳滤波器的LMMSE方法中，生成维纳滤波器系数的过程中，当计算Rhh和R:吋，需要预先获取当前信道的多径时延，当计算和^^〃)-1吋，需要预先估计信噪比值，但是由于实际环境下信道的时变性，很难准确地得到当前信道的上述统计信息，因此，影响 了这种信道估计方法的准确性。在实际应用中，即使用大量仿真得到的滤波器系数表，在实际环境中的鲁棒性也很差。综上，根据上述分析，现有技术中这两种信道估计方法的准确性并不高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供ー种OFDM系统信道估计方法，能够提高信道估计的准确性。为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案是这样实现的ー种OFDM系统信道估计方法，该方法包括对接收的导频信号进行最小均方LS估计，得到包含信道信息和噪声的信道信号；将信道信号平均分为多个子段，并分别根据每子段的信道信号生成每子段的Hankel矩阵，其中，第i子段的Hankel矩阵为Ai ；对每子段的Hankel矩阵进行奇异值分解SVD -.A1 = UiZlIf，其中，Ui为Ai对应的左奇异酉矩阵，E i为Ai对应的奇异值对角阵，Vi为Ai对应的右奇异酉矩阵；在每子段的Hankel矩阵对应的奇异值对角阵中，保留主对角元素的前一位或前多位，形成每子段的Hankel矩阵对应的新奇异值对角阵，其中，Ai对应的新奇异值对角阵为S' i；根据每子段的Hankel矩阵对应的新奇异值对角阵，生成每子段的新Hankel矩阵根据每子段的新Hankel矩阵，提取每子段的估计信道信息，并按照分段顺序将每子段的估计信道信息组合为完整的估计信道信息。当接收的导频信号非连续，该方法进ー步包括得到包含信道信息和噪声的信道信号后，对该信道信号在频域上做线性插值。所述Hankel矩阵为方阵或近似方阵。所述形成每子段的Hankel矩阵对应的新奇异值对角阵的方法为保留E i主对角元素的前一位或前多位之后，进ー步将E 1剩余的主对角元素置0，E i的其他元素保持不变。所述形成每子段的Hankel矩阵对应的新奇异值对角阵的方法为保留E t的主对角元素的前一位作为E ' i的主对角元素的第一位之后，进ー步计算E i的主对角元素中除第一位和第二为以外的平均值，然后计算E i的主对角元素的第二位与所述平均值的差，将所述差值作为E' i的主对角元素的第二位，E' i的主对角元素中除第一位和第二位都取0，E i的其他元素保持不变。所述提取每子段的估计信道信息的方法为提取第i子段的新Hankel矩阵中最左边一列的元素和最下边一行的元素，将提取出的元素作为第i子段的估计信道信息；或者，提取第i子段的新Hankel矩阵中最上边一行的元素和最右边一列的元素，将提取出的元素作为第i子段的估计信道信息。 所述提取每子段的估计信道信息的方法为依次计算第i子段的新Hankel矩阵中每一条从右上至左下的对角线上的元素的平均值，将平均值作为第i子段的估计信道信o根据本专利技术所提供的技术方案，生成每子段的Hankel矩阵，对每子段的Hankel矩阵进行SVD，在每子段的Hankel矩阵对应的奇异值对角阵中，保留主对角元素的前一位或前多位，形成每子段的Hankel矩阵对应的新奇异值对角阵，再根据新奇异值对角阵生成每子段的新Hankel矩阵，根据新Hankel矩阵提取每子段的估计信道信息，最后将每子段的估计信道信息组合为完整的估计信道信息。可见，本专利技术不需要在时域进行处理，因此与符号同步偏差和信道能量泄露无关，避免了基于DFT的时域去噪信道估计方法的缺点。同吋，本专利技术不需要估计信道的诸如多径时延的统计信息，因此，避免了基于维纳滤波器的LMMSE方法的缺点。综上，本专利技术克服了基于DFT的时域去噪信道估计方法和基于维纳滤波器的LMMSE方法的缺点，能够提高信道估计的准确性。而且，本专利技术在实际环境中的鲁棒性较强。从实际仿真结果看，本专利技术的性能和LMMSE性能接近。附图说明图I为现有技术中基于DFT的时域去噪信道估计方法的流程图。图2为现有技术中基于维纳滤波器的LMMSE方法的流程图。图3为本专利技术所提供的ー种OFDM系统信道估计方法的实施例的流程图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下參照附图并举实施例，对本专利技术所述方案作进ー步地详细说明。图3为本专利技术所提供的ー种OFDM系统信道估计方法的实施例的流程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种OFDM系统信道估计方法，其特征在于，该方法包括：对接收的导频信号进行最小均方LS估计，得到包含信道信息和噪声的信道信号；将信道信号平均分为多个子段，并分别根据每子段的信道信号生成每子段的Hankel矩阵，其中，第i子段的Hankel矩阵为Ai；对每子段的Hankel矩阵进行奇异值分解SVD：其中，Ui为Ai对应的左奇异酉矩阵，∑i为Ai对应的奇异值对角阵，Vi为Ai对应的右奇异酉矩阵；在每子段的Hankel矩阵对应的奇异值对角阵中，保留主对角元素的前一位或前多位，形成每子段的Hankel矩阵对应的新奇异值对角阵，其中，Ai对应的新奇异值对角阵为∑′i；根据每子段的Hankel矩阵对应的新奇异值对角阵，生成每子段的新Hankel矩阵根据每子段的新Hankel矩阵，提取每子段的估计信道信息，并按照分段顺序将每子段的估计信道信息组合为完整的估计信道信息。FSA00000485746600011.tif,FSA00000485746600012.tif

【技术特征摘要】
1.一种OFDM系统信道估计方法，其特征在于，该方法包括 对接收的导频信号进行最小均方LS估计，得到包含信道信息和噪声的信道信号； 将信道信号平均分为多个子段，并分别根据每子段的信道信号生成每子段的Hankel矩阵，其中，第i子段的Hankel矩阵为Ai ； 对每子段的Hankel矩阵进行奇异值分解SVD ,Ai =UiXiVi11，其中，Ui为Ai对应的左奇异酉矩阵，Σ i为Ai对应的奇异值对角阵，Vi为Ai对应的右奇异酉矩阵； 在每子段的Hankel矩阵对应的奇异值对角阵中，保留主对角元素的前一位或前多位，形成每子段的Hankel矩阵对应的新奇异值对角阵，其中，Ai对应的新奇异值对角阵为Σ' i； 根据每子段的Hankel矩阵对应的新奇异值对角阵，生成每子段的新Hankel矩阵4'=W; 根据每子段的新Hankel矩阵，提取每子段的估计信道信息，并按照分段顺序将每子段的估计信道信息组合为完整的估计信道信息。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，当接收的导频信号非连续，该方法进一步包括得到包含信道信息和噪声的信道信号后，对该信道信号在频域上做线性插值。3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述Hankel矩阵为方阵或近似方阵。4.根据权利要求I所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昊，冯绍鹏，
申请(专利权)人：普天信息技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：