本发明专利技术公开了一种单载波频域均衡系统中基于导频块的信道估计方法，将一个以上数据块组成一个长帧，在每个长帧中插入一段由若干UW构成的UW序列，将两个UW作为一组构成周期性的导频块；在信道估计时，首先利用导频块的周期性，估计出信道的噪声方差，然后利用LS算法求出每个子信道的频率响应，通过IDFT/IFFT回到时域后，根据估计出的噪声方差设置阈值，对信道脉冲响应进行降噪处理，最后经过DFT/FFT变换到频域，估计出信道频率响应。本发明专利技术提供的单载波频域均衡系统中基于导频块的信道估计方法，针对慢衰落信道的特点，对传统的SC-FDE帧结构进行改进，并在此基础上对基于DFT的信道估计算法进行改进，同时估计出信道的频率响应和噪声方差，提高算法的性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种适用于慢衰落信道的单载波频域均衡系统的信道估计算法，属于无线通信技术。
技术介绍
在无线通信中，由于多径效应,会产生码间干扰。OFDM (Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing,正交頻 分复用)和 SC-FDE (Single Carrier Frequency DomainEqualization,单载波频域均衡)技术是对抗多径效应的两种有效方式。OFDM系统通过IFFT(Inverse Fast Discrete Fourier Transform,快速傅里叶逆变换)将串并变换后的信号映射到多个子载波上，每一个子载波占据很窄的带宽，各子载波频谱相互重叠但保持正交，提高了频谱利用率。然而，OFDM信号的PAPR (Peak-to-averagePower Ratio,峰平比)过大,对放大器的线性范围要求高,对载波频偏和相位噪声非常敏感。单载波频域均衡技术借鉴了 OFDM的均衡思想,在接收端通过FFT(Fast DiscreteFourier Transform,快速傅里叶逆变换)将高速单载波信号变换到频域,然后在频域补偿信道的影响，通过IFFT运算将均衡以后的信号变换回到时域以便对数据符号进行检测判决输出。SC-FDE系统采用单载波传输而保留了 OFDM系统对信号的处理方法，具有与OFDM相似的性能，且峰均比较低，对频偏和相位噪声较不敏感，降低了对射频运放的要求。单载波频域均衡的技术己经被纳入IEEE802.16无线城域网标准中，作为宽带无线接入的物理层兼容方案。 信道估计算法一直是SC-FDE的研究重点之一。在SC-FDE系统中，可以使用UW(Unique Word，独特字)进行信道估计。UW要求在时域上呈现随机性，在频域上有平坦的幅度响应，如 Frank-Zadoff 序列、Chu 序列等。文献“Efficient DFT-based channelestimation for OFDM systems on multipath channels，，提出的基于 DFT (DiscreteFourier Transform,离散傅里叶变换)的信道估计算法,在频域用LS (Least Square,最小二乘)算法估计出信道频率响应后，通过IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform,离散傅里叶逆变换)回到时域进行降噪处理。该算法能有效提高信道估计的精度，但无法估计信道噪声方差。
技术实现思路
专利技术目的:为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种适用于慢衰落信道的单载波频域均衡系统的信道估计算法，改进基于DFT的信道估计算法，使其能同时估计出信道频率响应和噪声方差，并提高信道估计的精度。技术方案:为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为:，包括帧结构设计、噪声方差估计和信道频率响应估计三部分；在帧结构设计时，将一个以上数据块组成一个长帧，在每个长巾贞中插入一段由若干UW构成的UW序列,所述UW序列的长度与该长巾贞内的每个数据块的长度一致，将两个UW作为一组构成周期性的导频块(Pilot Block, PB)，在信道估计时，使用Q个导频块分别进行信道估计，取其平均值作为信道估计的最终结果。由于信道随时间变化较慢，因此不必对每个数据块都进行信道估计，设计将一个以上数据块组成一个长帧，Uff序列的长度与该长帧内的每个数据块的长度一致，将两个UW作为一组构成周期性的导频块，经过多径叠加的PB仍可视为周期性序列；而加入高斯白噪声后，PB的周期性会遭到破坏。基于上述分析，可以根据导频块的周期性进行噪声方差估计和信道频率响应估计:假设发射的PB为X (η)，长度为Μ,经过M点的DFT后得到X (η);接收到的PB为y (η)，经过M点的DFT后得到Υ(η);由于χ(η)为周期性序列，因此Χ(η)在奇数点的值为0，Χ(η)在偶数点的值包含有用数据信息；所以Y(Ii)的奇数点仅包含噪声信息，可以采用Υ(η)奇数点的噪声信息进行噪声方差估计；Υ(η)的偶数点包含了有用数据信息，采用Υ(η)偶数点的有用数据信息进行信道频率响应估计。本专利技术的信道估计方法是对基于DFT的信道估计方法的改进，在频域使用LS算法进行信道频率响应估计，然后通过IDFT回到时域进行降噪处理:首先，根据LS算法求出每个子信道的频率响应值;然后，将也5( )经过IDFT回到时域，得到信道的时域冲击响应的，超过CP长度后的点全部为噪声信息，使用估计出的噪声方差替代实际噪声方差，为前CP长度的信道脉冲响应符号设置阈值，超过CP长度后的点全部补零至数据块长度以进一步降低噪声影响，然后通过DFT变换到频域，得到信道频率响应，完成信道估计。本方法采用Q个PB分别进行信道估计，取其平均值作为信道估计的最终结果；在实际应用中，可以使用FFT替代DFT、以IFFT替代IDFT以降低复杂度；但是由于信道估计多次使用到FFT，每个PB完成信道估计后需要求平均，这样会消耗大量硬件资源；为节约成本，可以使PB首先在时域取·平均后，再变换到频域进行信道估计。有益效果:本专利技术提供的，针对慢衰落信道的特点，对传统的SC-FDE帧结构进行改进，并在此基础上对基于DFT的信道估计算法进行改进，同时估计出信道的频率响应和噪声方差，提高算法的性能。附图说明图1为SC-FDE的系统原理图；图2为本专利技术的长帧结构图；图3为多径信道对导频块的影响图；图4为基于DFT的信道估计算法改进图；图5为噪声方差估计性能比较图；图6为信道频率响应估计性能比较图；图7为系统误码率性能比较图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。单载波频域均衡系统的原理图如图1所示，在实际应用中，为降低实现复杂度，通常使用FFT替代DFT、使用IFFT替代IDFT。在发射端，编码后的数据经过映射后形成长度为N的数据块，将每个数据块的最后Ng个符号复制到数据块前作为CP (Cyclic Prefix，循环前缀)，数据块根据帧格式组帧，经过成型滤波后发射。在接收端，数据经过匹配滤波、同步和去除CP操作后，通过FFT变换到频域，在频域经过信道估计和均衡处理后，再通过IFFT回到时域后进行判决和解码。CP是每个数据块的最后若干符号，在这里的作用主要有两个:作为保护间隔，为最大限度地消除符号间干扰，CP的长度要大于信道的最大多径时延；使接收到的数据块具有周期性，将线性卷积变为循环卷积。由于信道随时间变化较慢，因此不必对每个数据块都进行信道估计，帧结构设计如图2所示，在该结构中，多个数据块组成一个长帧，在每个长帧中插入一段由若干UW构成的UW序列，所述UW序列的长度与该长帧内的每个数据块的长度一致。将两个UW作为一组构成周期序列的PB，则PB均为周期性序列；在信道估计时，使用Q个导频块分别对每一个信道进行估计，取每个导频块的所有信道估计的平均值作为该导频块的信道估计的最终结果。SC-FDE频域均衡的基本思想就是利用估计出的信道参数，求出均衡系数，补偿信道引起失真。基本的均衡算法有两种:ZF(Zero Forcing,迫零)均衡和MMSE(Minimum MeanSquare Error,最小均方误差)均衡。MMSE均衡考虑本文档来自技高网...
【技术保护点】
单载波频域均衡系统中基于导频块的信道估计方法，其特征在于：包括帧结构设计、噪声方差估计和信道频率响应估计三部分；在帧结构设计时，将一个以上数据块组成一个长帧，在每个长帧中插入一段由若干UW构成的UW序列，所述UW序列的长度与该长帧内的每个数据块的长度一致；将两个UW作为一组构成周期性的导频块；在信道估计时，使用Q个导频块分别进行信道估计，取其平均值作为信道估计的最终结果。
【技术特征摘要】
1.单载波频域均衡系统中基于导频块的信道估计方法，其特征在于:包括帧结构设计、噪声方差估计和信道频率响应估计三部分；在帧结构设计时，将一个以上数据块组成一个长巾贞，在每个长巾贞中插入一段由若干UW构成的UW序列，所述UW序列的长度与该长巾贞内的每个数据块的长度一致；将两个UW作为一组构成周期性的导频块；在信道估计时，使用Q个导频块分别进行信道估计，取其平均值作为信道估计的最终结果。2.根据权利要求1所述的单载波频域均衡系统中基于导频块的信道估计方法，其特征在于:根据导频块的周期性进行噪声方差估计和信道频率响应估计:假设发射的导频块为X (η)，长度为Μ,经过M点的DFT/FFT后得到X (η);接收到的导频块为y (η)，经过M点的0 1'八^1'后得到￥(11) ；Χ(η)在奇数点的值为0，Χ(η)在偶数点的值包含有用数据信息；...
【专利技术属性】
技术研发人员：张萌，蔡琰，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。