专利名称：一种自适应门限定阶的线性最小均方误差信道估计方法
技术领域：
本发明涉及信道估计技术，特别涉及一种正交频分复用(OFDM)系统中信道估计的
方法。
背景技术：
正交频分复用(OFDM)技术以其在高速数据传输中具有良好的抗多径衰落特性及较高的频谱利用率等优点而得到了广泛应用。在OFDM系统的接收端，为了补偿各个子载波上的衰落，需要估计出各个子载波处的信道冲击响应。因此，系统性能在很大程度上依赖于对各个子载波的信道冲击响应估计的准确性，所以信道估计技术是OFDM系统中的一项关键技术，信道估计的性能对OFDM系统性能具有重要影响。现有的OFDM系统中，大多采用基于导频的信道估计方法，基于导频的信道估计方法根据估计准则的不同又可分为最小二乘(LS)算法和线性最小均方误差(LMMSE)算法。其中，LS算法不需要/[目道彳目息，实现简单，但是容易受:噪声影响；LMMSE算法精确度比LS算法好，但是LMMSE算法需要利用信道的自相关函数和矩阵求逆运算，估计性能好，但是计算复杂度太大。设用于信道估计的参考信号为Xp,实际接收到的参考信号为Yp，则LS频域信道估计结果为
--n T= Xp-1Yp =
*■jp pV VV
LA15 A1 JL N_t _LMMSE算法可以看作是在LS算法基础上得到的，LMMSE频域信道估计结果为JI謹=Riii^RhhHb其中，Rhh为信道自相关函数，SNR是平均信噪比，^ =E{|Xk|2}E{|l/Xk|2}为星座图因子。以LS或者LMMSE为估计准则的算法已经成为OFDM系统信道估计的主要算法，例如，在2010年6月9日公开的专利CN101729456A中提出一种移动通信技术领域的正交频分复用通信系统的信道估计方法。该方法对LMMSE方法进行了简化，根据信道具体情况选择不同的预存的内插系数，不需要矩阵求逆运算，实现简单；同时频域内插时采用分段内插，性能稳定，易于实现。在2010年8月18日公开的专利CN101808053A中提出一种基于OFDM的信道估计方法及装置。该专利基于现有的LS信道估计，通过对信道时域响应进行降噪处理，提高了OFDM系统在低信噪比下的信道估计精度，实现简单且相应提高了信道估计的速度。在2010年9月I日公开的专利CN101820404A中提出一种用于OFDM系统的信道估计方法。该方法通过LS算法或LMMSE算法得到导频频点处的信道响应，获取所述导频频点处的信道响应的正弦函数参数，并在频域维度对所述正弦函数参数作基于正弦函数的插值，从而得到所述导频频点之间各子载波的信道响应。
在2011年I月2日公开的专利CN101945060A中提出一种3G LTE下行系统中基于导频信号的信道估计方法。该方法采用基于LMMSE的时频二维联合维纳迭代滤波的信道估计方法，并对LMMSE算法进行奇异值分解来降低算法的运算复杂度。在2011年4月27日公开的专利CN102035765A中提出一种基于最大时延实时估计的MMSE信道估计方法。该方法通过对信道最大多径时延的估计，自适应地调整自相关函数值，获得接近匹配时的最小均方误差(MMSE)估计效果。目前OFDM系统中的信道估计方法，以LS为估计准则的信道估计算法复杂度较低但信道估计性能较差，以LMMSE为估计准则的信道估计算法性能优越但复杂度较高，影响系统实时性。因此，在现有的技术上，需要一种新的适应于OFDM系统的信道估计方法，既能保证较好的信道估计性能，又具有适当的运算复杂度保证系统的实时性。
发明内容
本发明的目的在于降低OFDM系统中LMMSE算法信道估计的复杂度，并保证具有较好的信道估计性能。本发明的技术方案是本发明提供了一种自适应门限定阶的线性最小均方误差信道估计方法，该方法包括步骤一、根据已知的信道估计参考信号Xp和接收到的参考信号Yp得到频域最小二乘信道估计结果由所述频域最小二乘信道估计结果Is得到近似的功率延迟谱
Pls ( T );步骤二、根据信噪比自适应设定门限比例X，对所述近似的功率延迟谱O在时域进行门限处理得到功率延迟谱Pu(T);步骤三、由所述功率延迟谱P。( T )计算信道阶的估计值L和均方根时延的估计值
T m/s 9步骤四、根据所述信道阶的估计值L和均方根时延的估计值U十算信道自相关函数 Rhh;步骤五、根据所述频域最小二乘信道估计结果Hs和所述信道自相关函数Rhh得到频域线性最小均方误差信道估计结果Huhseij进一步地，步骤一中计算所述频域最小二乘信道估计结果Is的方法是，根据已知的信道估计参考信号Xp和实际接收到的参考信号Yp，得到所述频域最小二乘信道估计结果进一步地，步骤一中计算所述近似的功率延迟谱PlS(0的方法具体包括令IDFT表示散傅里叶逆变换，将频域最小二乘信道估计结果Hu进行离散傅里叶逆变换得到IDFT (Hls)，对IDFT (Hls)的每一径取平方即可得到所述近似的功率延迟谱Pu ( t )。进一步地，步骤二中根据信噪比自适应设定门限比例X的方法具体包括SNR为信噪比，X为所述门限比例，则自适应设定门限比例X的经验公式为X = -0. 00225 SNR3+0. 09255 SNR2-L 45084 SNR+13. 05283。进一步地，步骤二对所述近似的功率延迟谱Pu ( T )在时域进行门限处理得到功率延迟谱Pu ( T )的方法具体包括令C为所述近似的功率延迟谱& ( T )的最大值，根据信噪比自适应设定门限比例X，则设定的门限值Pth = C *X%,将所述近似的功率延迟谱Pu ( T )的每一径与所述门限值Pth做比较，大于门限值的径保留，小于门限值的径置零，通过上述比较处理后即得到功率延迟谱Pu (T)。进一步地，步骤三中计算所述信道阶的估计值L的方法具体包括利用所述功率延迟谱Pu ( T )，得到第i径的延迟为 f，则最大时延估计值= niaxfr}，令T为抽样间隔，计
算所述信道阶的估计值
权利要求
1.一种自适应门限定阶的线性最小均方误差信道估计方法，其特征在于，该方法包括 步骤一、根据已知的信道估计参考信号Xp和接收到的参考信号Yp得到频域最小二乘信道估计结果1，由所述频域最小二乘信道估计结果I得到近似的功率延迟谱Pu ( T ); 步骤二、根据信噪比自适应设定门限比例X，对所述近似的功率延迟谱Pu( O在时域进行门限处理得到功率延迟谱Pu(T)； 步骤三、由所述功率延迟谱Pu ( O计算信道阶的估计值L和均方根时延的估计值^ ; 步骤四、根据所述信道阶的估计值L和均方根时延的估计值 ■计算信道自相关函数Rhh; 步骤五、根据所述频域最小二乘信道估计结果Hs和所述信道自相关函数Rhh得到频域线性最小均方误差信道估计结果Huhseij
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤一中计算所述频域最小二乘信道估计结果Hu的方法是，根据已知的信道估计参考信号Xp和实际接收到的参考信号Yp，得到所述频域最小二乘信道估计结果=Kyp °
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤一中计算所述近似的功率延迟谱Pls(T)的方法具体包括令IDFT表示散傅里叶逆变换，将频域最小二乘信道估计结果H。进行离散傅里叶逆变换得到IDFT Ots)，对IDFT Ots)的每一径取平方即可得到所述近似的功率延迟谱Pls ( T ) o
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤二中根据信噪比自适应设定门限比例X的方法具体包括SNR为信噪比，X为所述门限比例，则自适应设定门限比例X的经验公式为X = -0. 00225 SNR3+0. 09255 SNR2-L 45084 SNR+13. 05283。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤二对所述近似的功率延迟谱Pu( T )在时域进行门限处理得到功率延迟谱Pu ( T )的方法具体包括令C为所述近似的功率延迟谱Pls(T)的最大值，根据信噪比自适应设定门限比例X，则设定的门限值Pth = C X%，将所述近似的功率延迟谱Pd T )的每一径与所述门限值Pth做比较，大于门限值的径保留，小于门限值的径置零，通过上述比较处理后即得到功率延迟谱T )。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤三中计算所述信道阶的估计值L的方法具体包括利用所述功率延迟谱Pu ( T )，得到第i径的延迟为I，则最大时延估计值
7.如权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤三中计算所述均方根时延的估计值 _的方法具体包括X为所述门限比例，丨_为所述最大时延估计值，则所述均方根时延的估计
8.如权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤四中计算所述信道自相关函数Rhh的方法具体包括=Rhh是NXN阶矩阵，'n是Rhh的第m行n列元素，L是所述信道阶的估计值， 是所述均方根时延的估计值，则
9.如权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤五中计算所述频域线性最小均方误差信道估计结果Humse的方法具体包括=Rhh是所述信道自相关函数，P是星座图因子，SNR是信噪比，I是与Rhh同阶的单位矩阵，Hls是所述频域最小二乘信道估计结果，则所述频域线性最小均方误差信道估计结果= h,(狄 1,1, + ~^1丫1 HLS。
全文摘要
本发明公开了一种自适应门限定阶的线性最小均方误差信道估计方法，该方法包括根据已知的信道估计参考信号和接收到的参考信号得到频域最小二乘信道估计结果，由所述频域最小二乘信道估计结果得到近似的功率延迟谱；根据信噪比自适应设定门限比例，对所述近似的功率延迟谱在时域进行门限处理得到功率延迟谱；由所述功率延迟谱计算信道阶的估计值和均方根时延的估计值；根据所述信道阶的估计值和均方根时延的估计值计算信道自相关函数；根据所述频域最小二乘信道估计结果和所述信道自相关函数得到频域线性最小均方误差信道估计结果。通过本发明可以获得接近理想线性最小均方误差信道估计性能，并且具有较低的运算复杂度。
文档编号H04L25/02GK102752259SQ201210239348
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者姜凯, 孟庆松, 白媛, 程云翔, 赵德香, 马秀荣 申请人:天津理工大学