一种ofdm信道估计装置和方法

文档序号:8447401阅读:262来源:国知局
一种ofdm信道估计装置和方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明设及通信技术领域,特别是设及一种(FDM的rthogonal化equency DivisionMultiplexing,正交频分复用)信道估计装置和方法。
【背景技术】
[0002] OFDM技术是一种多载波调制技术。在一个OFDM通信系统中,一个缓慢衰落的宽带 频率选择性信道被分成了一系列平行且相互正交的平坦衰落窄带信道。该种实现方式有效 地消除了符号间干扰(ISI)和子载波间干扰(ICI),因此得到了广泛的应用,如地面数字电 视广播标准,第四代移动通信标准,宽带电力线标准等。
[0003]在复杂环境下通信,如无线电通信,电力线载波通信等,载波信号会受到折射、反 射、散射(无线)等物理效应的影响,形成多径传播。尤其在移动通信时,各路径的复幅值 和路径时延是时变的。多径信道的冲激响应表达为:
[0004]
【主权项】
1. 一种OFDM信道估计装置,用于获取OFDM信道的复幅值的估计值,其特征在于,包括 幅值比较模块、环路滤波模块、预测值生成模块和估计值生成模块,所述幅值比较模块的一 个输入端用于接收观测值,所述幅值比较模块的另一个输入端与所述预测值生成模块的输 出端连接,所述幅值比较模块的输出端与所述环路滤波模块的输入端连接,所述环路滤波 模块的输出端与所述预测值生成模块的输入端连接,所述幅值比较模块输出的误差值在预 设误差范围内时,所述估计值生成模块的输出的估计值为最终结果;其中, 所述幅值比较模块,对第n时刻的观测值与所述预测值生成模块输出的第n-1时刻的 预测值求差得到所述误差值; 所述环路滤波模块,包括第一滤波单元,所述第一滤波单元包括具有支路增益为U:的 增益电路,所述第一滤波单元将所述误差值乘以支路增益U1得到第一修正值; 所述预测值生成模块,对所述第n-1时刻的预测值和所述第一修正值求和得到第n时 刻的预测值; 所述估计值生成模块,对所述第n-1时刻的预测值和所述第一修正值求和得到第n时 刻的估计值。
2. 如权利要求1所述的OFDM信道估计装置,其特征在于,所述环路滤波模块还包括与 所述第一滤波单元并联的第二滤波单元,所述第二滤波单元用于对所述误差值进行处理得 到第二修正值;所述第二滤波单元包括M条支路,其中,所述M条支路中的第m条支路包括 延时电路和具有支路增益为Um+1的增益电路,所述第一滤波单元和所述第二滤波单元构成 的环路滤波模块为低通滤波器,所述M为不大于2的正整数,m为不大于M的正整数。
3. 如权利要求2所述的OFDM信道估计装置,其特征在于,所述第m条支路还包括加法 电路,当m等于1时,第1条支路的加法电路的两个输入端分别与所述幅值比较模块的输出 端以及第1条支路的延时电路的输出端连接,第1条支路的加法电路的输出端与第1条支 路的延时电路的输入端以及第1条支路的增益电路的输入端连接;当m大于1时,第m条支 路的加法电路的两个输入端分别与第m-1条支路的延时电路的输出端以及第m条支路的延 时电路的输出端连接,第m条支路的加法电路的输出端与第m条支路的延时电路的输入端 以及第m条支路的增益电路的输入端连接。
4. 如权利要求1所述的OFDM信道估计装置,其特征在于,所述OFDM信道估计装置还包 括支路增益获取模块,所述支路增益获取模块包括: 传递函数获取单元,用于获取信道估计装置的z域传递函数L(Z)与所述支路增益U1 之间的关系,以及获取一阶数字锁相环的s域传递函数L(S)与物理参数之间的关系,所述 物理参数为一阶数字锁相环的截止角频率; 动态均方误差获取单元,用于获取由信道能量引起的动态均方误差与信道复幅值的多 普勒谱密度的关系,从而得到所述动态均方误差与所述物理参数的近似线性关系; 静态均方误差获取单元,用于获取由噪声引起的静态均方误差与噪声能量的关系,从 而得到所述静态均方误差与所述物理参数的近似线性关系; 物理参数获取单元,信道估计装置的总均方误差为所述动态均方误差与所述静态均方 误差之和,对所述总均方误差求所述物理参数的偏导,并使偏导为0,获取使得所述总均方 误差最小的所述物理参数; 支路增益获取单元,根据所述z域传递函数L(z)与所述s域传递函数L(s)的对应关 系,获取使得所述总均方误差最小的所述支路增益y i。
5. 如权利要求2或3所述的OFDM信道估计装置,其特征在于,所述OFDM信道估计装置 还包括支路增益获取模块,所述支路增益获取模块包括: 传递函数获取单元,用于获取信道估计装置的z域传递函数L(Z)与所述支路增益U1 和所述第二滤波单元中第m条支路的支路增益y m+1之间的关系,以及获取环路为M+1阶的 数字锁相环的s域传递函数L(S)与物理参数之间的关系,当M = 1时,所述物理参数为二 阶数字锁相环的自然角频率和阻尼系数,当M = 2时,所述物理参数为三阶数字锁相环的自 然角频率、阻尼系数和电容比参数; 动态均方误差获取单元,用于获取由信道能量引起的动态均方误差与信道复幅值的多 普勒谱密度的关系,从而得到所述动态均方误差与所述物理参数的近似线性关系; 静态均方误差获取单元,用于获取由噪声引起的静态均方误差与噪声能量的关系,从 而得到所述静态均方误差与所述物理参数的近似线性关系; 物理参数获取单元,信道估计装置的总均方误差为所述动态均方误差与所述静态均方 误差之和,对所述总均方误差分别求所述物理参数的偏导,并使偏导为0,获取使得所述总 均方误差最小的所述物理参数; 支路增益获取单元,根据所述z域传递函数L (z)与所述s域传递函数L (s)的对应关 系,获取使得所述总均方误差最小的所述支路增益U i和所述第二滤波单元中第m条支路 的支路增益ym+1。
6. 如权利要求1所述的OFDM信道估计装置,其特征在于,根据OFDM信道时延傅里叶 矩阵和OFDM信道的接收向量计算得到最小二乘估计矩阵,利用所述最小二乘估计矩阵对 OFDM信道的接收值进行线性处理得到所述观测值,所述观测值的长度与所述OFDM信道估 计装置处理信号的长度相同。
7. -种使用如权利要求1所述的OFDM信道估计装置进行信道估计的方法,其特征在 于,包括以下步骤: 51、 设定所述支路增益U1; 52、 将第n-1时刻的预测值赋初值0 ; 53、 对第n时刻的观测值与所述预测值生成模块输出的第n-1时刻的预测值求差得到 误差值; 54、 所述第一滤波单元将所述误差值乘以所述支路增益U1得到第一修正值; 55、 对所述第n-1时刻的预测值和所述第一修正值求和得到第n时刻的预测值; 56、 对所述第n-1时刻的预测值和所述第一修正值求和得到第n时刻的估计值; 57、 获取n+1时刻的观测信号,重复步骤S3-S6 ;当所述误差值在预设误差范围内时,所 述估计值为最终结果。
8. 如权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤Sl中的所述支路增益的计算包括: 511、 获取信道估计装置的z域传递函数L(Z)与所述支路增益U1之间的关系,以及获 取一阶数字锁相环的s域传递函数L (s)与物理参数之间的关系,所述物理参数为一阶数字 锁相环的截止角频率; 512、 获取由信道能量引起的动态均方误差与信道复幅值的多普勒谱密度的关系,从而 得到所述动态均方误差与所述物理参数的近似线性关系; 513、 获取由噪声引起的静态均方误差与噪声能量的关系,从而得到所述静态均方误差 与所述物理参数的近似线性关系; 514、 信道估计装置的总均方误差为所述动态均方误差与所述静态均方误差之和,对所 述总均方误差求所述物理参数的偏导,并使偏导为0,获取使得所述总均方误差最小的所述 物理参数; 515、 根据传递函数L(Z)与传递函数L(S)的对应关系,获取使得所述总均方误差最小 的所述支路增益yP
9. 一种使用如权利要求2或3所述的OFDM信道估计装置进行信道估计的方法,其特征 在于,包括以下步骤: 51、 设定支路增益初值,所述支路增益包括所述第一滤波单元的支路增益y:和所述第 二滤波单元第m条支路的支路增益y 52、 将第n-1时刻的预测值和所述第二滤波单元第m支路增益电路第n-1时刻的输入 值均赋初值〇 ; 53、 对第n时刻的观测值与所述预测值生成模块输出的第n-1时刻的预测值求差得到 误差值; 54、 所述第一滤波单元将所述误差值乘以所述支路增益y:得到第一修正值,所述第二 滤波单元对所述误差值进行处理得到第二修正值; 55、 对所述第n-1时刻的预测值、所述第一修正值以及所述第二修正值求和得到所述 第n时刻的预测值; 56、 对所述第n-1时刻的预测值和所述第一修正值求和得到第n时刻的估计值; 57、 获取n+1时刻的观测信号,重复步骤S3-S6 ;当所述误差值在预设误差范围内时,所 述估计值为最终结果。
10. 如权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤Sl中的所述支路增益的计算包括: 511、 获取信道估计装置的z域传递函数L(Z)与所述支路增益U1和所述第二滤波单 元中第m条支路的支路增益ym+1之间的关系,以及获取环路为M+1阶的数字锁相环的s域 传递函数L(S)与物理参数之间的关系,当M= 1时,所述物理参数为二阶数字锁相环的自 然角频率和阻尼系数,当M= 2时,所述物理参数为三阶数字锁相环的自然角频率、阻尼系 数和电容比参数; 512、 获取由信道能量引起的动态均方误差与信道复幅值的多普勒谱密度的关系,从而 得到所述动态均方误差与所述物理参数的近似线性关系; 513、 获取由噪声引起的静态均方误差与噪声能量的关系,从而得到所述静态均方误差 与所述物理参数的近似线性关系; 514、 信道估计装置的总均方误差为所述动态均方误差与所述静态均方误差之和,对所 述总均方误差分别求所述物理参数的偏导,并使偏导为0,获取使得所述总均方误差最小的 所述物理参数; 515、 根据传递函数L(Z)与传递函数L(S)的对应关系,获取使得所述总均方误差最小 的所述支路增益U1和所述第二滤波单元中第m条支路的支路增益y
【专利摘要】本发明公开了一种OFDM信道估计装置和方法,该OFDM信道估计装置包括幅值比较模块、环路滤波模块、预测值生成模块和估计值生成模块,所述幅值比较模块的一个输入端用于接收观测值,所述幅值比较模块的另一个输入端与所述预测值生成模块的输出端连接,所述幅值比较的输出端与所述环路滤波模块的输入端连接,所述环路滤波模块的输出端与所述预测值生成模块的输入端连接,所述幅值比较模块输出的误差值在预设误差范围内时,所述估计值生成模块的输出的估计值为最终结果。本发明的信道估计装置结构清晰,实现简单、占用计算资源少且性能优于传统方法使用一阶自回归模型的卡尔曼滤波器的性能。
【IPC分类】H04L25-02, H04L27-26
【公开号】CN104767704
【申请号】CN201510122866
【发明人】不公告发明人
【申请人】深圳市力合微电子股份有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月19日
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