一种改进的基于导频的sim-ofdm的信道估计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于通信抗干扰技术领域，具体涉及一种基于导频的SIM-OFDM的信道估 计方法。
【背景技术】
[0002] 0FDM(0rthogonal Frequency Division Multiplexing)技术是一种无线通信 的高速传输技术，其基本原理是将高速的数据流分解成许多低速率的子数据流，即将信 号分成许多正交的子载波，利用这些相互正交的子载波同时进行传输。该技术利用子载 波对数据进行调制，扩展了符号的脉冲宽度，可以有效地抵抗符号间干扰（Inter-Symbol Interference，ISI)，提高了对抗多径衰落的性能。与传统频分复用（FDM)相比，OFDM不需 要专门的保护频带。虽然频谱之间会有重叠，但是各个载波之间是相互正交的。根据正交 性原理可知，各个载波之间是不存在干扰的，从而大大提高了频谱的利用率。
[0003] 近来，一种新的多载波通信方式--基于子载波索引调制（Subcarrier Index Modulation, SM)的OFDM系统被提出。对于SM-OFDM系统而言，除了增加了 S頂调制模块 以外，其他的步骤和传统的OFDM系统并没有任何差异。其中，最核心的SIM调制模块采用 了子载波分块的思想。首先将整个多载波连续地分成大小相同的多个子块，每个子块中通 过索引比特来选择其中若干个子载波（称之为激活子载波）来发送数据，而其余的子载波 不发送数据（称之为静默子载波）。由于索引比特本身并不发送，而是隐含在激活子载波的 位置信息中的，所以索引比特并不占用频谱资源。在接收端，通过激活子载波的位置就可以 获得索引比特的信息。
[0004] 现有的SIM-OFDM与传统的OFDM通信方法相比，有着诸多优点，例如SIM-OFDM系 统峰值平均功率比更小、对抗子载波间干扰性能更好、误码率更低等，通过选择不同的功率 分配策略还可以节约发射机能量。缺点是由于采用了分块的方式，SIM-OFDM系统无法像 OFDM系统中一样，简单地在固定的位置上插入导频以完成信道估计。SM-OFDM系统中，若 在每个块中的固定位置插入导频，又会产生浪费频谱资源的问题，失掉其本身的优势。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有SM-OFDM通信方法信道估计实施困难的技术问题，提出了一种 在静默子载波上插入低能量导频序列来完成信道估计的方法。从而使得既保留了 SIM-OFDM 系统本身的优势，又可以利用导频进行信道估计。
[0006] 本发明的一种改进的基于导频的SIM-OFDM的信道估计方法，包括下列步骤： [000 7] 发送端：
[0008] 步骤1-1 :对系统的子载波进行分块处理，得到g = N/n个子块，其中N表示系统 的子载波总个数，η表示每个子块的子载波个数，并确定系统的激活子载波；
[0009] 步骤1-2 :对系统的每个子块，由激活子载波携带发送数据，静默子载波携带导频 数据，并设置激活子载波的发送功率大于静默子载波的发送功率；
[0010] 接收端：
[0011] 步骤2-1 :采用与发送端相同的分块方式，将接收端所接收的m个接收信号乙分别 分成g个子块，每个子块包含η个子载波，其中r = 1，2,. . .，m，m彡l/fd_lOT，fd_lOT表示 多普勒频率；
[0012] 查找各接收信号I的每个子块中能量最低的n-k个子载波位置并记为当前子块 的导频位置I i (下标i为子块标识符），其中k表示每个子块的激活子载波个数，由g个导 频位置Ii构成导频位置集合Ly即认为每个子块中能量最低的n-k个子载波位置为当前子 块的导频数据所在子载波位置，由导频位置集合Lji取导频位置处的频域接收信号Yw;
[0013] 步骤2-2 :基于频域接收信号Yp^导频位置集合L和导频数据M在信道估计中， 导频数据为收发端已知的一组数据）进行信道估计，得到导频处的信道频域响应;
[0014] 步骤2-2 :基于频域接收信号Yp^导频数据已和导频位置集合k进行信道估计 (信道估计方法包括但不仅限于ZF、LMMSE等），得到导频处的信道频域响应;
[0015] 计算m个信道频域响应的平均值应p ,在频域上^=[/7, /72…，其 中T表示矩阵的转置；
[0016] 基于每个子块内的信道频域响应是相同的原则，基于可得到平均信道频域响 应7^=[尽>/]'其中1 = 1，2，...，区，」=1，2，一，]1。用/7;表示巧=[互1#2-../7,,] / 中的每个元素，则見> 中各元素R ,的取值为戽=戽。
【主权项】
1. 一种改进的基于导频的SIM-OFDM的信道估计方法，其特征在于，包括下列步骤： 发送端： 步骤1-1 :对系统的子载波进行分块处理，得到g=N/n个子块，其中N表示系统的子 载波总个数，n表示每个子块的子载波个数，并确定系统的激活子载波； 步骤1-2 :对系统的每个子块，由激活子载波携带发送数据，静默子载波携带导频数 据，并设置激活子载波的发送功率大于静默子载波的发送功率； 接收端： 步骤2-1 :采用与发送端相同的分块方式，将接收端所接收的m个接收信号&分别分成g个子块，其中r= 1，2,…，m，m彡l/fd_ler，fd_ler表示多普勒频率； 查找各接收信号t的每个子块中能量最低的n-k个子载波位置作为当前子块的导频 位置，由g个子块的导频位置构成导频位置集合L，基于导频位置集合L获取导频位置处 的频域接收信号Yp^其中k表示每个子块的激活子载波个数； 步骤2-2 :基于频域接收信号Ypy导频位置集合L和导频数据进行信道估计，得到 导频处的信道频域响应; 计算m个信道频域响应#_的平均值在频域上
其中T 表示矩阵的转置； 基于互^导到平均信道频域响应
，其中i= 1，2,…，g，j= 1，2,…，n，用 戽表示巧中的每个元素，则< 中各元素尽的取值为氧; 由平均信道频域响应得到m个接收信号的信道估计值
r - 1，2，? ? ?，m〇
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2-2中，所述信道估计方法为：线性最 小二乘估计方法或线性最小均方误差估计方法。
【专利摘要】本发明公开了一种改进的基于导频的SIM-OFDM的信道估计方法，属于通信抗干扰技术领域，本发明针对现有SIM-OFDM通信方法信道估计实施困难的技术问题，提出了一种在静默子载波上插入低能量导频序列来完成信道估计的方法，接收端基于能量检测确定导频位置，由导频数据、位置和获取的频域接收信号进行信道估计，得到导频处的信道频域响应再基于每个子块内的信道频域响应是相同的原则得到平均信道频域响应，最后用平均信道频域响应表示连续多个接收信号的信道估计值。本发明用于SIM-OFDM系统中的信道估计以及对频域接收信号的数据解调，既保留了SIM-OFDM系统本身的优势，又可以利用导频进行信道估计，为最终的检测算法提供依据。
【IPC分类】H04L27-26, H04L25-02
【公开号】CN104780129
【申请号】CN201510201963
【发明人】彭雨晨, 但黎琳, 肖悦, 谢济全, 柏慧荣, 刘晓波
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月27日