一种基于导频的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SM-OFDM与传统的OFDM通信方法相比，有着诸多优点，例如SM-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。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] 本发明的基于导频的SIM-OFDM的信道估计方法包括下列步骤：
[0007] 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；
[0009] 步骤1-2 :对系统的每个子块，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 :第一次导频位置判断。频域接收信号Y采用与发送端相同的方式进行 分块，得到g = N/n个子块，每个子块中含有η个子载波。分块之后，对每个块进行能量检 测，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（在信道估计中， 导频数据为收发端已知的一组数据）所在子载波位置，即查找每个块中能量最低的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），由g个导频位置14勾 成导频位置集合L1，由导频位置集合L1可获得导频位置处的频域接收信号Y pl。
[0012] 步骤2-2 :初始信道估计。由频域接收信号Ypl、导频位置集合L1和导频数据P进 行信道估计得到信道估计值片，信道估计方法包括但不仅限于线性最小二乘估计（LS)、线 性最小均方误差估计（LMMSE)等。
[0013] 步骤3 :第二次导频位置判断。利用步骤2得到的信道估计值#对频域接收信号Y 进行均衡处理得到均衡信号X，均衡方法包括但不仅限于破零均衡（ZF)、线性最小均方误 差均衡（LMMSE)等。同样，对均衡信号f采用与发送端相同的方式进行分块，得到g = N/n 个子块，每个块中含有η个子载波。分块之后，对每个子块进行检测。检测方法为：每个子 块中η个子载波上的均衡信号f的数据与当前子块对应的导频数据P i进行欧式距离d ^勺 比较：Ji. = - Pf|，其中i表示第i个子块，j表示第i个子块中的第j个子载波，认 为欧式距离4最小的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，即查找欧 式距离最小的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）， 由g个导频位置Γ i构成导频位置集合L 2，基于导频位置集合L2获取频域接收信号Y p2;
[0014] 步骤4 :更新信道估计。由频域接收信号Yp2、导频数据P和步骤3得到的导频位 置集合L2进行信道估计，得到更新后的信道估计值/)，信道估计方法包括但不仅限于ZF、 LMMSE 等。
[0015] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：在现有SM-OFDM系 统的基础上，在静默子载波上插入低能量（通过设置静默子载波的发送功率大于激活子载 波的发送功率来实现）导频序列来完成信道估计的方法，即发送端在静默子载波上插入低 能量导频序列，在接收端通过特殊的检测方法将导频所在的位置检测出来，并结合接收信 号以及导频序列完成信道估计。该方法的优势在于既保留了 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。
【附图说明】
[0016] 图1是n = 2，k = 1为例，S頂调制的原理图，其中X1, ...X512表示每个子块的发 送数据，〇3表示激活子载波的发送功率，P 1,... P512表示每个子块的导频数据，a p表示导 静默子载波的发送功率。
【具体实施方式】
[0017] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施方式和附图，对本发 明作进一步地详细描述。
[0018] 本发明以现有的SIM-OFDM系统为基础，与现有的SIM-OFDM系统不同的是，发送 端在静默子载波上插入低能量导频序列，然后在接收端通过特殊的检测方法将导频所在 的位置检测出来完成信道估计，其中所涉及的SIM调制、发送和接收处理等均与现有的 SIM-OFDM系统相同。
[0019] 下面以（n，k) = (2，1)，总的子载波个数N= 1024,循环前缀CP = 64,对发送数据 的调制符号采用QPSK (4-QAM)，采用ZF均衡、LMMSE信道估计为例介绍本发明的具体实施方 式。
[0020] 发送端：
[0021] 如图1所示的SIM调制的原理图，具体实施过程大致分为如下几步：
[0022] 步骤1-1 :确定要选择的系统的参数，即确定子载波个数N = 1024,每个子块的子 载波个数η = 2,子块中激活多少子载波个数k = 1，分成的子块数g = N/n = 512,调制阶 数M = 4。然后根据公式计算出一帧的比特数量。对于其中任意一个子块而言索引比特长 度为：A = L1叩:〃」_1，L·」表示向下取整，则对于一帧的索引OFDM系统而言一共有Hi1= p汨 = 512位索引比特；对激活的子载波发送4-QAM调制符号，对于（n，k) = (2