一种分数时偏条件下的mimo-ofdm系统的信道估计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种分数时偏条件下的MMO-OFDM系 统的信道估计方法。
【背景技术】
[0002] 在无线通信系统中，系统的传输性能很大部分受到无线信道的制约，而M頂O-OFDM 作为一种多输入多输出的多载波传输技术，具有良好的抗多径干扰能力和很高的频谱利用 效率等特点，因此，被广泛地应用到有线和无线网络中。时偏（TO,Timing Offset)是由于发 送端信号和接收端信号的采样时间点不一致产生的，它普遍存在于无线通信系统当中。对 于一个大量用户的系统来说，每当系统产生时偏，都需要对系统进行同步和信道估计，无疑 加大了系统的开销和增加了系统的复杂度。另外，在M頂O-OFDM系统中，每当发送端和接收 端在一个OFDM符号内的采样时钟不一致，则需要重新发送导频符号对采样时间点的信道 系数进行估计，这更加增大了整个MIM0-0FDM系统的复杂度。因此在分数时偏的MIM0-0FDM 系统在降低复杂度方面有着更进一步的研究价值。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有技术存在的不足，本发明提出了一种高估计精度、低复杂度的分数 时偏条件下的MIM0-0FDM系统的信道估计方法。
[0004] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0005] -种分数时偏条件下的MMO-OFDM系统的信道估计方法，包括如下步骤：
[0006] a)在不同的用户发送端发送的OFDM符号上插入线性无关的导频符号；
[0007] b)取接收端IFFT解调之前OFDM符号按照采样速率进行两倍过采样；
[0008] c)对两倍过采样对应的采样时间点上的信道系数进行估计；
[0009] d)将两倍过采样时间点组成过采样时间点矩阵，两倍过采样时间点上的信道系数 的估计值组成信道系数估计值矩阵，根据过采样时间点矩阵和信道系数估计值矩阵，采用 最小二乘法对信道冲激响应曲线进行拟合，得到冲激响应幅值-时间曲线的近似函数；
[0010] e)在拟合后冲激响应幅度-时间曲线的近似函数上，在已知分数时偏大小的情况 下，按照步骤b)的采样速率的一半对分数时偏时间点进行采样，得到了分数时偏时间点上 的信道系数的估计值。
[0011] 优选地，步骤a)所发送的OFDM符号全部处于慢衰落的信道环境中。
[0012] 优选地，步骤a)不同用户发送端发送的OFDM符号是经过不同天线发送，并且在不 同天线发送的OFDM符号内插入线性无关的最优导频符号，其表达式为：
[0013]
[0014] 其中，s(n) GO为导频符号，子载波序号，E为导频能量，I为导频个数，η为发 送端用户序号，L为信道采样点数，P为子载波个数。
[0015] 优选地，步骤c)是利用接收到的导频符号信息进行信道估计，其表达式为： CN 105119638 A VL 贝
[0016]
[0017]
[0018] 其中，Yni(I^k1)为在导频点上的接收信号矢量，
少'",仏）为序号为m的接收用户第k,_个子载波上的符号，i = 1，2, · · · I，k ;为子载 波序号，
A是一个IX (NXL)的矩阵，A的子矩 阵』
，η = 1，…，N，1 = 0,…L-l，N为用户 数，L为信道的采样点数，I为导频个数，η为发送端用户序号，m为接收端用户序号，
Oni(I^k1)为高斯白噪声矢量。
[0019] 优选地，所述步骤d)中的过采样时间点矩阵为：η = [X，y, x+1, y+1,… ,x+L-1, y+L_l]T，其中X，y为接收端相对发送端采样的偏差量，X = 0, 0. 1,…，0. 9, y = 0, 0. 1，…，0. 9,两个采样时间点上的信道系数的估计值矩阵记作：
[0020]
[0021]
[0022] 由两个过采样时间点组成的信道系数矩阵为：
[0023]
[0024] 其中，匕丨的、〇丨分别表示在第η个发送端发送的信号到达第m个接收端所 经过的信道在X，y偏差上的信道系数，1 = 0,…L-I。
[0025] 优选地，步骤d)中最小二乘法中的拟合阶次的选择是通过仿真实验获得，不同的 信道模型有着不同的拟合阶次。
[0026] 优选地，步骤e)中，在取得最佳拟合阶次后，得到真实信道的最佳近似函数
[0027] 在最佳近似函数上对需要拟合的时间点进行采样，得到拟合的时间点的信 道估计系数矩阵：
，其中，为第η个发送端发 送的符号到达第m个接收端所经过的信道的最佳近似函数在偏差为V的拟合时间点上的 采样得到的信道系数的近似值，1 = 〇,…L-l，V为接收端相对发送端采样的偏差量，V = 0, 0. 1，…，0. 9
[0028] 与现有的技术相比，本发明的有益效果为：本发明不仅能应用到无线通信系统 中，还能应用到有线通信系统中；通过用两倍过采样的时间点上的信道系数的估计值去拟 合当MMO-OFDM系统发生分数时偏时对应的分数时偏时间点上的信道系数，有效地降低 M頂O-OFDM系统发生分数时偏时需要插入导频对分数时偏时间点的信道系数进行估计的问 题。
【附图说明】
[0029] 图1是M頂O-OFDM系统模型图。
[0030] 图2是分数时偏的信道估计原理图。
[0031] 图3是导频设计图样。
[0032] 图4是信噪比为20dB的祖MO-OFDM系统的直接信道的时域拟合情况示意图。
[0033] 图5是信噪比为20dB的祖MO-OFDM系统的干扰信道的时域拟合情况示意图。
[0034] 图6是M頂O-OFDM系统在分数时偏时间点的拟合后的性能估计曲线图。
[0035] 图7是本发明实现流程图。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图对本发明做进一步的描述，以便对本发明方法的技术特征及优点进 行更深入的诠释。但本发明的实施方式并不限于此。
[0037] 本发明提供一种高精度、低复杂度的分数时偏条件下的MMO-OFDM系统的信道估 计方法，具体实施步骤如下：
[0038] 1.确定MMO-OFDM系统的导频插入方式
[0039] a)首先确定M頂O-OFDM系统的发送端个数N和接收端个数M，要求接收端个数一 定要大于或等于发送端个数，如图1所示；
[0040] b)确定信道的采样点数L ;
[0041] c)根据步骤a)~b)，在每个用户的发送端都插入线性无关的导频符号 s(n)? 其中，子载波序号，E为导频能量，I为导频个数，η为发送 端序号，L为信道采样点数，P为子载波个数。η和L根据具体的实际情况进行调整；
[0042] d)根据步骤c)，按照最优导频设计原则，等能量、等间距、等相位地插入导频符 号，要求插入的导频符号必须满足I彡NL，其中I为一个发送端用户发送一个OFDM符号所 插入的导频个数，N为发送端用户个数，L