梳状导频ofdm系统接收机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种高速移动无线信道下的梳状导频OFDM系 统接收机。
【背景技术】
[0002] 智能交通系统的核心技术之一就是适用于交通领域的短程通信系统，在各种交通 专用短程通信系统中，IEEE 802. Ilp标准以其优越的性能得到重视。
[0003] IEEE 802.Ilp协议的帧结构，长短前导码都与IEEE 802.Ila相同。图1为IEEE 802.1Ip采用的帧结构示意图（IEEE 802.1Ip帧结构与IEEE 802.1Ia相同，就是数据符号时 间是IEEE 802.1 Ia协议规定的2倍），其中前10个符号（symbo 1)是短前导码，用于粗同步，而 后面两个符号是长前导码，用于信道估计和细频偏估计，GI2是保护时隙。基于IEEE 802. Ila的无线局域网正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简 称OFDM)系统的现有接收机结构如图2所示，这种接收机结构是梳状导频OFDM系统应用最广 泛的接收机结构，其导频结构如图3所示。这种接收机包括:同步估计模块10、相位跟踪模块 11、均衡模块12和解调制、解交织与信道解码模块13。其中，同步估计模块10,利用短前导码 进行粗同步，一般采用Schmidl&Cox方法，利用重复的短前导码进行自相关，实现粗同步，之 后将长前导码和后续数据符号变换到频域，采用长前导码进行第一次信道估计和频偏估 计，一般采用LS(最小二乘法)准则的信道估计;相位跟踪模块11，利用数据符号中的导频进 行相位跟踪，修正信道估计值;均衡模块12采用频域均衡方法，计算发送的数据符号;解调 制、解交织与信道解码模块13对均衡模块得到的发送数据，进行解调制，解交织和信道解 码，完成整个数据的接收过程。
[0004] 上述接收机结构，主要适用于室内或者移动速度较慢的情景。但在高速移动的环 境下，由于多普勒频移和信道快速时间选择性衰落导致OFDM系统的通信质量大幅度下降， 上述接收机结构对于高速移动的双选信道是不适用的。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种梳状导频OFDM系统接收机，以使在高速移动环境下也能够适用。
[0006] 本发明提供的一种梳状导频OFDM系统接收机，包括：
[0007] 设置模块，用于预设迭代循环次数阈值及循环次数计数初值；
[0008] 同步模块，用于采用短前导码实现粗同步，长前导码实现细同步和频偏估计；
[0009] 估计模块，用于同步位置确定之后，采用提取的每个数据符号中的导频进行基扩 展模型的系数估计之后计算时域相应数据符号的信道估计值；
[0010] 均衡模块，用于利用接收的频域数据符号和信道估计的结果，进行频域均衡；
[0011] 解调制、解交织与信道解码模块，用于对频域均衡后数据进行对应调制模式的解 调制，对解调制后的数据符号进行解交织，以及对解交织后的数据进行解码；
[0012] 判断模块，用于更新循环次数计数，并判断迭代循环次数是否达到预设的迭代循 环次数阈值，如果没有达到预设的迭代循环次数阈值就利用解码的数据进行新一轮信道估 计；如果达到预设的迭代循环次数阈值，则进一步判断迭代循环前后算法是否收敛，若收 敛，则完成数据接收过程，否则调整同步位置后，再次进行信道估计。
[0013] 在一实施例中，上述接收机中，导频配置是等间隔的，且导频数目为数据符号载波 数目的1/8~1/4。
[0014] 在一实施例中，所述判断模块还用于判断循环次数是否等于预设的循环次数计数 初值;上述接收机还包括：
[0015] 干扰消除模块，用于在判断模块确定循环次数不等于预设的循环次数计数初值 时，对每个数据符号中的导频数据进行载波间干扰消除，之后再使估计模块采用基扩展模 型的信道估计算法，并计算每个数据符号的信道估计值。
[0016] 在一实施例中，所述设置模块还用于预设均方差阈值，则所述判断模块确定迭代 循环前后算法是否收敛具体是通过判断迭代循环前后两次的数据之间的均方差是否小于 预设的均方差阈值。
[0017] 在一实施例中，估计模块执行的系数估计采用基扩展模型结合LMMSE准则的估计 方法。
[0018] 其中，所述基扩展模型为复指数基函数、多项式基函数或椭球基函数。
[0019] 本发明通过估计模块根据提取的每个数据符号中的导频进行相应基扩展模型的 系数估计之后再计算时域相应数据符号的信道估计值，采用基扩展模型的信道估计算法， 充分利用数据符号中的导频，对每个数据符号进行信道估计，这样来对抗快速时间和频率 的双选择性衰落，因此信道估计比较准确。
【附图说明】
[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0021] 图1为IEEE 802. Ilp采用的帧结构示意图；
[0022]图2为现有OFDM系统接收机结构示意图；
[0023]图3为现有OFDM系统的导频结构示意图；
[0024]图4为本发明实施例一提供的一种梳状导频OFDM系统接收机结构示意图；
[0025] 图5为图4实施例中接收机采用的导频结构示意图；
[0026] 图6为图4实施例中接收机采用的信道估计方法的流程图；
[0027]图7为本发明实施例二提供的一种梳状导频OFDM系统接收机结构示意图；
[0028] 图8为信道衰落符合
分布的不同接收机信道估计的仿真结果示意图；
[0029] 图9为信道衰落符合
分布的不同接收机信道估计的仿真结果示意图。
【具体实施方式】
[0030] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附 图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明 一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有 作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031] 为使本发明的技术方案更加清楚，以下结合附图对本发明的实施例进行详细说 明。
[0032] 图4为本发明实施例一提供的一种梳状导频OFDM系统接收机结构示意图，图5为图 4实施例中接收机采用的导频结构示意图，图6为图4实施例中接收机采用的信道估计方法 的流程图。本实施例中的接收机，包括:设置模块100、同步模块110、估计模块120、均衡模块 130、解调制、解交织与信道解码模块140和判断模块150。其中，设置模块100,用于预设迭代 循环次数阈值及循环次数计数初值；同步模块110,用于采用短前导码实现粗同步，长前导 码实现细同步和频偏估计;估计模块120,用于同步位置确定之后，采用提取的每个数据符 号中的导频进行基扩展模型的系数估计之后计算时域相应数据符号的信道估计值;均衡模 块130,用于利用接收的频域数据符号和信道估计的结果，进行频域均衡;解调制、解交织与 信道解码模块140，用于对频域均衡后数据进行对应调制模式的解调制，对解调制的数据符 号进行解交织，以及对解交织后的数据进行解码;判断模块150，用于更新循环次数计数，并 判断迭代循环次数是否达到预设的迭代循环次数阈值，如果没有达到预设的迭代循环次数 阈值就利用解码的数据进行新一轮信道估计；如果达到预设的迭代循环次数阈值，则进一 步判断迭代循环前后算法是否收敛，若收敛，则完成数据接收过程，否则调整同步位置后， 再次进行信道估计。
[0033]现有技术中，无线OFDM系统接收机结构采用短前导码进行粗同步，长前导码做信 道估计和细同步，每个数据包只做一次信道估计，后面的数据符号中的导频只做相位跟踪， 对信道估计的结果进行微调。相比之下，本发明实施例中，估计模块120在同步模块110确定 同步位置之后，提取的每个数据符号中的导频进行相应基扩展模型的系数估计之后再计算 时域相应数据符号的信道估计值，采用基扩展模型的信道估计算法，充分利用数据符号中 的导频，对每个数据符号进行信道估计，这样来对抗快速时间和频率的双选择性衰落，因此 信道估计比较准确。其中系数估计采用基扩展模型结合线性最小均方差（linear minimum mean-square error，简称LMMSE)准则下的估计方法，基扩展模型可以为复指数基函数、多 项式基函数或椭球基函数。在本实施例中采用的是复指数基函数。
[0034]其中，基扩展模型用Q+1个正交基来拟合信道，时域信道冲激响应可以写成公式 (1)的形式。
[0036]上式中，Bn, q表示基函数，hB (q，1)表示基函数的系数。为了获得整个OFDM符号范围 内的信道，需要获得所有点的信道冲激响应h(n，1)，如果多径的数目为L，OFDM的子载波数 为N，则未知量个数是NxL。而采用基扩展模型，如果正交基个数为Q+1，则未知量的个数下降 至lJ(Q+l)xL个。因此只要通过合理设计，满足(Q+l)xLSN，信道矩阵就是可解的。通常Q的取 值比较小，比如2,4,而N-般取值较大，比如取值512,1024,因此(Q+l)xL可以远小于N，用基 扩展模型可以极大地减小了信道待估计参数的个数。
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