专利名称：一种用于ofdm/oqam系统中的导频序列结构及其构造方法
技术领域：
本发明属于OFDM/OQAM系统中的信道估计技术，特别涉及信道估计技术中导频信 号的结构设计。
背景技术：
众所周知，在现有的通信技术中，基于交错正交幅度调制方法的正交频分多址技术 (OFDM/offsetQAM，简称OFDM/OQAM)以其很高的频谱利用率、良好的时频聚焦特性， 成为未来移动多媒体通信的主要候选技术之一。
OFDM/OQAM系统的发送信号s")的数学表达式为
M-l
柳-i;2X"g(卜"。广",羅。' "、
gm,Jg(卜肌。)广V2歸。(
其中"加,"是第"个发射符号的第m个子载波上，v。和t。代表OFDM/OQAM系统子载
波间隔和发送信号时间间隔，g(0表示成形滤波器函数。相比于传统的正交频分复用技术， OFDM/OQAM系统仅仅在实数域满足严格的正交条件，如下所示
=3 ,5 . (2)
假定OFDM/OQAM信号经历了一个多径衰落信道，信道脉冲冲击响应为，高斯白 噪声"。(0， OFDM/OQAM系统接收信号的数学表达式为
少(O =柳*力)+ "o 0) = f雄,- + "o (0 (3)
当接收端收到发送信号，并对其进行匹配滤波操作后，接收信号:K0表示为
《"m,n+Re( 2]"々'〈"lg"〉^U + "。") 其中Z^ = |^("^2;^°(—T)&，而&{ S "々,〈g一 Ig"〉/U代表了所有的符号间干扰和子载波干扰，W。")是匹配滤波后的噪声。
当"细是导频序列(专门为了估计信道而设计的己知序列)的第m个子载波时，则 OFDM/OQAM系统基于导频序列的信道估计的数学表达式为
其中-"。(0,-^表示了 OFDM/OQAM系统经过信道和匹配滤波器后，
叠加在导频参考信号上的高斯噪声。从上面的信道估计的数学表达式中可见导频信号的结 构关系到信道估计算法实现的难易程度以及可实现性。
目前几乎所有的导频序列结构的设计都是针对基于复数域正交条件的正交频分复用系 统的，但是对于实数域正交条件的OFDM/OQAM系统而言，多径衰落信道的复数特性会 破坏OFDM/OQAM系统正交特性，使导频参考信号引入符号间干扰和子载波间干扰，及 公式5中的{ Z "M,，n.〈g^lg"》部分不能为零.。因此传统正交频分复用系统中的信道
估计的导频信号结构不再适用于OFDM/OQAM系统，需要为OFDM/OQAM设计新的导频 信号结构。
在文献(C. Lele, P. Siohan, R. Legouable. Preamble-based channel estimation techniques for OFDM/OQAM over the powerline, IEEE International Symposium on Power Line Communications and Its Applications, Pisa， Italy, 2007, :59-64 )中提出了 一禾中针对 OFDM/OQAM系统的导频信号结构，该导频信号结构为首先在导频参考信号两端添加全 0保护符号，用于消除符号间干扰；然后设每相临两个符号组成一对，每对符号中的两个 符号是相同的，即所有的奇数对符号相同，所有的偶数对符号也相同，但奇数对和偶数对 符号是相反的，数学表达为a4 +1=fl4 +2=l，a4 +3="4 +4=-l。这种设计的目的和好处是使
公式5中的{ Z am,， ,〈gm， |gmV〉}部分达到了最大值，从而降低高斯白噪声对
OFDM/OQAM系统的影响。
但是事实上，OFDM/OQAM系统中的符号间干扰和子载波间干扰才是影响系统性能的 主要因素，因此提高导频信号性能的关键在于如何消除符号间干扰和子载波间干扰因素。 此外，针对现有的基于导频信号的信道估计方法，接收端需要预先知道发送端成形滤波器的模糊函数〈^,,|^. 〉特性，然后计算出公式5中的(S "^,〈g^lg^.》，进而利用
导频参考信号估计出无线信道衰落特性，因此现有的基于导频序列设计方法的信道估计方 法复杂度太高。更为重要的是，对于具有自适应特性的OFDM/OQAM系统而言，发送端 可以通过多径时变信道的不同散射特性选择具有不同的时频聚焦性的成型滤波器，而模糊
函数〈g" 1&.， .〉也会随之变化，从而增加了公式5在自适应OFDM/OQAM系统中的计算
复杂度，因此现有的OFDM/OQAM系统导频信号设计方法存在一定的局限性。
发明内容
本发明针对现有OFDM/OQAM系统信道估计的问题提供一种新的导频设计结构以及 方法。通过合理的导频信号设计消除掉导频参考信号中的符号间干扰和子载波间干扰部分， 即背景技术中所述的公式5中的{ Z "^.〈^lg"》近似为零。
本发明提出的OFDM/OQAM系统导频序列的结构为导频信号序列由前段、中段和 后段三段组成，其中前段和后段都是全零(是保护序列部分)，中段是导频信号结构的主 体部分，所述的主体部分的每位符号&是从极性符号中选取(取值为l或-l)，主体部分 中所有的偶数位符号相同，所有的奇数位符号也相同，偶数位符号与奇数位符号可以相同 也可以相反。
构造方法为
步骤1:将导频参考信号的主体序列部分(c^2a3.』 )的奇数序号的符号 U,,^,^,..^^,)全部相同，且取值为1或-1 (a, =a3 =ar.. = fl2w+1 =±1 )，
再将偶数序号中各位符号("Q，"2, ，...，"2m)全部相同，且取值为1或-1 ("。="2="4... = ^=±1)，但是，偶数序号符号与奇数序号符号之间可以
相同也可以相反；
步骤2:在步骤1所形成的主体序列部分的两端添加全0，每端0的个数等于是子载波 数。
发明实质和效果
本发明结合OFDM/OQAM系统正交条件，在导频参考信号两端是全0保护的符号的 前提下，使公式(4)中代表符号间和子载波间千扰部分(J] ~.，。.〈^, 1&.， 〉}中的符号
间干扰部分近似等于0，干扰部分中的剩余干扰项仅剩下子载波间干扰，可近似表示为R" S "岭'〈g,lg"〉HJ老(Z "m>A〈gm,"lgOT' 〉)} (6)
子载波间干扰
通过分析〈g^lg.〉发现，该函数具有以子载波附'为中心的奇对称性质，艮P:
、om，" i o附， z
因此，如果设定每一个导频参考中子载波相邻符号相同即^^—^-^^+^，则代表干
扰部分的近似为零即{ Z &,， ,〈^ |gmV〉} 0。因此估计信道的的计算式可以简化为
综合以上分析，本发明的实质和效果是在导频参考信道两侧添加全0保护符号的前 提下首先消除了符号间干扰，然后通过交错设计思想，使奇数序号和偶数序号分别具有相 同的符号，从而消除导频参考信号中的子载波间干扰，因此上述的导频信号序列的结构能 够消除多径信道引入的符号间干扰和子载波间干扰。最为重要的是，通过本发明的导频信 号设计方法，接收端信道估计过程中不需要成形滤波器的模糊函数特性，因此接收端避免
了信号处理中的复杂计算，极大的降低了 OFDM/OQAM系统的硬件实施难度和系统成本。
本发明特别适用于自适应OFDM/OQAM系统和高速FDM/OQAM系统。
具体实施例方式
实施例一
导频序列中主体序列部分的所有偶数位符号全部为1 (或全部为-l)，所有的奇数位符
号全部为-1 (或全部为1)。构造该序列的方法为 步骤l:将导频序列的主体序列部分中的奇数序号的各位符号全部置为1
(fll-A =A^.. = a2m+1 =1 )或-1 =a3 =a5 =a2w+1 =—1 )，当奇数序号中 各位符号为l (a1=a3=a5... = a2m+1=l)时，则将导频序列的主体序列部分中 的偶数序号的各位符号全部置为-l ( ="2=^v.. = fl2m=-1);当导频序列
的主体序列部分中的奇数序号的各位符号为-l " ="3 ="5... = "2m+1 =-1)时，
则将导频序列的主体序列部分中的偶数序号的各位符号的值全部置为1 (a0 =a2 =a4... = fl2m =1 )。步骤2:在主体序列部分的两侧各添加子载波个数全0保护符号。 实施例二
将导频序列的主体部分的所有符号全部为1或全部为-1。构造该序列的方法为 步骤l:将导频序列的主体部分的所有符号全部为1 (A二A-"3…-""-l)或-1
(a! = a2 = a3... = a" = -l)
步骤2: 在主体序列部分的两侧各添加子载波个数的全0保护符号。
权利要求
1、一种用于OFDM/OQAM系统中的导频序列结构，由前段、中段和后段三段组成，其中前段和后段都是全零，中段是导频信号结构的主体部分，主体部分的每位符号an是从的中取值为1或-1，其特征在于所述的主体部分中所有的偶数位相同，所有的奇数位符号也相同，偶数位符号与奇数位符号可以相同也可以相反。
2、 权利要求1导频序列的构造方法，其特征在于步骤l:将导频序列的主体序列部分中奇数序号的各位符号的值全部置为1或-1，当导频序列的主体序列部分的奇数序号各位符号为1时，则将导频序列的主体序列部分的偶数序号中各位 符号的值全部置为-l;当导频序列的主体序列部分的奇数序号各位符号为-1时，则将偶数 序号中各位符号的值全部置为1, 步骤2:在主体序列部分的两侧分别各添加子载波个数个全0保护符号。
3、 权利要求1导频序列的构造方法，其特征在于步骤1:将导频序列的主体部分的所有符号位全部为1或-l;步骤2:在主体序列部分的两侧分别各添加子载波个数个全0保护符号。
全文摘要
本发明提出一种用于OFDM/OQAM系统中的导频序列结构及其构造方法，在导频参考信道两侧添加全0保护符号的前提下，使序列主体部分的奇数序号和偶数序号分别具有相同的符号，这样在消除了符号间干扰的同时，又消除导频参考信号中的子载波间干扰。最为重要的是，通过本发明的导频信号设计方法，接收端信道估计过程中不需要成形滤波器的模糊函数特性，因此接收端避免了信号处理中的复杂计算，极大的降低了OFDM/OQAM系统的硬件实施难度和系统成本。本发明特别适用于自适应OFDM/OQAM系统和高速OFDM/OQAM系统。
文档编号H04L27/26GK101447967SQ20081014808
公开日2009年6月3日 申请日期2008年12月29日 优先权日2008年12月29日
发明者李少谦, 刚 武, 符初生, 苏 胡 申请人:电子科技大学