专利名称：基于物理层Mesh模式联合前导和导频的信道均衡方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及
的信道均衡方法及系统。
种基于物理层Mesh模式联合前导和导频
背景技术：
在诸多的宽带无线通信技术中，Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing(OFDM)无疑是最具有应用前景的技术之一。在信道的衰落特性中， 对宽带无线移动业务影响最大的是多径衰落和多普勒频移。而OF匿不但可以通过插入循 环前缀(CP)的方法，有效地抑止多径带来的符号间干扰，还可以通过对信道时变特性的合 理估计，灵活地设计系统的符号长度，减轻信道时变特性对系统性能的影响。由于OF匿的 这些技术特点，避免了在接收机中采用复杂的时域均衡器和自适应跟踪算法。并且，通过使 用快速傅立叶变换(FFT)，可以保证在相对简单的系统硬件结构下，提供可靠、稳定的通信 质量。正是因为这些优势，OFDM技术已经被各种无线通信标准所广泛采用。
虽然系统结构可以消除符号间干扰，OFmi系统仍然需要精确的信道信息来进行信 道均衡，从而完全补偿多径衰落。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物理层Mesh模式联合前导和导频的信道均衡方 法及系统。基于本发明，可以获取相对精确信道信息对信道进行均衡，以提高无线系统的性 能。 本发明一种基于物理层Mesh模式联合前导和导频的信道均衡方法，包括如下步 骤前导信道估计获取步骤，提取接收的数据帧的第一个OF匿符号，获取接收的前导序列； 依据所述接收前导序列，计算前导信道估计；相位估计获取步骤，提取接收的数据帧中的数 据符号，确定所述数据符号导频位置处的复数元素，获取接收的数据符号导频序列；依据所 述接收的数据符号导频序列，计算相位估计；信道估计补偿值计算步骤，将所述前导信号估 计的幅度与所述相位估计值的相位的联合起来，确定信道估计补偿值，以补偿后续的OFDM 符号数据。 上述信道均衡方法，优选所述前导信道估计获取步骤中，依据所述接收前导序列， 计算前导信道估计具体为依据所述接收的前导序列和本地前导序列按照LS方法确定所 述前导信道估计。 上述信道均衡方法，优选所述相位估计获取步骤中，依据所述接收数据符号导频 序列，计算相位估计包括 相位估计步骤，依据所述接收数据符号导频序列，计算所述相位估计，并将所述相 位插值至一个OFDM符号长度，获取插值后的相位估计值。 上述信道均衡方法，优选所述信道估计补偿值计算步骤中，依据H_est = |H_estimate—preamble I *ej*Phase_est获取所述信道估计补偿值； 其中，H_est为信道估计补偿值，H_estimate_preamble为所述前导信道估计，|H_ estimate—preamble I为所述前导信道估计的幅值；Phase_est为所述插值后的相位估计值。 另一方面，本发明还提供了一种基于物理层Mesh模式联合前导和导频的信道均 衡系统，包括前导信道估计获取模块，用于提取接收数据帧的第一个OF匿符号，获取接收 的前导序列；依据所述接收前导序列，计算前导信道估计；相位估计获取模块，用于提取所 述接收数据帧中的数据符号，确定所述数据符号导频位置处的复数元素，获取接收数据符 号导频序列；依据所述接收的数据符号导频序列，计算相位估计；信道估计补偿值计算模 块，用于将所述前导信号估计的幅度与所述相位估计值的相位的联合起来，确定信道估计 补偿值，以补偿后续的OF匿符号数据。 上述信道均衡系统，优选所述幅度补偿因子获取模块中，依据所述接收前导序列， 计算前导信道估计具体为依据所述接收的前导序列和本地前导序列按照LS(最小平方 差)方法确定所述前导信道估计。 上述信道均衡系统，优选所述相位估计获取模块中，依据所述接收数据符号导频
序列，计算相位估计包括相位估计单元，用于依据所述接收数据符号导频序列，计算所述
相位估计，并将所述相位插值至一个OFDM符号长度，获取插值后的相位估计值。 上述信道均衡系统，优选所述信道估计补偿值计算模块中，依据H_est = |H_
estimate—preamble I *ej*Phase_est获取所述信道估计补偿值； 其中，H_est为信道估计补偿值，H_estimate_preamble为所述前导信道估计，|H_ estimate—preamble I为所述前导信道估计的幅值；Phase_est为所述插值后的相位估计值。 本发明在OF匿调制过程中插入的前导及导频，利用前导幅度的稳定性以及导频 相位的准确性，使用前导的幅度加上导频的相位来估计下一部分OF匿符号的相位偏移，以 较为精确的信道信息对信道进行均衡，提高了无线通信系统的整体性能。
图1为本发明基于物理层导频的信道均衡方法实施例的步骤流程图； 参照图2，图2为发明基于物理层导频的信道均衡方法实施例中的信号处理示意
图； 图3为IEEE 802. 16e物理层帧结构图；
图4为OF匿数据符号导频位置图；
图5为接收机结构框图； 图6为本发明基于物理层导频的信道均衡系统实施例的结构示意图。
具体实施例方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。 参照图1，图1为本发明基于物理层导频的信道均衡方法实施例的步骤流程图。包括如下步骤 前导信道估计获取步骤110，提取接收的数据帧的第一个0F匿符号，获取接收前 导序列；依据所述接收的前导序列，计算前导信道估计。 相位估计获取步骤120，提取所述接收的数据帧中的数据符号，确定所述数据符号 导频位置处的复数元素，获取接收数据符号导频序列；依据所述接收的数据符号导频序列， 计算相位估计。 信道估计补偿值计算步骤130，将所述前导信号估计的幅度与所述相位估计值的 相位的联合起来，确定信道估计补偿值，以补偿后续的OFDM符号数据。 参照图2，图2为发明基于物理层导频的信道均衡方法实施例中的信号处理示意 图。对接收的数据帧分别进行导频提取和前导提取后，基于导频提取，生成相位估计；基于 前导提取，生成前导信道估计。依据生成的相位估计与前导信道估计，对接收到的数据进行 补偿。 本实施例充分利用OF匿调制过程中插入的前导及导频的估计值，利用前导幅度 的稳定性以及导频相位的准确性，使用前导的幅度加上导频的相位来估计下一部分OF匿 符号的相位偏移，从而起到优化OFDM系统的作用。 上述实施例中，依据无线信道的传输特性，将信道对信号作用的影响分为幅度影 响和相位影响，分别将前导的幅度影响估计和导频的相位影响估计作用于数据OF匿符号 进行均衡。幅度影响由LS算法的结果得出，相位影响也利用相似的处理方法。
下面结合图3至图5，对上述实施例做进一步的说明。其中，图3为IEEE 802. 16e 物理层帧结构图，从图中可以看到，IEEE802. 16e物理层的帧结构分为l个前导、4个数据符 号、以及1个保护符号，导频均插在数据符号之中。图4为OFmi数据符号导频位置图，图中 a为数据，b为数据中插入的导频，c为O频。图5为接收机结构框图，通过图5可以看出， 接收机分为同步模块、OFDM解调模块、均衡模块、数据解调模块以及同步模块五个部分，本 专利所提出的信道估计思是在均衡模块中得以实现的。 步骤(1)，初始化。按照IEEE 802. 16e设帧结构频域前导序列为H—preamble，由
201点复数序列构成，数据符号导频为lpilot，8点实数序列。经信道传输后，OF匿解调
输出端前导符号序列为H_preamble_receive，由200点复数序列构成，接收导频序列为H_
pilot_receive，8点的复数序列。接收到的数据为Data, 200点的复数序列。 步骤(2)，由接收前导符号序列与本地前导序列按照LS方法得到前导信道估计值
H_estimate_preamble 步骤(3)，生成相位补偿因子Phase—compensate—pilot和幅度补偿因子 Amplitude_compensate_preamble。其中相位补偿因子是由各个符号中的导频进行信道估 计后再进过插值至一个OFDM符号长度取其相位得到PhaSe_est，幅度补偿因子是由步骤二 的H_estimate_preamble取幅值得到。 步骤(4)，将前导信号估计值的幅度与每一段OFDM符号导频信号相位估计值的相 位联合起来，形成最终的信道估计补偿值H_est，并利用这一估计值补偿接下来的OF匿符 号。其中补偿式H—est: I H_estimate_preamble I *ej*Phase_est。 其中，H_est为信道估计补偿值，H_estimate_preamble为所述前导信道估计，|H_ estimate—preamble I为所述前导信道估计的幅值；Phase_est为所述插值后的相位估计。
参照图6，图6为本发明基于物理层导频的信道均衡系统实施例的结构示意图。包 括 前导信道估计获取模块62，用于提取接收的数据帧的第一个OFDM符号，获取接收 前导序列；依据所述接收的前导序列，计算前导信道估计。 相位估计获取模块64，用于提取所述接收的数据帧中的数据符号，确定所述数据 符号导频位置处的复数元素，获取接收的数据符号导频序列；依据所述接收数据符号导频 序列，计算相位估计。 信道估计补偿值计算模块66，用于将所述前导信号估计的幅度与所述相位估计值
的相位的联合起来，确定信道估计补偿值，以补偿后续的OF匿符号数据。 上述各个模块的工作原理与方法实施例中相类似，在此不再赘述，相关之处互相
参照即可。 以上对本发明所提供的一种基于物理层Mesh模式联合前导和导频的信道均衡方 法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐 述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的 一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所 述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
一种基于物理层Mesh模式联合前导和导频的信道均衡方法，其特征在于，包括如下步骤前导信道估计获取步骤，提取接收的数据帧的第一个OFDM符号，获取接收的前导序列；依据所述接收前导序列，计算前导信道估计；相位估计获取步骤，提取接收的数据帧中的数据符号，确定所述数据符号导频位置处的复数元素，获取接收的数据符号导频序列；依据所述接收的数据符号导频序列，计算相位估计；信道估计补偿值计算步骤，将所述前导信号估计的幅度与所述相位估计值的相位的联合起来，确定信道估计补偿值，以补偿后续的OFDM符号数据。
2. 根据权利要求1所述的信道均衡方法，其特征在于，所述前导信道估计获取步骤中，依据所述接收前导序列，计算前导信道估计具体为依据所述接收的前导序列和本地前导序列按照LS方法确定所述前导信道估计。
3. 根据权利要求2所述的信道均衡方法，其特征在于，所述相位估计获取步骤中，依据所述接收数据符号导频序列，计算相位估计包括相位估计步骤，依据所述接收数据符号导频序列，计算所述相位估计，并将所述相位插值至一个OFDM符号长度，获取插值后的相位估计值。
4. 根据权利要求3所述的信道均衡方法，其特征在于，所述信道估计补偿值计算步骤中，依据<formula>formula see original document page 2</formula>获取所述信道估计补偿值；其中，H_est为信道估计补偿值，H_estimate_preamble为所述前导信道估计，|H_estimate—preamble I为所述前导信道估计的幅值；Phase_est为所述插值后的相位估计值。
5. —种基于物理层Mesh模式联合前导和导频的信道均衡系统，其特征在于，包括前导信道估计获取模块，用于提取接收数据帧的第一个OF匿符号，获取接收的前导序列；依据所述接收前导序列，计算前导信道估计；相位估计获取模块，用于提取所述接收数据帧中的数据符号，确定所述数据符号导频位置处的复数元素，获取接收数据符号导频序列；依据所述接收的数据符号导频序列，计算相位估计；信道估计补偿值计算模块，用于将所述前导信号估计的幅度与所述相位估计值的相位的联合起来，确定信道估计补偿值，以补偿后续的OFDM符号数据。
6. 根据权利要求5所述的信道均衡系统，其特征在于，所述幅度补偿因子获取模块中，依据所述接收前导序列，计算前导信道估计具体为依据所述接收的前导序列和本地前导序列按照LS方法确定所述前导信道估计。
7. 根据权利要求6所述的信道均衡系统，其特征在于，所述相位估计获取模块中，依据所述接收数据符号导频序列，计算相位估计包括相位估计单元，用于依据所述接收数据符号导频序列，计算所述相位估计，并将所述相位插值至一个OFDM符号长度，获取插值后的相位估计值。
8. 根据权利要求7所述的信道均衡系统，其特征在于，所述信道估计补偿值计算模块中，依据H_est = I H_estimate_preamble I *ej*Phase-est 获取所述信道估计补偿值；其中，H_est为信道估计补偿值，H_estimate_preamble为所述前导信道估计，|H_ estimate—preamble I为所述前导信道估计的幅值；Phase_est为所述插值后的相位估计
全文摘要
本发明公开了一种基于物理层Mesh模式联合前导和导频的信道均衡方法及系统。该方法包括提取接收的数据帧的第一个OFDM符号，获取接收的前导序列；依据所述接收前导序列，计算前导信道估计；提取接收的数据帧中的数据符号，确定所述数据符号导频位置处的复数元素，获取接收的数据符号导频序列；依据所述接收的数据符号导频序列，计算相位估计；将所述前导信号估计的幅度与所述相位估计值的相位的联合起来，确定信道估计补偿值，以补偿后续的OFDM符号数据。本发明使用前导的幅度加上导频的相位确定补偿值，来估计下一部分OFDM符号的相位偏移，以较为精确的信道估计对信道进行均衡，提高了无线通信系统的整体性能。
文档编号H04L27/26GK101764643SQ20091024460
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者张学臻, 李旭 申请人:北京交通大学