专利名称：一种高速移动环境下的信道估计方法
技术领域：
本发明涉及无线移动通信领域，特别涉及其中的信道估计方法。
背景技术：
随着世界各地高速铁路的大力建设，无线移动通信技术在高速移动环境下(120 公里/小时，350公里/小时或者更高)的正常通信是急需解决的问题，其中适用于此高速移动环境下的高精度信道估计方法是亟待解决的难点。为了提高无线移动通信系统的传输速率和频谱利用率，用户会被分配无线移动通信系统帧信号内所有子载波中一定数量的子载波用以通信。目前不同移动速度环境下信道估计方法的研究主要集中在基于导频子载波的信道估计方法，该方法首先利用导频符号中分配给用户的导频子载波得到导频符号中分配给用户的导频子载波位置处的信道估计值，然后分别进行频率域和时间域方向的内插信道估计，从而得到导频符号中和数据符号中分配给用户的所有子载波位置处的信道估计值。无线移动通信系统的典型帧信号如
图1和图2所示，图1称为星状导频图案的帧信号，图2称为块状导频图案的帧信号，图1和图2中一列表示一个符号，如一个正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)符号，一个符号由若干个子载波组成，黑色小方块表示导频子载波，白色小方块表示数据子载波，图1和图2中含有导频子载波的符号称为导频符号，所有子载波都是数据子载波的符号称为数据符号。记时间域d处待估计数据符号第k个数据子载波位置处信道估计值i^@)，k =Nu, s, Nu,s+1, . . .，Nu, ε对应的M个导频符号位置处的信道估计值在时间域的位置为Pi， i = 1,2..., M，令这M个导频符号第k个子载波位置处的信道估计值组成的列向量为 nk) = [Hpi{k) Hp2{k) ... ⑷]T，k = Nu,s，Nu,s+1，…，Nu,e，其中 Nu,s表示一个导频
符号或一个数据符号中分配给用户的子载波起始位置，Nu, e表示一个导频符号或一个数据符号中分配给用户的子载波结束位置，“ ，，表示“*”的估计值，“ []τ”表示“[]，，的转置运算。则时间域d处待估计数据符号第k个数据子载波位置处信道估计值应乂幻,k = Nu, s’ Nu,s+1，... , Nu, e可由内插得出，令该时间域内插系数为^:d，&为一大小为IXM的行
向量，则时间域d处待估计数据符号第k个数据子载波位置处信道估计值(幻=CdP^)，
k = Nu,s，Nu,s+l，...，Nu,e。现有的高速移动环境下信道估计方法主要使用基于最小二乘(LS，least squares)的方法估计出导频符号中分配给用户的导频子载波位置处的信道估计值(或对该信道估计值进行进一步的各种变换域滤波处理)，然后进行频率域方向的内插信道估计， 得到导频符号中分配给用户的所有子载波位置处的信道估计值，最后进行时间域方向的内插信道估计，从而估计出数据符号中分配给用户的所有子载波位置处的信道估计值。这种方法的缺点是(1)该方法假设无线信道在一个符号周期内是静止不变的，但在高速移动环境下无线信道快速变化，无线信道在一个符号周期内是静止不变的假设不再成立，从而
4导致基于LS的方法在导频符号中分配给用户的导频子载波位置处的信道估计精度下降； (2)由于基于LS的方法在导频符号中分配给用户的导频子载波位置处的信道估计精度下降，从而导致频率域方向的内插信道估计所得到的导频符号中分配给用户的数据子载波位置处的信道估计精度下降，进而导致高速移动环境下导频符号中分配给用户的所有子载波位置处的信道估计精度下降；C3)由于导频符号中分配给用户的所有子载波位置处的信道估计精度下降，最后导致高速移动环境下时间域方向的内插信道估计所得到的数据符号中分配给用户的所有子载波位置处的信道估计精度下降。
发明内容
本发明的目的是为了解决高速移动环境下现有信道估计方法估计精度低的问题， 提出了一种具有高估计精度的高速移动环境下的信道估计方法。为了实现上述目的，本发明的具体方案是一种高速移动环境下的信道估计方法， 包括如下步骤步骤1，无线移动通信系统发送端发送星状导频图案或块状导频图案的帧信号；步骤2，无线移动通信系统接收端接收到帧信号后提取帧信号内导频符号中导频子载波位置处的数据进行基于基扩展模型的信道估计，得到待估计数据符号位置处的信道估计值对应的导频符号位置处的信道估计值组成的列向量；步骤3，计算得到待估计数据符号位置处的信道估计值对应的导频符号位置处基于基扩展模型的信道估计方法所对应的最优时间域内插系数；步骤4，将步骤2得到的列向量与步骤3得到的最优时间域内插系数相乘得到待估计数据符号位置处的信道估计值。这里，步骤2所述的基于基扩展模型的信道估计利用以下公式得到时间域d处待估计数据符号第k个数据子载波位置处的信道估计值应乂幻对应的时间域M个导频符号第 k个子载波位置处的信道估计值(k)
权利要求
1.一种高速移动环境下的信道估计方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1，无线移动通信系统发送端发送星状导频图案或块状导频图案的帧信号； 步骤2，无线移动通信系统接收端接收到帧信号后提取帧信号内导频符号中导频子载波位置处的数据进行基于基扩展模型的信道估计，得到待估计数据符号位置处的信道估计值对应的导频符号位置处的信道估计值组成的列向量；步骤3，计算得到待估计数据符号位置处的信道估计值对应的导频符号位置处基于基扩展模型的信道估计方法所对应的最优时间域内插系数；步骤4，将步骤2得到的列向量与步骤3得到的最优时间域内插系数相乘得到待估计数据符号位置处的信道估计值。
2.根据权利要求1所述的高速移动环境下的信道估计方法，其特征在于，步骤2中所述的基于基扩展模型的信道估计利用以下公式得到时间域d处待估计数据符号第k个数据子载波位置处的信道估计值对应的时间域M个导频符号第k个子载波位置处的信道估计值^^ (幻 其中，幻表示时间域d处待估计数据符号第k个数据子载波位置处的信道估计值对应的时间域位置Pi处导频符号第k个子载波位置处的信道估计值，Ilqa(Pi)表示时间域位置Pi处导频符号对应于无线信道第1条径的第q个基扩展模型系数，知(凡琍用时间域位置Pi处导频符号中导频子载波位置处的数据估计获得，“ ，，表示“*”的估计值，L表示无线信道的归一化多径时延数，N表示所有的子载波个数，Q表示所使用的基扩展模型系数的个数，Q = 2r,r= 1,2,...,G表示基扩展模型所采用的过采样系数，G彡1且为实数，Nu, s 表示一个导频符号或一个数据符号中分配给用户的子载波起始位置，Nu, e表示一个导频符号或一个数据符号中分配给用户的子载波结束位置，(Nu』-Nu,s+1) < N，M表示待估计数据符号位置处的信道估计值对应的时间域导频符号位置处的信道估计值个数，η表示圆周率，_/+ = λΓΤ，“ Σ ”表示求和运算。进而得到时间域d处待估计数据符号第k个数据子载波位置处的信道估计值对应的时间域M个导频符号第k个子载波位置处的信道估计值 (幻组成的列向量乡 = (幻 Hpi(U)…i^M(A;)]r，k = Nu,s，Nu,s+l，...，Nu,e，“[]T”表示“ □”的转置运算。
3.根据权利要求1所述的高速移动环境下的信道估计方法，其特征在于，步骤3中所述的待估计数据符号位置处的信道估计值对应的导频符号位置处基于基扩展模型的信道估计方法所对应的最优时间域内插系数按照以下公式计算出
4.根据权利要求1至3所述的任一高速移动环境下的信道估计方法，其特征在于，步骤1中所述帧信号内的导频子载波在导频符号中等间隔均勻分布，导频子载波在导频符号 中的插入周期Tf满足
全文摘要
本发明公开了一种高速移动环境下的信道估计方法，该方法利用基于基扩展模型的信道估计方法得到导频符号位置处的信道估计值，然后计算导频符号位置处基于基扩展模型的信道估计方法所对应的最优时间域内插系数，最后使用得到的导频符号位置处的信道估计值和得到的最优时间域内插系数相乘得到数据符号位置处的信道估计值。本发明利用导频符号位置处准确的信道估计值和根据计算得到的最优时间域内插系数相结合从而能够准确的估计出高速移动环境下数据符号位置处的信道估计值，使得在高速移动环境下的信道估计精度比现有的信道估计方法明显提高。本发明适用于对使用星状导频图案或块状导频图案帧信号的无线移动通信系统在高速移动环境下进行信道估计。
文档编号H04L25/02GK102185803SQ201110093779
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月14日 优先权日2011年4月14日
发明者李少谦, 钟科, 雷霞 申请人:电子科技大学