一种电力无线通信的信道估计方法及系统与流程

本发明涉及信道估计，特别是涉及一种电力无线通信的信道估计方法及系统。

背景技术：

1、随着ofdm技术的发展，无线通信的速率得到了很大的提升。但ofdm系统需要进行精确的信道估计以及准确的定时才能获得良好的性能。而差分相位调制信号(differential phase-shift keying,dpsk)可以让ofdm系统省去信道估计的过程，但这种方式会限制每个ofdm符号的传输比特数量，同时也会带来噪声放大，引起snr至少3db的损失。因此为了获得更高的传输速率，在ofdm系统中进行信道估计是必不可少的。

2、在现代通信系统中，相干解调占据着重要的地位，而信道估计则是相干解调的前提。为了进行信道估计，需要在发送的数据中插入特定的参考信号，且发送端和接收端预先明确知道参考信号的位置以及内容。传统的信道估计方法包括dft插值、贝塞尔函数拟合等，通常需要预先知道信道的部分统计信息，这种方法有一定的局限性，无法做到自适应，实际通信环境中信道特性可能非常复杂且不断变化，很难通过简单的统计模型来准确描述。例如，信道的最大时延是决定信道冲击响应和纯噪声区分门限值的关键因素。然而，对于一个移动通信系统而言，信道会随着时间和环境而发生变化，这就意味着信道的最大时延是一个变化的值。因此信道的最大传输时延在实际环境中不容易进行估计。如果信道的最大传输时延估计不准确，那么信道估计的性能就会大打折扣。此外由于单个ofdm符号中的参考信号数量有限，噪声方差的估计精度也会受到影响，从而影响信道估计的性能。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种提升信道估计的准确度，且无需知道信道的先验信息的电力无线通信的信道估计方法及系统。

2、技术方案：为实现上述目的，本发明所述的一种电力无线通信的信道估计方法，包括以下步骤：

3、s1：原始信息比特经过数字调制后得到ofdm符号，在ofdm符号中插入np个参考信号，参考信号在频域上呈现等间隔排列；

4、s2：采用最小均方误差估计算法对接收机接收到的参考信号进行信道估计；

5、s3：对接收到的所有参考信号的信道估计进行合并，对合并后结果做离散傅里叶逆变换idft转换到时域，获得信道的时域冲击响应将以矩阵的形式排列

6、s4：计算时域冲击响应的噪声方差，并根据噪声方差移除信道时域冲击响应上的纯噪声项，获得移除纯噪声项后的时域冲击响应

7、s5：对移除噪声后的时域冲击响应进行补零，得到补零后的时域冲击响应

8、s6：采用n点快速傅立叶变换fft将时域冲击响应转换到频域，得到原始信息比特位置对应的信道

9、步骤2所述的参考信号为：每个ofdm符号有n个子载波，其中有np个子载波作为参考信息以进行信道估计，在发送和接收端的时间和频率完全同步的情况下，接收机接收到的信号在第m个ofdm符号上第n个参考信号表示为：

10、yp[n,m]＝hp[n,m]xp[n,m]+wp[n,m],

11、其中，0≤n≤np-1,0≤m≤m-1；m表示一个子帧内ofdm符号个数；xp[n,m]表示第m个ofdm符号上第n个导频子载波发送的参考信号，且满足hp[n,m]表示第m个ofdm符号上第n个参考信号对应的信道；wp[n,m]表示第m个ofdm符号上第n个参考信号对应的高斯白噪声，其分布服从cn(0,σ2)。

12、步骤2所述参考信号的信道估计表示为：

13、

14、其中，的分布服从cn(0,σ2)。

15、步骤3所述信道时域冲击响应表示为：

16、

17、其中，0≤i≤npm-1，0≤n≤np-1,0≤m≤m-1；m表示一个子帧内ofdm符号个数；

18、为的第m列，表示为

19、

20、步骤3所述将表示以矩阵的形式来排列，表示为：

21、

22、其中为矩阵的第v列。

23、步骤4所述噪声方差表示为：

24、

25、其中为信道时域冲击响应的噪声能量，其中为矩阵的第v列。

26、步骤4所述移除纯噪声项后的信道时域冲击响应表示为：

27、

28、其中0≤n≤np-1,0≤m≤m-1；m表示一个子帧内ofdm符号个数，表示噪声方差。

29、步骤5所述补零后的信道时域冲击响应表示为：

30、

31、其中m表示一个子帧内ofdm符号个数。

32、步骤6所示原始信息比特位置对应的信道表示为

33、

34、本发明所述的一种电力无线通信的信道估计系统，包括以下模块：

35、参考信号插入模块：原始信息比特经过数字调制后得到ofdm符号，在ofdm符号中插入np个参考信息，参考信号在频域上呈现等间隔排列；

36、参考信号信道估计模块：采用最小均方误差估计算法对接收机接收到的参考信号进行信道估计；

37、时域变换模块：对接收到的所有参考信号的信道估计进行合并，对合并后结果做离散傅里叶逆变换idft转换到时域，获得信道的时域冲击响应将以矩阵的形式排列

38、噪声去除模块：计算时域冲击响应的噪声方差，并根据噪声方差移除信道时域冲击响应上的纯噪声项，获得移除纯噪声项后的时域冲击响应

39、补零模块：对移除噪声后的时域冲击响应进行补零，得到补零后的时域冲击响应

40、频域变换模块：采用n点快速傅立叶变换fft将时域冲击响应转换到频域，得到原始信息比特位置对应的信道

41、有益效果：本发明具有如下优点：1、本发明提出的信道估计方法及系统利用电力设备的物理位置相对固定，其对应的信道特性也相对稳定的特定，并通过将多个ofdm符号的信道响应联合起来进行fft运算，降低信道估计的不确定性，提升信道估计的准确度，且无需知道信道的先验信息；

42、2、本发明提出的信道估计方法及系统增加了用于估计噪声方差的参考信号数量，并利用所有ofdm符号上的参考信号进行噪声方差的估计，大大提高了噪声方差的估计精度。

技术特征：

1.一种电力无线通信的信道估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的电力无线通信的信道估计方法，其特征在于，步骤2所述的参考信号为：每个ofdm符号有n个子载波，其中有np个子载波作为参考信息以进行信道估计，在发送和接收端的时间和频率完全同步的情况下，接收机接收到的信号在第m个ofdm符号上第n个参考信号表示为：

3.根据权利要求2所述的电力无线通信的信道估计方法，其特征在于，步骤2所述参考信号的信道估计表示为：

4.根据权利要求1所述的电力无线通信的信道估计方法，其特征在于，步骤3所述信道时域冲击响应表示为：

5.根据权利要求1所述的电力无线通信的信道估计方法，其特征在于，步骤3所述将表示以矩阵的形式来排列，表示为：

6.根据权利要求1所述的电力无线通信的信道估计方法，其特征在于，步骤4所述噪声方差表示为：

7.根据权利要求1所述的电力无线通信的信道估计方法，其特征在于，步骤4所述移除纯噪声项后的信道时域冲击响应表示为：

8.根据权利要求1所述的电力无线通信的信道估计方法，其特征在于，步骤5所述补零后的信道时域冲击响应表示为：

9.根据权利要求1和8所述的电力无线通信的信道估计方法，其特征在于，步骤6所示原始信息比特位置对应的信道表示为

10.一种电力无线通信的信道估计系统，其特征在于，包括以下模块：

技术总结
本发明公开了一种电力无线通信的信道估计方法，包括原始信息比特经过数字调制后得到OFDM符号，在OFDM符号中插入参考信号，采用最小均方误差估计算法对接收机接收到的参考信号进行信道估计；对所有参考信号的信道估计进行合并，对合并后结果做IDFT转换到时域，获得信道的时域冲击响应；计算噪声方差，并根据噪声方差移除信道时域冲击响应上的纯噪声项，并进行补零；采用N点快速傅立叶变换FFT将补零后的时域冲击响应转换到频域，得到原始信息比特位置对应的信道。本发明解决了现有技术中信道估计方法包括DFT插值、贝塞尔函数拟合等，通常需要预先知道信道的部分统计信息，无法做到自适应的问题。

技术研发人员：刘锐,金燊,龚亮亮,纪雨彤,李乐天,于然,陈昌安,邢宁哲,曾强,申昉,朱骥,韩旭东,赵阳,冯禹清
受保护的技术使用者：国网电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11