新型无线通信系统及其应对复杂山区地形优化通信方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种WiMAX无线通信系统及其OFDM调制技术的信道估计算法，特别涉 及新型无线通信系统及其应对复杂山区地形优化通信方法，属于电力信息化领域。
【背景技术】
[0002] 无线电波的传播特性与电波传播环境密切相关，这些环境包括地形地貌、人工建 筑、气象条件、电磁干扰等情况，以及移动台的移动速度与使用的频段。在蜂窝移动通信系 统中，接收机的接收功率随距离而减小的现象被认为是路径损耗。而多数移动通信系统工 作在城区，发射机和接收机之间无直接视距路径，而且高层建筑产生了强烈的绕射损耗。此 外，由于不同物体的多路径反射，经过不同长度路径的电波相互作用引起多径损耗，同时随 着发射机和接收机之间距离的不断增加而引起电波强度的衰落。如果接受天线在大于几十 米或几百米距离上移动的话，使接收信号中的尺度变化被称为阴影效应。
[0003] 由于移动通信环境具有复杂性与多样性，电波在传播时将产生三种不同类型的效 应：
[0004] 1)阴影效应：它是由地形结构引起的传播损耗，表现为慢衰落，或称为长期衰落。
[0005] 2)多径效应：它是由于移动体周围的局部散射体引起的多径传播，使到达接收机 输入端的信号相互叠加，其合成的信号幅度表现为快速起伏变化，即快衰落，或称为短期衰 落。
[0006] 3)多普勒效应：它是由于移动体的运动速度和方向会使接收的信号产生多普勒 频移，在多径条件下，便形成多普勒频谱扩展，对信号形成随机跳调频的多普勒效应。
[0007] 一个无线通信系统质量的好坏，在很大程度上取决于无线信道传输质量的好坏。 无线通信靠的是无线电波的传播，由于山区山高林密，地形复杂，有高山阻挡，无线电波传 播环境复杂，在传播时既可能有直射波，也可能产生大量的反射波、折射波、散射波和绕射 波等，将引起较大的传输损耗以及传输信号的随机衰落，使信号衰落起伏大，场强分布不均 匀，甚至出现信号盲区。为了减小无线电波传播损耗，保证无线通信的质量，确保无线电 波发射的业务覆盖服务区和电波传播的可靠程度，在山区无线电波频段一般采用甚高频 (VHF)，但因受频谱资源限制，也采用超高频（UHF)的低频段。同时，因传播环境不断变化， 电磁波在无线信道中传播会存在多种传播机制，这使得接收端信号的幅度、频率和相位等 均可能处于一种不断变化、极不稳定的状态之中。
【发明内容】
[0008] 为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种新型无线通信系统及其 应对复杂山区地形优化通信方法，本发明所提供的新型无线通信系统及其应对复杂山区地 形优化通信方法不仅能够实现在复杂山区地形中的有效数据传输，而且传输速率较高，此 外，还能更好地跟踪无线信道的变化从而提高接收机性能
[0009] 本发明技术方案一如下：
[0010] 一种新型无线通信系统，包括发射机模块、信道估计模块和接收机模块；
[0011] 所述发射机模块与所述信道估计模块连接，用于发射OFDM数据和训练序列，
[0012] 所述信道估计模块与所述接收机模块连接，用于接收发射机模块发射的信号，
[0013] 所述信道估计模块采用广义平稳非相关散射瑞利衰落（WideSenseStationary UncorrelatedScattering,wssus)信道，不同时延的所述信道冲激响应表示为：
【主权项】
1. 一种新型无线通信系统，其特征在于： 包括发射机模块、信道估计模块和接收机模块； 所述发射机模块与所述信道估计模块连接，用于发射OFDM数据和训练序列， 所述信道估计模块与所述接收机模块连接，用于接收发射机模块发射的信号； 所述信道估计模块采用广义平稳非相关散射瑞利衰落（Wide Sense Stationary Uncorrelated Scattering, wssus)信道，不同时延的所述信道冲激响应表示为：
其中，W (η)为离散时间第η时刻第i条传播路径的脉冲响应，其相关函数为：
其中皮是每一径的平均功率，·)为第一类零阶Bessel函数，4是最大多普勒频 移，Ts是一个OFDM符号的周期，δ (·)是单位冲击函数，（· Γ表示取共轭运算。
2. 根据权利要求1所述的新型无线通信系统，其特征在于： 所述OFDM数据和训练序列同时发送。
3. 根据权利要求1所述的新型无线通信系统，其特征在于： 所述OFDM数据和训练序列都具有单位功率。
4. 一种用于权利要求2所述的新型无线通信系统的应对复杂山区地形优化通信方法， 其特征在于：所述数据传输方法包括以下依序进行的步骤： 1)所述发射机模块同时发射OFDM数据和训练序列 数据b (k)，k = 0, 1，2,…，N-I经过串并转换后b (bQ，h…，V1)，b为一个OFDM信号 内承载的数据，其中，b(k)是映射到OFDM信号第k个子载波上的数据信息，·为训练 序列的频域采样，训练序列的时域采样值为IcUf=，所述数据符号bk和训练序列z k都具有 单位功率，把数据bk和训练序列Zk乘以不同的系数α和P，分别控制发射信号中数据符 号和训练序列两部分的发射功率，且满足α2+ρ2= 1，数据符号和训练序列进行IDFT之后 得到的信号分别为<和Cn，它们的数学表达式为：
把< 和Cn相加后得到发送信号X η，并添加循环前缀通过射频部分发射出去，发送信号 的Xn数学表达式为： 兵干：Ak= a bk+P Zk
2) 对叠加训练序列的OFDM信号信道通过所述信道估计模块进行信道的频域响应估计 所述信道的频域响应估计Fk可以表示为：
发送数据的估计可以表示为：
3) 所述接收机模块接收信号 由于循环前缀的作用，接收信号去掉循环前缀后可表示为x(n)与信道冲激响应的圆 周卷积，用表示去掉循环前缀后的接收信号r (η)，则r (η)可表示为：
(?\表示求模（modulo)运算，wn表示加性复高斯白噪声采样，所述噪声采的双边功率 谱密度为Ntl，去掉循环前缀并对信号进行DFT后，第k个子载波上承载的信号为：
IlXk +Ik+Wk,0<k<N-\ C 2-23) Hk表示信道增益，Ik表示由于信道的时变性而产生的ICI，Wk对应于信道中高斯白噪声 的贡献。
【专利摘要】本发明涉及一种WiMAX无线通信系统及其OFDM调制技术的信道估计算法，特别涉及新型无线通信系统及其应对复杂山区地形优化通信方法，属于电力信息化领域。一种新型无线通信系统，包括发射机模块、信道估计模块和接收机模块；所述发射机模块与所述信道估计模块连接，用于发射OFDM数据和训练序列，所述信道估计模块与所述接收机模块连接，用于接收发射机模块发射的信号。本发明所提供的新型无线通信系统及其应对复杂山区地形优化通信方法不仅能够实现在复杂山区地形中的有效数据传输，而且传输速率较高，此外，还能更好地跟踪无线信道的变化从而提高接收机性能。
【IPC分类】H04L27-26, H04L25-02
【公开号】CN104660542
【申请号】CN201410825912
【发明人】施明泰, 周亮, 郑学明, 梁懿
【申请人】国家电网公司, 国网福建省电力有限公司, 国网电力科学研究院, 国网信通亿力科技有限责任公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月25日