正交频分复用移动通信系统中的信道估计方法

摘要

正交频分复用移动通信系统中时频最优的信道估计方法包括以下步骤：步骤一，在发送端构造时域、频域二维导频数据结构；步骤二，在接收端获取导频符号处信道参数的最小二乘估计；步骤三，将上述导频符号处信道参数在二维离散余弦变换域进行单点滤波，并通过扩展的二维逆离散余弦变换获取所有数据符号处的信道参数。本发明克服了现有OFDM信道估计方法在系统存在保护带以及终端高速移动时性能恶化的问题，能以较低的复杂度实现逼近最优的估计性能。

主权项

1.一种正交频分复用移动通信系统中的信道估计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、在发送端构造时域、频域二维导频数据结构，在频率方向放置L_F个间隔为D_f的导频符号，在时间方向放置的L_T个间隔为D_t的导频符号，频率方向的导频符号由长度为L_F的Zadoff-Chu序列构成，时间方向的导频符号是频率方向导频符号的重复；步骤二、在接收端，按如下公式获取导频符号处信道参数的最小二乘估计：${\hat{H}}_p=\mathrm{diag}{\left\{X_p\right\}}^H{Y}_p$其中，X_p是由所有导频符号组成的向量，Y_p是由所有接收导频符号组成的向量，是由所有导频符号处的频域信道参数的最小二乘估计值所组成的向量，diag{X_p}表示主对角元为X_p的对角阵，上标(·)^H表示矩阵的共轭转置运算；步骤三、在接收端，对步骤二中得到的导频符号处的信道参数进行二维离散余弦变换，得到信号d，即$d=(C_{L_T}^{\mathrm{II}}\otimes C_{L_F}^{\mathrm{II}}){\hat{H}}_p$其中：表示矩阵的Kronecker乘积，和分别是长度为L_T和L_F的第II类离散余弦变换矩阵，其定义式为：${\left[C_{L_T}^{\mathrm{II}}\right]}_{k,l}={\kappa }_k\cos \frac{\mathrm{\pi k}(l+0.5)}{L_T}$${\left[C_{L_F}^{\mathrm{II}}\right]}_{k,l}={\mu }_k\cos \frac{\mathrm{\pi k}(l+0.5)}{L_F}$其中：${\kappa }_k=\left\{\begin{array}{cc}1/\sqrt{L_T},& k=0,\\ \sqrt{2}/\sqrt{L_T},& k\ne 0.\end{array}\right.,$${\mu }_k=\left\{\begin{array}{cc}1/\sqrt{L_F},& k=0,\\ \sqrt{2}/\sqrt{L_F},& k\ne 0.\end{array}\right.;$步骤四、在接收端，按如下公式对步骤三得到的信号d进行单点滤波：$\tilde{d}=\mathrm{\Gamma d}$其中，是单点滤波后的信号，Γ是一个对角阵，其第i个主对角元素为E{|d_i|²}-σ_z²，d_i表示d的第i个元素，E{·}表示期望运算，σ_z²是噪声方差；步骤五、在接收端，对步骤四中得到的信号进行扩展的二维逆离散余弦变换，获取所有数据符号处的信道参数，即$\hat{H}={({\underset{‾}{C}}_{L_T}^{\mathrm{II}}\otimes {\underset{‾}{C}}_{L_F}^{\mathrm{II}})}^T\tilde{d}$其中和都是扩展的第II类离散余弦变换矩阵。的定义式为：${\left[{\underset{‾}{C}}_{L_T}^{\mathrm{II}}\right]}_{k,l}={\kappa }_k\cos \frac{\mathrm{\pi k}(l/D_t+0.5)}{L_T}$其中：0≤k≤_LT-1，0≤l≤N-1。的定义式为：${\left[{\underset{‾}{C}}_{L_F}^{\mathrm{II}}\right]}_{k,l}={\mu }_k=\cos \frac{\mathrm{\pi k}(l/D_f+0.5)}{L_F}$其中：0≤k≤L_F-1，0≤l≤K-1。