一种MIMO—OFDM系统的自适应信道估计方法

摘要

本发明公开了一种MIMO－OFDM系统信道估计的方法，它包括发送数据帧结构、信道估计。发送数据分为训练OFDM符号和数据传输OFDM符号；其中训练OFDM符号由训练导频符号和0符号组成，用于建立信道估计的初始参数；数据传输OFDM符号由参考导频符号和数据符号组成；信道估计算法采用自适应算法。本发明的方法具有较高的频谱效率，其接收机算法具有较低的运算复杂度。

主权项

1、一种新的自适应MIMO-OFDM信道估计方法，其特征在于它包含发端步骤和收端步骤：所述发端步骤按照步骤1和步骤2进行：步骤1：引入训练导频符号和参考导频符号以形成数据帧结构对任意发射天线，按照分帧方式传送数据，每帧包含N_t(N_t为正整数)个OFDM符号；帧内第一个OFDM符号为训练OFDM符号(n＝0，n表示OFDM符号序号)；帧内训练OFDM符号后N_t-1个OFDM符号为数据传输OFDM符号(n＝1，2，…，N_t-1)；按照下述方法插入训练导频符号和插入参考导频符号：插入训练导频符号：在训练OFDM符号中，对于第q(其中q＝1，2，…，M_T，M_T表示发射天线数，为正整数)发射天线，其第一个传送训练导频符号的子载波号为q-1，其后每隔D_f0个子载波插入一个训练导频符号；对该发射天线，在非训练导频符号子载波处，传送幅度为0的0符号；插入参考导频符号：在任意数据传输OFDM符号中，所有发射天线使用相同的子载波传送参考导频符号；对任意发射天线，传送第1个参考导频符号的子载波序号为k₀(0≤k₀＜D_f1，D_f1为正整数)，其后每隔D_f1个子载波插入一个参考导频符号；对任意发射天线，在非参考导频符号子载波处，传送空时编码输出的数据符号；(记其传送参考导频符号的子载波序号为k_p，其中p＝0，1，…，P-1，步骤2：按照步骤1形成的帧结构发送；所述收端步骤按照下述阶段1和阶段2进行：阶段1：在每帧的训练OFDM符号处估计信道，以获取本帧内用于数据传输期间自适应信道追踪的初始参数，按照A、B和C三个步骤顺次进行：步骤A：用最小二乘(即LS)估计获取当前信道所有训练导频符号子载波的频率响应的估计值；步骤B：对步骤A的结果，使用频域—>时域变换估计所有发射天线至所有接收天线间信道脉冲响应(记其信道脉冲响应中，第n个OFDM符号中第q发射天线至第i接收天线间第l条多径分量多径衰落系数的估计为其中0≤l≤N-1)；其中i＝1，2，…，M_R，M_R为接收天线数；步骤C：获取信道主多径分量延迟时间并提取主多径分量衰落系数：利用步骤B中计算结果，使用信道脉冲响应直接截短法或者主多径分量选择(STC)法，对任意发射天线q至任意接收天线i之间的信道，从其信道多径衰落系数中选择(为正整数)条主多径，存储其延迟时间(以采样周期为单位)为l_i，q，1，l_i，q，2，…，和相应路径的衰落系数其中 $\overrightarrow{l}=\mathrm{1,2},···,\overrightarrow{L};$阶段2：数据传输期间自适应信道追踪：对帧内的第n(n＝1，2，…，N_t-1)个数据传输OFDM符号，对其中任一接收天线i，使用如下信道估计方法(对所有接收天线重复下述步骤A、B和C)：步骤A：设置自适应信道跟踪算法初值：设置自适应信道估计初值为第n-1个OFDM符号信道估计的终值：其中：表示第n个OFDM符号内，经过p次迭代后，所有发射天线至接收天线i之间信道的估计结果，表示第n个OFDM符号中，经过P次迭代后，所有发射天线至接收天线i之间信道估计的最终的结果，其中步骤B：自适应信道跟踪：任意参考导频符号子载波均对应于自适应算法的一次迭代，对任意的p(0≤p≤P-1，P为参考导频符号个数)：自适应算法的参考信号为Y_i[n，k_p](第n个OFDM符号期间第i接收天线第p个参考导频子载波处的接收信号)，其中k_p为传送第p个参考导频符号的子载波序号；自适应算法的输入信号向量w_p[n]为： $w_p\left[n\right]={\left[w_{1,p}^T\right[n],w_{2,p}^T[n],···,w_{M_T,p}^T[n\left]\right]}^T----\left(4\right)$其中表示第n个数据传输OFDM内第q发射天线的第p个参考导频符号的值，接收端已知该值；自适应信道估计：可采用典型的自适应算法(包括LMS算法，RLS算法和QR-RLS算法中的任何一种)调整在当前数据传输OFDM符号内，迭代共进行P次(P为每个OFDM符号中参考导频符号的个数)，得到作为本OFDM符号内的时域信道估计的结果，即步骤C：利用步骤B自适应信道估计的结果估计所有信道子载波频率响应按照(2)和(3)式组合的次序，拆分得到所有发射天线至接收天线i间的信道各主要多径分量的估计；记第q发射天线至第i接收天线间主多径分量的估计值为使用傅立叶变换(或者FFT)后得到第n个OFDM符号期间第q发射天线至第i接收天线间信道第k子载波频域信道估计。