專利名稱：改善mimo－ofdm系統(tǒng)中時域最小二乘信道估計性能的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)領域，尤其涉及一種改善MIMO-OFDM系統(tǒng)中時域最小二乘信道估計性能的方法。
背景技術(shù)：
隨著Internet(互聯(lián)網(wǎng))和移動通信技術(shù)的快速發(fā)展，高速的無線數(shù)據(jù)業(yè)務存在潛在的巨大需求。然而，在惡劣的無線信道環(huán)境中使用有限的頻譜資源來提供高速無線數(shù)據(jù)業(yè)務是很困難的。目前，MIMO(多輸入多輸出)和OFDM(正交頻分復用)技術(shù)被視為較佳的高速無線傳輸技術(shù)。
在收發(fā)兩端均安置多根天線的MIMO系統(tǒng)可以在不增加信號頻率帶寬的情況下成倍提高無線通信系統(tǒng)的容量和頻譜效率；而OFDM技術(shù)則具有對抗ISI(符號間干擾)的能力，同時可以提供很高的頻譜效率。因此兩種技術(shù)各自都已得到廣泛應用，其中OFDM系統(tǒng)已經(jīng)在xDSL(數(shù)字用戶環(huán)路)、DAB/DVB(數(shù)字音頻/視頻廣播)、無線局域網(wǎng)標準IEEE 802.11a和HIPERLAN/2、無線城域網(wǎng)標準IEEE 802.16中得到了應用；而貝爾實驗室提出的BLAST(貝爾實驗室的分層空時結(jié)構(gòu))系統(tǒng)、3G(第三代移動通信系統(tǒng))的主流標準WCDMA(寬帶碼分多址)已采用的STBC(空時分組碼)等則是MIMO系統(tǒng)應用的范例。
目前，將兩種技術(shù)結(jié)合起來的MIMO-OFDM系統(tǒng)成為了研究熱點，IEEE802.11n標準組正致力于制定基于MIMO-OFDM系統(tǒng)的高速無線局域網(wǎng)標準，而IEEE 802.20標準組則正致力于制定基于MIMO-OFDM系統(tǒng)的高速移動通信標準。MIMO-OFDM系統(tǒng)被認為是4G(第四代移動通信系統(tǒng))最有可能采用的技術(shù)。
為了保證MIMO-OFDM系統(tǒng)在無線信道環(huán)境中能夠具有良好的性能，必需對時變的多徑無線衰落信道進行估計?？梢哉J為，信道估計的準確程度決定了系統(tǒng)是否能夠提供優(yōu)良的無線傳輸質(zhì)量。即在MIMO-OFDM系統(tǒng)中，信道估計的質(zhì)量對MIMO-OFDM系統(tǒng)的性能起著關(guān)鍵作用。目前MIMO-OFDM系統(tǒng)中最實用的信道估計方法是時域LS(最小二乘)信道估計，而導頻符號的設計對時域LS信道估計的性能至關(guān)重要。
為了達到最佳的時域LS信道估計性能，目前已經(jīng)提出了兩種導頻符號設計方案。這兩種方案的思路是一樣的，即導頻符號采用恒模調(diào)制方式，在給定第一根發(fā)射天線所使用導頻符號的前提下，對其它發(fā)射天線的導頻符號相位進行設計，相應的導頻符號為Xi(t,k)=X1(t,k)·ej2πK(i-1)k·St;]]>其中，相位偏移因子分別可以為 其中 表示向下取整；或St＝L。
通過上述兩種方案可以獲得最優(yōu)的導頻符號，但是相位偏移因子的取值范圍受限，即只有兩種取值方法，因此，給實際應用過程中最優(yōu)導頻符號的獲取帶來不便。即系統(tǒng)參數(shù)的選取不夠靈活。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種改善MIMO-OFDM系統(tǒng)中時域最小二乘信道估計性能的方法，從而使得MIMO-OFDM系統(tǒng)中最優(yōu)導頻符號的獲取更為便利。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
本發(fā)明提供了一種改善MIMO-OFDM系統(tǒng)中時域最小二乘信道估計性能的方法，包括A、為多輸入多輸出正交頻分復用MIMO-OFDM系統(tǒng)的發(fā)射天線確定一組導頻符號，所述的一組導頻符號Xi(t，k)為Xi(t,k)=X1(t,k)·eJ2πK(i-1)k·St;]]>其中，t、k和i分別表示時間變量、頻率變量和發(fā)射天線序號變量，相位偏移因子St的取值包括 和St＝L，其中 表示向下取整；；所述的相位偏移因子的取值還包括介于L-1<St<K-L+1NT-1]]>之間的除 和St＝L之外的任意正整數(shù)，其中，K為OFDM的子載波數(shù)，NT為MIMO-OFDM系統(tǒng)的發(fā)射天線數(shù)量，L為無線信道的最大多徑時延對應的系統(tǒng)采樣點數(shù)；B、根據(jù)所述的一組導頻符號進行MIMO-OFDM系統(tǒng)中的時域最小二乘信道估計。
所述的相位偏移因子的取值范圍還可以為St+mK，其中，St為符合L-1<St<K-L+1NT-1]]>條件的任意正整數(shù)，m的取值為m＝±1，±2，L。
所述的步驟B包括根據(jù)所述的一組導頻符號采用時域最小二乘準則對MIMO-OFDM系統(tǒng)中的信道進行估計。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明是在現(xiàn)有的兩種技術(shù)方案基礎上提供了更多可以獲得最優(yōu)導頻符號的相位偏移因子，從而使得相位偏移因子的取值范圍不再受限于現(xiàn)有技術(shù)方案中的兩個具體值，即保證了相位偏移因子的取值更為靈活，因此，本發(fā)明的實現(xiàn)為實際應用過程中最優(yōu)導頻符號的獲取帶來極大的便利。


圖1為MIMO-OFDM系統(tǒng)的發(fā)射機示意圖；圖2為本發(fā)明給出的最優(yōu)導頻符號的相位偏移因子的取值范圍。
具體實施例方式
本發(fā)明所述的實現(xiàn)MIMO-OFDM系統(tǒng)中最佳的時域LS信道估計性能的方法中，主要是給出一組最優(yōu)的導頻符號，基于這一組最優(yōu)的導頻符號，MIMO-OFDM系統(tǒng)中的時域LS信道估計的性能可以達到最佳；而且，本發(fā)明中給出的是一組最優(yōu)導頻符號，即最優(yōu)導頻符號的相位偏移因子的取值范圍較寬，因此，相應的最優(yōu)導頻符號也就較易獲取。
為對本發(fā)明有進一步了解，下面將對本發(fā)明所述方法的具體實現(xiàn)方式做詳細說明。
本發(fā)明應用的MIMO-OFDM系統(tǒng)的發(fā)射機框圖如圖1所示，在圖1中，發(fā)射天線數(shù)量為NT，OFDM的子載波數(shù)為K，無線信道的最大多徑時延對應的系統(tǒng)采樣點數(shù)為L。
如果分別以t、k和i表示時間變量、頻率變量和發(fā)射天線序號變量，其中t＝1，2，L，k＝1，L，K，i＝1，L，NT。則基于上述t、k和i的參數(shù)含義，本發(fā)明中，第i根發(fā)射天線的第k個子載波在t時刻使用的導頻符號記為Xi(t，k)，且導頻符號均采用恒模調(diào)制，所謂恒模調(diào)制，即只對載波的相位進行調(diào)制，而保持調(diào)制后信號的幅度(即模值)恒定。
令X1(t，k)，k＝1，L，K是第一根發(fā)射天線使用的滿足若干優(yōu)良特性的導頻符號序列，那么令第i根發(fā)射天線使用的導頻符號序列為
Xi(t,k)=X1(t,k)·eJ2πK(i-1)k·St;]]>其中，St是相位偏移因子，取值為正整數(shù)；通過數(shù)學證明可知，在本發(fā)明中，若要達到時域LS信道估計的最佳性能，則要求所述的相位偏移因子的取值范圍為L-1<St<K-L+1NT-1;]]>考慮到St取值為正整數(shù)，所以應該滿足最小相位偏移因子min(St)＝L，最大相位偏移因子 其中， 表示向下取整，即最大相位偏移因子max(St)的取值為比 小的最大整數(shù)；本發(fā)明中，只要所述的相位偏移因子St的取值落在[min(St)max(St)]區(qū)間范圍內(nèi)，時域LS信道估計便可以達到最佳性能。從而可以得到一組最優(yōu)導頻符號，解決了現(xiàn)有技術(shù)所存在的獲取最優(yōu)導頻符號過程中相位偏移因子取值范圍受限的問題。
如圖2所示，本發(fā)明所述的方法中可以確定，除現(xiàn)有技術(shù)中確定的兩個相位偏移因子的具體值外，所有滿足L-1<St<K-L+1NT-1]]>條件的相位偏移因子同樣可以作為獲取最優(yōu)導頻符號的依據(jù)，即本發(fā)明中相位偏移因子的取值范圍如圖中的取值范圍X所示。
同時，由于相位偏移因子是作用在 的指數(shù)上，而 具有周期性且周期為K，因此，如果相位偏移因子St是最優(yōu)的，則相位偏移因子St+mK也就是最優(yōu)的，其中，m的取值范圍為m＝±1，±2，L，即m的取值為正負整數(shù)均可。也就是說，基于相位偏移因子St+mK同樣可以獲得MIMO-OFDM系統(tǒng)時域最小二乘信道估計所需要的最優(yōu)導頻符號。
因此，本發(fā)明中相位偏移因子的取值范圍較現(xiàn)有技術(shù)大大增加，因而使得導頻符號的獲取更為方便，從而可以有效改善系統(tǒng)中信道估計性能。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種改善MIMO-OFDM系統(tǒng)中時域最小二乘信道估計性能的方法，包括A、為多輸入多輸出正交頻分復用MIMO-OFDM系統(tǒng)的發(fā)射天線確定一組導頻符號，所述的一組導頻符號Xi(t，k)為Xi(t,k)=X1(t,k)·ej2πK(i-1)k·St;]]>其中，t、k和i分別表示時間變量、頻率變量和發(fā)射天線序號變量，相位偏移因子St的取值包括 和St＝L，其中 表示向下取整；B、根據(jù)所述的一組導頻符號進行MIMO-OFDM系統(tǒng)中的時域最小二乘信道估計；其特征在于，所述的相位偏移因子的取值還包括介于L-1<St<K-L+1NT-1]]>之間的除 和St＝L之外的任意正整數(shù)，其中，K為OFDM的子載波數(shù)，NT為MIMO-OFDM系統(tǒng)的發(fā)射天線數(shù)量，L為無線信道的最大多徑時延對應的系統(tǒng)采樣點數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善MIMO-OFDM系統(tǒng)中時域最小二乘信道估計性能的方法，其特征在于，所述的相位偏移因子的取值范圍還可以為St+mK，其中，St為符合L-1<St<K-L+1NT-1]]>條件的任意正整數(shù)，m的取值為m＝±1，±2，L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改善MIMO-OFDM系統(tǒng)中時域最小二乘信道估計性能的方法，其特征在于，所述的步驟B包括根據(jù)所述的一組導頻符號采用時域最小二乘準則對MIMO-OFDM系統(tǒng)中的信道進行估計。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改善MIMO－OFDM系統(tǒng)中時域最小二乘信道估計性能的方法。本發(fā)明包括首先，為多輸入多輸出正交頻分復用MIMO－OFDM系統(tǒng)的各個發(fā)射天線確定一組導頻符號，所述的一組導頻符號X
文檔編號H04L27/26GK1809039SQ20051000237
公開日2006年7月26日 申請日期2005年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月19日
發(fā)明者侯曉林, 趙學淵, 尹長川, 樂光新, 紀紅, 劉丹譜, 郝建軍, 羅濤 申請人:北京郵電大學