一種mb-ofdm uwb系統(tǒng)的信道估計方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及UWB系統(tǒng)的信道估計領(lǐng)域，具體來說，涉及一種MB-OFDM UffB系統(tǒng)的低復(fù)雜度的信道估計方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]超寬帶(UWB)技術(shù)是一種具有大帶寬容量、低發(fā)送功率的無線通信技術(shù)，可滿足下一代高速無線個域網(wǎng)(WPAN)設(shè)備同時對高數(shù)據(jù)速率和低功耗的需求。UWB目前的主流實現(xiàn)方案有兩個:基于脈沖無線電的直接擴(kuò)頻超寬帶(DS-UWB)方案和基于正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)的多帶正交頻分復(fù)用(MB-OFDM)方案。憑借良好的抗多徑性能及頻譜利用靈活等優(yōu)點，MB-OFDM方案比DS-UWB方案更適用于需高速率傳輸?shù)膽?yīng)用場景。
[0003]跟其他無線通信系統(tǒng)一樣，MB-OFDM UffB也會受到無線信道多徑衰落的嚴(yán)重影響。如果不對信道的作用進(jìn)行估計并補償，會嚴(yán)重降低系統(tǒng)性能。由于MB-OFDM UWB系統(tǒng)本身獨特的一些特性，如極大的帶寬，對功耗敏感等，MB-OFDM UffB系統(tǒng)對信道估計的實現(xiàn)在某些方面有格外嚴(yán)格的要求。主要有:
1、低計算復(fù)雜度要求。相比于W1-Fi等能實現(xiàn)高速通信的傳統(tǒng)無線通信技術(shù)，MB-OFDMUffB技術(shù)的一個主要優(yōu)勢是其能以低功耗的方式支持高數(shù)據(jù)速率通信。因此，低功耗的短距離高速傳輸是MB-OFDM UffB系統(tǒng)的主要應(yīng)用場景。同時，MB-OFDM UWB系統(tǒng)采用多個子頻帶并行傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，信道估計時需針對每個子頻帶分別進(jìn)行一次信道估計，這導(dǎo)致信道估計的計算復(fù)雜度比一般系統(tǒng)明顯更高。因此MB-OFDM UffB系統(tǒng)要求信道估計方法只能以低計算復(fù)雜度的方式實現(xiàn)。
[0004]2、高抗噪性能。為了避免對傳統(tǒng)窄帶系統(tǒng)造成干擾，MB-OFDM UffB系統(tǒng)的輻射譜密度非常低，導(dǎo)致接收到的數(shù)據(jù)往往具有較低的信噪比(SNR)。因此，MB-OFDM UWB系統(tǒng)中的信道估計方法需具有很好的抗噪性能。
[0005]目前針對多MB-OFDM UWB系統(tǒng)的信道估計方法主要有兩類。一類是基于最小二乘估計準(zhǔn)則(LS)的信道估計方法，一類是基于最小均方誤差估計準(zhǔn)則(MMSE)的估計方法?；贚S的估計方法具有低復(fù)雜度的優(yōu)點，但無法消除噪聲的干擾，抗噪性能低，不適合低SNR的應(yīng)用環(huán)境?；贛MSE的信道估計方法雖然具有估計準(zhǔn)確度高的優(yōu)點，但計算復(fù)雜度過尚O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，基于MB-OFDM UffB系統(tǒng)的信道估計需同時具有低計算復(fù)雜度及高抗噪聲性能的特點，本發(fā)明提出一種具有低計算復(fù)雜度、高抗噪性能的MB-OFDMUffB系統(tǒng)的信道估計方法。
[0007]本發(fā)明還提出一種具有低計算復(fù)雜度、高抗噪性能的MB-OFDM UffB系統(tǒng)的信道估計系統(tǒng)。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為: 一種MB-OFDM UffB系統(tǒng)的信道估計方法，包括:
51.根據(jù)MB-OFDMUffB系統(tǒng)使用的時頻碼確定信道估計輔助符號的特性參數(shù)，根據(jù)SNR設(shè)定加權(quán)值；
52.對IFFT后的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行抗噪平滑處理，具體是獲取信道估計輔助符號的特性參數(shù)，然后將所有信道估計輔助符號上對應(yīng)于相同子載波上的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行求和取平均，并作為該子載波上的頻域數(shù)據(jù)輸出，所述頻域數(shù)據(jù)，是指接收到的OFDM數(shù)據(jù)符號在IFFT變換后取得的各子載波上的數(shù)據(jù)；
53.基于平滑處理后的數(shù)據(jù)估計出各子載波上的信道頻率響應(yīng)，得到估計結(jié)果；
54.對估計結(jié)果進(jìn)行平滑處理，具體是根據(jù)步驟SI設(shè)定的加權(quán)值對當(dāng)前正進(jìn)行平滑處理的子載波本身的信道頻率響應(yīng)及兩個相鄰子載波上的信道頻率響應(yīng)分別進(jìn)行加權(quán)，然后求和并將求和結(jié)果作為最終的信道估計結(jié)果。
[0009]優(yōu)選的，所述步驟SI確定信道估計輔助符號的特性參數(shù)，其中信道估計輔助符號是指MB-OFDM UffB系統(tǒng)中每個數(shù)據(jù)幀的幀頭中的6個用于輔助信道估計的輔助符號；特性參數(shù)是指每個子頻帶上可用于信道估計的輔助符號數(shù)量和相鄰輔助符號之間的間隔。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟SI中根據(jù)SNR設(shè)定加權(quán)值的方式為:仿真尋找各SNR環(huán)境下的最佳結(jié)果，然后根據(jù)MB-OFDM UWB系統(tǒng)的SNR設(shè)置加權(quán)值。
[0011]優(yōu)選的，所述步驟S3采用LS算法對信道進(jìn)行估計。
[0012]一種MB-OFDM UWB系統(tǒng)的信道估計系統(tǒng)，包括輔助符號參數(shù)設(shè)置模塊，接收數(shù)據(jù)平滑模塊，信道估計模塊，加權(quán)值設(shè)置模塊和估計結(jié)果平滑模塊五部分；
輔助符號參數(shù)設(shè)置模塊:根據(jù)MB-OFDM UWB系統(tǒng)使用的時頻碼確定信道估計輔助符號的特性參數(shù)；
加權(quán)值設(shè)置模塊:根據(jù)SNR設(shè)定加權(quán)值；
接收數(shù)據(jù)平滑模塊:對IFFT后的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行抗噪平滑處理，具體是獲取信道估計輔助符號的特性參數(shù)，然后將所有信道估計輔助符號上對應(yīng)于相同子載波上的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行求和取平均，并作為該子載波上的頻域數(shù)據(jù)輸出，所述頻域數(shù)據(jù)，是指接收到的OFDM數(shù)據(jù)符號在IFFT變換后取得的各子載波上的數(shù)據(jù)；
信道估計模塊:基于接收數(shù)據(jù)平滑模塊的輸出數(shù)據(jù)，估計各子載波上的信道頻率響應(yīng)；
估計結(jié)果平滑模塊:對估計結(jié)果進(jìn)行平滑處理，具體是根據(jù)步驟SI設(shè)定的加權(quán)值對當(dāng)前正進(jìn)行平滑處理的子載波本身的信道頻率響應(yīng)及兩個相鄰子載波上的信道頻率響應(yīng)分別進(jìn)行加權(quán)，然后求和并將求和結(jié)果作為最終的信道估計結(jié)果。
[0013]接收數(shù)據(jù)平滑模塊，在信道估計之前執(zhí)行，用于降低接收數(shù)據(jù)中的噪聲成分。其針對經(jīng)過IFFT變換后的信道估計輔助符號的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑，抑制頻域數(shù)據(jù)中的噪聲成分。其實現(xiàn)基礎(chǔ)在于MB-OFDM UWB系統(tǒng)中每個子頻帶上可收到多個完全相同的信道估計輔助符號。MB-OFDM UWB系統(tǒng)中的噪聲屬于均值為零的高斯噪聲。接收數(shù)據(jù)平滑模塊利用多個重復(fù)的信道估計輔助符號，以線性求平均的方式，抵消接收數(shù)據(jù)中的噪聲成分。
[0014]所述信道估計模塊，用于實現(xiàn)信道估計。其輸入為經(jīng)接收數(shù)據(jù)平滑模塊處理后的頻域數(shù)據(jù)，估計結(jié)果為各子載波上的頻率響應(yīng)。其估計某個子載波上頻率響應(yīng)的方法為:將接收數(shù)據(jù)平滑模塊處理后得到的該子載波上的頻域數(shù)據(jù)與信道估計輔助符號中該子載波上的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行共軛乘，并將共軛乘結(jié)果估計為該子載波上的信道頻率響應(yīng)。
[0015]所述估計結(jié)果平滑模塊，在信道估計模塊完成估計之后執(zhí)行，用于對信道估計結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的去噪聲平滑處理。其輸入為信道估計模塊估計出的各子載波上的信道頻率響應(yīng)。MB-OFDM UffB系統(tǒng)中子載波的帶寬占信道總帶寬的比例小，相鄰子載波之間具有較強(qiáng)的相關(guān)性。估計結(jié)果平滑模塊利用相鄰子載波之間的相關(guān)性，對各子載波上的信道估計結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的平滑處理。其將每個子載波上的信道估計結(jié)果及該子載波的兩邊相鄰的子載波上的信道估計結(jié)果都進(jìn)行加權(quán)處理，之后對這些加權(quán)結(jié)果求和，并以求和的結(jié)果作為最終的當(dāng)前子載波的信道頻率響應(yīng)。
[0016]優(yōu)選的，所述輔助符號參數(shù)設(shè)置模塊確定信道估計輔助符號的特性參數(shù)，其中信道估計輔助符號是指MB-OFDM UffB系統(tǒng)中每個數(shù)據(jù)幀的幀頭中的6個用于輔助信道估計的輔助符號；特性參數(shù)是指每個子頻帶上可用于信道估計的輔助符號數(shù)量和相鄰輔助符號之間的間隔。
[0017]優(yōu)選的，所述加權(quán)值設(shè)置模塊根據(jù)SNR設(shè)定加權(quán)值的方式為:仿真尋找各SNR環(huán)境下的最佳結(jié)果，然后根據(jù)MB-OFDM UWB系統(tǒng)的SNR設(shè)置加權(quán)值。
[0018]優(yōu)選的，所述信道估計模塊采用LS算法對信道進(jìn)行估計。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:在信道估計之前，先對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，降低接收數(shù)據(jù)中的噪聲成分，能夠抑制接收數(shù)據(jù)中的噪聲成分，以免信道估計模塊的信道估計結(jié)果過于失真；基于LS算法對信道進(jìn)行估計，其作用是以低的計算復(fù)雜度實現(xiàn)信道估計，而將噪聲抑制的功能交由其他功能模塊處理；利用MB-OFDM UffB系統(tǒng)相鄰子載波之間具有較強(qiáng)相關(guān)性的特點，對估計結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的平滑處理，以提高準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的整體框圖。
[0021]圖2是本發(fā)明的接收數(shù)據(jù)平滑模塊的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖3是