专利名称：一种用于四相调制系统的信道估计方法
技术领域：
本发明属于数字通信领域，具体涉及一种用于四相调制OFDM系统中的信道估计方法。
背景技术：
在正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)系统中，信道 估计的准确度直接影响频域信号的均衡效果，进而影响整个OFDM系统的性能。传统的 OFDM系统中的信道估计方法包括非盲信道估计方法和盲信道估计方法两种。非盲信道估 计方法通常釆用插入训练序列或者插入导频的方式来进行信道估计。这种方法增加了冗余 信息，降低了系统传输效率，但是可以实时跟踪信道变化。为了达到尽可能高的数据传输 效率，某些OFDM系统并没有发送专门用于信道估计的训练序列和导频，因此无法采用非 盲信道估计方法进行信道估计。盲信道估计方法主要包括基于判决反馈的估计方法，这种方法无需增加冗余信息，传 输效率高。 一种常用的盲信道估计方法是基于判决反馈的信道估计方法。该方法将判决后 的数据进行符号调制后反馈回信道估计器，信道估计器通过将接收数据和判决后的调制数 据之间的除法运算去除调制信息，从而得到信道响应估计结果。但是，这种方法由于需要 将数据进行判决，信道估计的准确度依赖于判决数据的正确性。当某个子载波长时间处于 深衰落或者长时间受到单频干扰的影响时，易出现错误传播现象，导致较大的信道估计误 差。发明内容本发明的目的是提出一种适用于时变特性不显著的信道条件下的用于四相调制 OFDM系统中的信道估计方法，其直接利用接收的四相调制信号分别估计信道响应的幅度 和相位，进而得到信道响应估计结果。本发明的信道估计方法的技术方案如下一种用于四相调制OFDM系统中的信道估计方法，其步骤包括a) 发送端，将二进制序列S,(m)进行四相调制，得到符号序列X,(";b) 将频域符号序列X,(A:)进行IFFT (Inverse Fast Fourier Transform,快速傅里叶逆变换)或IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform,离散傅里叶逆变换)，得到发送的时域序 列x,(n)，该时域序列、(")通过信道到达接收端，接收端接收到时域序列A("、c) 接收端，将接收到的时域序列A(")进行FFT (Fast Fourier Transformation,快速傅 里叶变换)或DFT (Discrete Fourier Transform,离散傅里叶变换)，得到接收的频域序列 ，；d) 计算频域序列i;("的幅度和相位，得到幅度序列4(A:)和相位序列p(A:)。该幅度 序列即为信道响应的幅度。e) 将相位序列p(/t)进行相位旋转，得到相位序列《()t)。f) 对相位序列g(A:)进行相位修正，得到修正后的相位序列。该相位序列^(A)即 为信道响应/Z的相位。进一步，上述步骤a)中，对二进制序列B,(w)进行四相调制的方法如下依次将序列5,(附)中每两个输入比特按照四相调制星座图映射为一个调制符号。其中， 星座图上的四个星座点的幅度相同，相邻星座点的相位相差;r/2，第一象限的星座点的相位为[o,i)之间的任意值。进一步，上述步骤e)中，对相位序列p(A:)进行相位旋转的方法如下对相位序列p(A:) 中的每个相位值依次进行乘4、模2;r和除4运算，从而得到相位序列《(A)。进一步，上述步骤f)中，对相位序列《("进行相位修正的方法如下设置门限r，从相位序列《(it)的第二个频点开始，依次进行如下判断(1) 计算该频点《(&)与前一个频点& (fc。 -1)的相位差=《(&)-《-l);(2) 若A&r，《(&)=《(。一吾；若A"-r，+ 否则，若丄 么|A0|<r，《(&)保持不变，频点序号加l,即&=^+1;(3) 重复步骤(1)和(2)，直到完成最后一个频点的相位修正。本发明的优点和技术效果在于1、 本发明直接利用接收的四相调制符号来进行 道估计，无需进行判决反馈，避 免错误判决对于信道估计精度的影响。2、 将信道响应的幅度和相位分开估计，其幅度由四相调制符号的幅度得到，其相位由相位旋转和相位修正过程得到。3、相位旋转和相位修正过程仅需移位、比较、相加运算，实现简单，复杂度低。
图l本发明提出的发射机结构框图；图2本发明提出的信道估计方法实施框图；图3本发明提出的四相调制星座图；图4 (a)为相位修正前的信道估计相位曲线；图4 (b)为相位修正后的信道估计相位曲线；图5 (a)为采用本发明给出的信道估计算法得到的信道估计的幅度曲线；图5 (b)为采用本发明给出的信道估计算法得到的信道估计的相位曲线。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明所述的适用于时变特性不显著的信道条件下的用于四 相调制系统的信道估计方法，但不构成对本发明的限制。如图1所示，本发明提出在发送端，对二进制序列^o^进行四相调制，得到频域符号序列Z,(先)。其中，四相调制星座图如图3所示，a表示第一象限的星座点的相位。然 后，将频域符号序列X,Ofc)进行IFFT或IDFT，得到发送的时域序列jc,(")。 图2给出了本发明提出的信道估计方法实施框图，具体描述如下1- -接收端，将接收到的时域序列K(")进行FFT或DFT，得到接收的频域序列i;("。2- 计算频域序列i;("的幅度和相位，得到幅度序列4^("和相位序列^0t)。该幅度 序列即为信道响应的幅度。3 将相位序列p(A:)进行相位旋转，得到相位序列《Ot)。其相位旋转方法如下对相 位序列p("中的每个相位值依次进行乘4、模2;r和除4运算，从而得到相位序列《("。4-对相位序列《(A:)进行相位修正，得到修正后的相位序列&(A:)。该相位序列&(A:) 即为信道响应/f的相位。其相位修正方法如下设置门限r，从相位序列《("的第二个 频点开始，依次进行如下判断(1)计算该频点《(&)与前一个频点《— 1)的相位差=《(&)-《-1)。(2) 若A"r， = y;若A"-r， = + [否则，若 |a^|<r，《(&)保持不变，频点序号加i，即a。-^+i。(3) 重复步骤(1)和(2)，直到完成最后一个频点的相位修正。下面列举个具体的实施例来说明本发明提出的信道估计方法。设OFDM系统的总子载 波数目为256，有效子载波数目为210。四相调制星座图中第一象限的星座点相位"取为0。 二进制序列A(w)到调制符号序列J^Ofc)的映射关系采用格雷编码映射，如下表所示。发送 端将《(A:)进行256点的IFFT，得到发送的时域序列;c,(")。该时域序列;c,(")通过高斯信 道到达接收端，接收端接收到时域序列》(")AO0A(w —l)，)，)00i10-j01j11-l接收端将时域序列;a")进行256点的FFT，选取210个有效子载波上的复数值作为频域序列K("。计算i;(w的幅度和相位得到幅度序列^^("和相位序列^(w。其中，幅度序列4/^)即为信道响应//的幅度。将相位序列p(^)中的每个相位值依次进行乘4、模2;r 和除4的相位旋转操作，得到相位序列《(fc)。例如，{伊(1)，伊(2)，...,<^(10)}={-1.8568, -1.8692， -1.8815, -1.8937， -0.3317, 1.2309, -1.9302, -0.3697, -1.9544, 1.1810}，经过相位旋转操作后， {《(1),《(2),...，《(10)} ={1.2848， 1.2724, 1.2601, 1.2479， 1.2391, 1.2309, 1.2113， 1.2011, 1.1872, 1.1810}。然后，对相位序列《("进行如下相位修正操作设置门限7^=2，从相位序列《("的4第二个频点开始，依次进行如下判断(1 )计算该频点《)与前一个频点《-1)的相位差=《(&)-《-1)。(2) 若A"r， = 若A"-r， = 否则，若|Ae|<r，《(A:。)保持不变，频点序号加l，即&=&+1。(3) 重复步骤(1)和(2)，直到完成最后一个频点的相位修正。图4所示分别为相位修正前、后的信道估计相位曲线(即相位序列《(W和&(ifc))。修正后的相位序列^("即为信道响应/Z的相位。可以看到，相位修正操作消除了相位曲线中的跳变点，使得相位曲线变得连续。图5所示为在高斯信道下，信噪比为31dB，采用 本发明给出的信道估计算法得到的信道估计的幅度曲线和相位曲线。考虑到系统中发端和 收端低通滤波器的影响，幅度和相位估计曲线与高斯信道的幅度和相位理论曲线近似一 致。尽管为说明目的公开了本发明的具体实施方法和附图，其目的在于帮助理解本发明的 内容并据以实施，但是本领域的技术人员可以理解在不脱离本发明及所附的权利要求的 精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。本发明不应局限于本说明书和附图所 公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
权利要求
1、一种用于四相调制OFDM系统中的信道估计方法，其步骤包括a)发送端，将二进制序列Bt(m)进行四相调制，得到频域符号序列Xi(k)；b)将频域符号序列Xi(k)进行快速傅里叶逆变换或离散傅里叶逆变换，得到发送的时域序列xt(n)，该时域序列xt(n)通过信道到达接收端，接收端接收到时域序列yr(n)；c)接收端将接收到的时域序列yr(n)进行快速傅里叶变换或离散傅里叶变换，得到接收的频域序列Yr(k)；d)计算频域序列Yr(k)的幅度和相位，得到幅度序列AH(k)和相位序列 id="icf0001" file="A2009100896140002C1.tif" wi="10" he="4" top= "92" left = "161" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>该幅度序列AH(k)即为信道响应H的幅度；e)将相位序列 id="icf0002" file="A2009100896140002C2.tif" wi="8" he="4" top= "111" left = "56" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>进行相位旋转，得到相位序列θH0(k)；f)对相位序列θH0(k)进行相位修正，得到修正后的相位序列θH(k)，该相位序列θH(k)即为信道响应H的相位。
2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，上述步骤a)中，依次将序列《(附)中每两个输入比特按照四相调制星座图映射为 一个调制符号。
3、 如权利要求2所述的方法，其特征在于，星座图上的四个星座点的幅度相同，相邻星座点的相位相差;r/2，第一象限的星座点的相位为[O，i)之间的任意值。
4、 如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，上述步骤e)中，对相位序列p(A:)中 的每个相位值依次进行乘4、模2;r和除4运算，从而得到相位序列《("。
5、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，上述步骤f)中，设置门限r，从相位序列《("的第二个频点开始，依次进行如下判断1) 计算该频点《(&)与前一个频点《(A。 -1)的相位差AP -1);2) 若Ae^r，若AP《-r，《(^)=《(^)+1;否则，若|A^|<r，《(&)保持不变，频点序号加l，即&=&+1;3) 重复步骤l)和2)，直到完成最后一个频点的相位修正。
全文摘要
本发明公开了一种用于四相调制系统的信道估计方法，属于数字通信领域。该方法包括发送端将二进制序列B<sub>t</sub>(m)进行四相调制，得到频域符号序列X<sub>t</sub>(k)，将符号序列X<sub>t</sub>(k)进行IFFT或IDFT，得到发送的时域序列x<sub>t</sub>(n)，接收端将接收到的时域序列y<sub>r</sub>(n)进行FFT或DFT，得到接收的频域序列Y<sub>r</sub>(k)，计算频域序列Y<sub>r</sub>(k)的幅度和相位，得到幅度序列A<sub>H</sub>(k)和相位序列(k)，该幅度序列A<sub>H</sub>(k)即为信道响应H的幅度，将相位序列(k)进行相位旋转，得到相位序列θ<sup>0</sup><sub>H</sub>(k)，对相位序列θ<sup>0</sup><sub>H</sub>(k)进行相位修正，得到修正后的相位序列θ<sub>H</sub>(k)，该相位序列θ<sub>H</sub>(k)即为信道响应H的相位。本发明直接利用接收的四相调制符号来进行信道估计，无需进行判决反馈，避免错误判决对于信道估计精度的影响。
文档编号H04L27/26GK101621489SQ20091008961
公开日2010年1月6日 申请日期2009年7月24日 优先权日2009年7月24日
发明者吴毅凌, 李红滨, 赵玉萍, 瑜 韩 申请人:北京大学;北京三梯通网络技术有限公司