CN101237439B

CN101237439B - 一种ofdm中的子载波交叉离散导频方法

Info

Publication number: CN101237439B
Application number: CN2008101010715A
Authority: CN
Inventors: 陈朝阳
Original assignee: Beijing Northern Fiberhome Technologies Co Ltd
Current assignee: CICT Mobile Communication Technology Co Ltd
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2028-02-28
Also published as: CN101237439A

Abstract

本发明涉及一种无线宽带通信OFDM***中的子载波交叉离散导频***方法。这种导频***方法兼顾所有的子载波，保证在所有的子载波上都有导频，避免在离散***方式中有些子载波上没有导频的缺陷，因为如果一些子载波上没有导频，这些子载波的信道衰落情况就只能依靠内插的方法得到。由于信道衰落的随机性，内插方法得到的衰落是不准确的。子载波交叉离散导频***方法可以较好克服子载波信道估计由于内插而带来的偏差，改善OFDM***信道估计的精度。

Description

一种OFDM***中的子载波交叉离散导频***方法

技术领域

本发明涉及一种无线宽带通信***，具体涉及一种无线宽带通信OFDM***中的子载波交叉离散导频***方法。

背景技术

近几年来，在新一代宽带无线通信***中，OFDM(正交频分复用)技术已经取代单载波扩频技术(如CDMA)，成为主流的基本发送技术。较早采用OFDM技术的包括DAB(数字广播)和DVB(数字电视)。随后，宽带无线接入***IEEE 802.11g/a/n、802.16d/e、802.20(标准正在制定当中)也以OFDM/OFDMA技术为基础。另外，目前正在标准化的3GPP LTE(长期演进)和3GPP2 AIE(空中接口演进)技术也很可能选用OFDM及其改进型(下行OFDM、上行DFT-S-OFDM)作为基本多址技术。近距离通信UWB技术的两个备选方案之一也采用了MC(多载波)-OFDM。预计未来的B3G技术也将基于OFDM。总之，目前无线通信领域所有的新兴技术几乎都以OFDM为核心。

OFDM技术是采用多载波传输的方式克服由于多径效应而引入的时延功率谱扩散而带来的频率选择性衰落，频率选择性衰落在高速的宽带移动通信***中特别突出。OFDM技术将高速率的信息数据流经串/并变换，分割为若干路低速数据流，然后每路低速数据采用一个独立的载波调制并叠加在一起构成发送信号。在接收端用同样数量的载波对发送信号进行相干接收，获得低速率信息数据后，再通过并/串变换得到原来的高速信号。由于信道中多径时延功率谱的扩散区间是由信道客观特性所决定的，然而决定***传输性能的不是扩散区间的绝对值，而是扩散区间在被传送信息码元中所占的相对百分比。OFDM技术将待发送的信息码元通过串/并变换，降低速率，增大信息码元周期，减少多径时延扩散在接收到的信息码元中所占的相对百分比值，以削弱多径干扰对传输***性能的影响。

OFDM***对脉冲干扰的抵抗能力要比单载波***大得多，这是因为OFDM信号的解调是在很多符号周期内积分，从而使脉冲干扰的影响得以分散。OFDM***抗多径传播与频率选择性衰落能力强，由于OFDM***把信息分散到许多个载波上，大大降低了各子载波的信号速率，从而能减弱多径传播的影响，再通过采用保护间隔的方法，可以完全消除符号间干扰。

OFDM***的信道估计，从某种意义上讲，比单载波复杂。因此导频***的方式(时分复用还是频分复用)是OFDM***中需要重点研究的关键技术之一。现有的OFDM导频***方式有TDM(时分复接)、FDM(频分复接)和离散***方式。这3种导频***方式分别如附图1、附图2和附图3所示。

在附图1中，TDM***方式时，导频在所有子载波上发送，时域的最小单元是一个包含导频信息的OFDM符号，***每隔若干个数据符号传送一个导频符号。这种***方式适用于时域变化小的信道，如室内环境。

在附图2中，FDM***方式时，导频信息在时域上持续发送，在频域上只占用少数特定的预留子载波，每隔若干子载波发送一个导频子载波。这种***方式对移动性的支持较好，但需要在频域上进行内插(interpolation)。

在附图3中，离散***方式是FDM和TDM方式的结合。在频域上，每隔若干子载波***一个导频子载波。在时域上，每隔若干个符号***一个导频符号。这种***方式可以充分利用频域和时域上的相关性，用尽可能小的导频开销，支持高精度的信道估计，但这种方法需要同时在频域和时域上做内插。

不同的导频***方式适用于不同的用途(如同步、相位噪声补偿、信道估计等)，例如，采用专用的导频子载波(即FDM***方式)适合用于相位补偿和载频的微调；采用专用的导频符号(即TDM***方式)适合用于信道估计和时域/频域的粗同步；而离散的导频***可同时用于信道估计和载频偏移的微调，从而有效地减少导频的开销。

信道估计的理论基础是频率和时间的相关性，由于无线信道的频率衰落和时变特征，这种相关性是相对和局部的，会受限于信道的相干带宽和相干时间，并且这种相关性会严重影响信道估计的精度。在TDM***方式中，那些没有导频的符号周期的信道衰落情况就会出现偏差。在FDM***方式中，那些没有导频的频点的信道衰落情况就会出现偏差。在离散***方式中，那些没有导频的时频单元的信道衰落情况就会出现偏差。为了改善这些方面的问题，提出了本发明的导频***方式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种OFDM***中的子载波交叉离散导频***方法。

本发明提供的一种OFDM***中的子载波交叉离散导频***方法，其通过下面的公式来确定***导频的位置：

其中表示向下取整，S表示一个OFDM帧在时间长度上包括的OFDM符号的个数，F表示在频域上的子载波个数，m表示***导频位置的符号序号，n表示***导频位置的子载波序号。

本发明提供的上述方法，其中，在S为8，F为8时，其信道估计步骤为：

步骤1：在符号周期1，估计计算子载波1、3、5、7的信道估计值；

步骤2：在符号周期1，利用步骤1估计出的子载波1、3、5、7的信道估计值，将这些估计值和接收到的子载波2、4、6、8接收值对应相乘，对应估计数据子载波2、4、6、8的数据符号；

步骤3：在符号周期2，利用步骤1中子载波1的信道估计值，和子载波1、2的接收值对应相乘，估计子载波1和2的数据符号；利用步骤1中子载波3的信道估计值，和子载波3、4的接收值对应相乘，估计子载波3和4的数据符号；利用步骤1中子载波5的信道估计值，和子载波5、6的接收值对应相乘，估计子载波5和6的数据符号；利用步骤1中子载波7的信道估计值，和子载波7、8的接收值对应相乘，估计子载波7和8的数据符号；

步骤4：在符号周期3，利用步骤1中子载波1的信道估计值，和子载波1、2的接收值对应相乘，估计子载波1和2的数据符号；利用步骤1中子载波3的信道估计值，和子载波3、4的接收值对应相乘，估计子载波3和4的数据符号；利用步骤1中子载波5的信道估计值，和子载波5、6的接收值对应相乘，估计子载波5和6的数据符号；利用步骤1中子载波7的信道估计值，和子载波7、8的接收值对应相乘，估计子载波7和8的数据符号；

步骤5：在符号周期4，估计计算子载波2、4、6、8的信道估计值；

步骤6：在符号周期4，利用步骤5估计出的子载波2、4、6、8的信道估计值，将这些估计值和接收到的子载波1、3、5、7接收值对应相乘，对应估计数据子载波1、3、5、7的数据符号；

步骤7：在符号周期5，利用步骤5中子载波2的信道估计值，和子载波1、2的接收值对应相乘，估计子载波1和2的数据符号；利用步骤5中子载波4的信道估计值，和子载波3、4的接收值对应相乘，估计子载波3和4的数据符号；利用步骤5中子载波6的信道估计值，和子载波5、6的接收值对应相乘，估计子载波5和6的数据符号；利用步骤5中子载波8的信道估计值，和子载波7、8的接收值对应相乘，估计子载波7和8的数据符号；

步骤8：在符号周期6，利用步骤5中子载波2的信道估计值，和子载波1、2的接收值对应相乘，估计子载波1和2的数据符号；利用步骤5中子载波4的信道估计值，和子载波3、4的接收值对应相乘，估计子载波3和4的数据符号；利用步骤5中子载波6的信道估计值，和子载波5、6的接收值对应相乘，估计子载波5和6的数据符号；利用步骤5中子载波8的信道估计值，和子载波7、8的接收值对应相乘，估计子载波7和8的数据符号；

步骤9：在符号周期7，估计计算子载波1、3、5、7的信道估计值；

步骤10：在符号周期7，利用步骤9估计出的子载波1、3、5、7的信道估计值，将这些估计值和接收到的子载波2、4、6、8接收值对应相乘，对应估计数据子载波2、4、6、8的数据符号；

步骤11：在符号周期8，利用步骤9中子载波1的信道估计值，和子载波1、2的接收值对应相乘，估计子载波1和2的数据符号；利用步骤9中子载波3的信道估计值，和子载波3、4的接收值对应相乘，估计子载波3和4的数据符号；利用步骤9中子载波5的信道估计值，和子载波5、6的接收值对应相乘，估计子载波5和6的数据符号；利用步骤9中子载波7的信道估计值，和子载波7、8的接收值对应相乘，估计子载波7和8的数据符号。

本方法可以较好克服子载波信道估计由于内插而带来的偏差，改善OFDM***信道估计的精度。

附图说明

附图1是TDM***方式的示意图；

附图2是FDM***方式的示意图；

附图3是离散***方式的示意图；

附图4是本发明的子载波交叉离散导频***方法的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

本发明的导频***方式如附图4所示，横轴表示时间，纵轴表示频率。这种导频***方法兼顾所有的子载波，保证在所有的子载波上都有导频，避免在离散***方式中有些子载波上没有导频的缺陷，因为如果一些子载波上没有导频，这些子载波的信道衰落情况就只能依靠内插的方法得到。由于信道衰落的随机性，内插方法得到的衰落是不准确的。子载波交叉离散导频***方法可以较好克服子载波信道估计由于内插而带来的偏差，改善OFDM***信道估计的精度。

假设一个OFDM帧在时间长度上包括S个OFDM符号，其序号为1，…m，…S，在频域有F个子载波，其序号为1，…n，…F。我们用符号序号m，子载波序号n表示导频符号在时间频率坐标系中的坐标。

本发明中的导频符号***方式可以描述为：

导频位置为：

其中

表示向下取整。

下面结合附图4，对本发明作进一步说明。

附图4是子载波交叉离散导频***方式的一个实施例。其中S＝8，F＝8。在附图4中当S＝8，F＝8时利用本发明提供的上述公式可以得出导频单元的位置为：(1，1)，(1，3)，(1，5)，(1，7)，，(4，2)，(4，4)，(4，6)，(4，8)，(7，1)，(7，3)，(7，5)，(7，7)。即：

在符号周期1时，在子载波1、3、5、7上***导频；

在符号周期4时，在子载波2、4、6、8上***导频；

在符号周期7时，在子载波1、3、5、7上***导频。

其他时频单元位置是数据符号。

按如下步骤进行信道估计，

步骤1：在符号周期1，利用最小均方误差(MMSE)方法估计计算子载波1、3、5、7的信道估计值；

步骤5：在符号周期4，利用最小均方误差(MMSE)方法估计计算子载波2、4、6、8的信道估计值；

步骤9：在符号周期7，利用最小均方误差(MMSE)方法估计计算子载波1、3、5、7的信道估计值；

应当注意，凡不脱离本发明思想的任何改进的方法都属于本发明的保护范围，本发明具体保护范围由权利要求书限定。

Claims

1.一种OFDM***中的子载波交叉离散导频***方法，其特征在于：

通过下面的公式来确定***导频的位置：

其中

表示向下取整，S表示一个OFDM帧在时间长度上包括的OFDM符号的个数，F表示在频域上的子载波个数，m表示***导频位置的符号序号，n表示***导频位置的子载波序号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

在S为8，F为8时，其信道估计步骤为：

步骤1：在符号周期1，估计计算子载波1、3、5和7的信道估计值；

步骤2：在符号周期1，利用步骤1估计出的子载波1、3、5和7的信道估计值，将这些估计值和接收到的子载波2、4、6和8接收值对应相乘，对应估计数据子载波2、4、6和8的数据符号；

步骤3：在符号周期2，利用步骤1中子载波1的信道估计值，和子载波1和2的接收值对应相乘，估计子载波1和2的数据符号；利用步骤1中子载波3的信道估计值，和子载波3和4的接收值对应相乘，估计子载波3和4的数据符号；利用步骤1中子载波5的信道估计值，和子载波5和6的接收值对应相乘，估计子载波5和6的数据符号；利用步骤1中子载波7的信道估计值，和子载波7和8的接收值对应相乘，估计子载波7和8的数据符号；

步骤4：在符号周期3，利用步骤1中子载波1的信道估计值，和子载波1和2的接收值对应相乘，估计子载波1和2的数据符号；利用步骤1中子载波3的信道估计值，和子载波3和4的接收值对应相乘，估计子载波3和4的数据符号；利用步骤1中子载波5的信道估计值，和子载波5和6的接收值对应相乘，估计子载波5和6的数据符号；利用步骤1中子载波7的信道估计值，和子载波7和8的接收值对应相乘，估计子载波7和8的数据符号；

步骤5：在符号周期4，估计计算子载波2、4、6和8的信道估计值；

步骤6：在符号周期4，利用步骤5估计出的子载波2、4、6和8的信道估计值，将这些估计值和接收到的子载波1、3、5和7接收值对应相乘，对应估计数据子载波1、3、5和7的数据符号；

步骤7：在符号周期5，利用步骤5中子载波2的信道估计值，和子载波1和2的接收值对应相乘，估计子载波1和2的数据符号；利用步骤5中子载波4的信道估计值，和子载波3和4的接收值对应相乘，估计子载波3和4的数据符号；利用步骤5中子载波6的信道估计值，和子载波5和6的接收值对应相乘，估计子载波5和6的数据符号；利用步骤5中子载波8的信道估计值，和子载波7和8的接收值对应相乘，估计子载波7和8的数据符号；

步骤8：在符号周期6，利用步骤5中子载波2的信道估计值，和子载波1和2的接收值对应相乘，估计子载波1和2的数据符号；利用步骤5中子载波4的信道估计值，和子载波3和4的接收值对应相乘，估计子载波3和4的数据符号；利用步骤5中子载波6的信道估计值，和子载波5和6的接收值对应相乘，估计子载波5和6的数据符号；利用步骤5中子载波8的信道估计值，和子载波7和8的接收值对应相乘，估计子载波7和8的数据符号；

步骤9：在符号周期7，估计计算子载波1、3、5和7的信道估计值；

步骤10：在符号周期7，利用步骤9估计出的子载波1、3、5和7的信道估计值，将这些估计值和接收到的子载波2、4、6和8接收值对应相乘，对应估计数据子载波2、4、6和8的数据符号；

步骤11：在符号周期8，利用步骤9中子载波1的信道估计值，和子载波1和2的接收值对应相乘，估计子载波1和2的数据符号；利用步骤9中子载波3的信道估计值，和子载波3和4的接收值对应相乘，估计子载波3和4的数据符号；利用步骤9中子载波5的信道估计值，和子载波5和6的接收值对应相乘，估计子载波5和6的数据符号；利用步骤9中子载波7的信道估计值，和子载波7和8的接收值对应相乘，估计子载波7和8的数据符号。