申请/专利权人：宜春学院

申请日：2018-05-19

公开（公告）日：2023-11-14

公开（公告）号：CN108650005B

主分类号：H04L27/26

分类号：H04L27/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.11.14#授权;2018.11.06#实质审查的生效;2018.10.12#公开

摘要：一种用于MIMO‑FBMCOQAM系统中的导频结构以及信道估计方法。发射天线数记为Nt，不同天线采用不同的导频序列，每根天线的导频序列由3Nt段符号序列组成，每段符号序列长度与子载波数目相同。以一个2x2的系统为例，第一个根天线上第一段、第三段、第四段与第六段符号序列为全1符号序列，第二段和第五段符号序列为1，‑1交叉序列。另一根天线上，前三段导频符号序列与第一根天线上的一样，后三段导频符号序列与第一根天线相同位置导频序列符号相反。本发明能够更有效地消除由多径干扰引起的符号间干扰和子载波间干扰，从而提高系统的信道估计准确度。同时，该导频结构具有较低的信号峰均功率比，降低系统对高功率放大器的线性要求。

主权项：1.一种基于MIMO-FBMCOQAM系统的导频结构，其特征是MIMO-FBMCOQAM系统的发射天线数为两根，第一根天线上第一段、第三段、第四段与第六段符号序列为全1符号序列，第二段和第五段符号序列为1，-1交叉序列；另一根天线上，前三段导频符号序列与第一根天线上的一样，后三段导频符号序列与第一根天线相同位置导频序列符号相反。

全文数据：一种用于MIMO-FBMCOQAM系统中的导频结构以及信道估计方法技术领域[0001]本发明涉及多载波通信技术领域，特别涉及到信道估计相关领域，具体涉及到一种基于MM0-FBMC0QAM系统中的导频结构及信道估计方法。背景技术[0002]下一代移动通信技术围绕着如何在有限带宽内提高传输速率和质量，通过将FBMC0QAM技术与MMO技术进行结合是下一代通信技术发展的需求，然而，由于FBMC0QAM技术自身的特性仅在实数域严格正交），FBMC0QAM系统存在固有虚部干扰。无线信道具有较大的随机性，为了能够在接收端进行信道均衡，就需要获得较为准确的信道信息。针对这些MMO系统信道估计方法，大多是通过对单输入单输出系统的导频结构进行简单扩展使其可以结合M頂0技术完成信道估计。[0003]然而，在MMO系统中，优化后的导频符号长度通常比传统导频符号更长，由于扩展了导频长度，使得导频符号之间出现了额外的虚部干扰项，这些干扰项使得信道估计准确度下降，从而导致MBTO系统的信道估计性能下降，这严重影响了信道估计性能。因此，如何在多干扰项存在的条件下实现信道的高准确性估计是MM0-FBMC0QAM系统在实际应用中所要面临的关键技术问题。发明内容[0004]本发明为解决上述技术问题，提供了一种用于MM0-FBMC0QAM系统的导频结构信道估计方法，通过所提供的基于导频信道估计方法消除由多径干扰引起的符号间干扰和子载波间干扰，从而提高MMO-FBMCOQAM系统的信道估计准确度。[0005]本发明是通过以下技术方案实现的。[0006]本发明所述的一种基于MIM0-FBMC0QAM系统的导频结构，其特征在于：MIMO-FBMC0QAM系统的发射天线数记为2的整数幂次数目Nt，每根天线的导频序列由3Nt段符号序列组成，每段符号序列的符号个数与系统子载波数相同。由三段导频序列组成一组导频符号，该组导频符号第一段和第三段导频序列为全1，第二段导频序列为1，-1的交叉序列。根据发射天线数目选取相应的导频结构。[0007]进一步地，所述导频符号长度由发射天线数Nt决定，固定的一组符号序列为三段符号序列组成。[0008]本发明所述的一种用于mM0-FBMC0QAM系统中的导频结构的信道估计方法，包括以下步骤：[0009]1在M頂0-FBMC0QAM系统发射端和接收端都保存或产生上述导频序列；[0010]2MIM0-FBMC0QAM系统接收端的不同天线接收到不同数据流信号，按照FBMCOQAM系统的处理方法分别对不同天线的接收数据流进行处理；[0011]3从不同天线处接收到的数据流经过步骤2处理后，提取出发射天线对应的导频信号，MMO-FBMCOQAM系统发射端已知导频信号在数据中的具体位置，接收端从导频信号中提取出相应位置的数据，得到导频位置上的信道响应；[0012]⑷对不同数据流经过步骤3处理得到导频位置上的信道响应，按照线性内插估计方式对剩余导频子载波位置进行信道估计，从而得到每个数据流信道估计序列的全部信息；[0013]5利用每个数据流获得的信道估计值，接收端对接收到的每个数据流按照FBMC系统解调过程，完成信息符号级解调；[0014]⑹将步骤5解调后的数据进行MMO均衡处理，从而补偿多径信道对发送信号的影响，然后得到的均衡后的信号进行OQAM解调，最后通过并串变换完成有效比特信息的输出。[0015]与现有技术相比，本发明的优越性体现在:该导频结构信道估计方法能够更有效地消除由多径干扰引起的符号间干扰和子载波间干扰，从而提高MM0-FBMC0QAM系统的信道估计准确度。同时，该导频结构具有较低的信号峰均功率比，降低M頂0-FBMC0QAM系统对高功率放大器的线性要求，可以提供比传统经典导频结构信道估计方法更优的误码率和均方误差性能，提高信道估计的准确度。附图说明[0010]图1为现有技术空间复用M頂0-FBMC0QAM系统框图。[0017]图2为本发明的导频结构示意图。[0018]图3为本发明的导频结构信道估计方法和4种传统导频结构信道估计方法在PedestrianAchannel4径衰落信道下误码率仿真对比图。[0019]图4为本发明的导频结构信道估计方法和4种传统导频结构信道估计方法在PedestrianAchannel4径衰落信道下均方误差仿真对比图。[0020]图5为本发明的导频结构信号幅度仿真图。[0021]图6为IAM-C导频结构的信号幅度仿真图。[0022]图7为E-IAM-C导频结构的信号幅度仿真图。[0023]图8为ICM导频结构的信号幅度仿真图。[0024]图9为NPS导频结构的信号幅度仿真图。具体实施方式[0025]下面将结合附图对本发明作进一步说明。[0026]图1为现有技术空间复用M頂0-FBMC0QAM系统框图。包括发送端和接收端，发送端包括串并变换、FBMC调制模块，接收端包括FBMC解调模块、MIMO均衡模块、OQAM解调模块、并串变换，它还包括MMO信道和导频结构，所述导频结构与发射天线数一一对应，该系统的发射天线数为2的整数幂次，每根天线的导频序列由段符号序列组成，导频序列数是所述发射天线数的3倍，该系统具有子载波，每段符号序列的符号个数与系统子载波数相同。[0027]考虑一个队\队队彡爪）的]\〇]\«砰81：^^系统，通过对5150砰81：^^信道的解调信号表达式的扩展可以得到MM0-FBMC0QAM系统下第jj=1，2，...，Nr根接收天线上的接收信号表达式为：[0028][0029]其中，，为时频格点m，n第i个天线上发送的实值信号，为第i根发送和第j根接收天线之间的信道增益，为第j根天线上引入的高斯噪声，为FBMC0QAM系统固有干扰项：[0030][0031]式中％,上^表示内积运算必,1和8111,11表示不同时频点上的子载波基函数。[0032]对式⑴进行矩阵化，可以得到时频格点m，n处接收天线上接收信号为：[0033]rm,n=Hm,n£lm,n+jllm,n+Tlm,n3[0034]其中，Hm,n为NrXNt的信道频域响应矩阵，即：[0035][0036]M頂0-FBMC0QAM系统的等效发送符号矢量形式可以表示为：[0037]Cm，n=am，n+jUm，n⑸[0038]当发射天线数目为2时，天线1导频结构由1组导频符号重复组成，天线2导频结构由1组导频符号和与它相反符号的导频符号组成，两根天线的导频符号组可以构成一个2阶的正交矩阵[0039]所述导频符号组矩阵为一个哈达玛矩阵，该矩阵由1和-1构成的正交方阵。[0040]对于2x2的祖M0-FBMC0QAM系统，可以根据公式3写出在时间n=2,5时刻接收符号为：[0041][0042]如图2为本发明导频结构序列。对于具有良好时频特性滤波器组的FBMC0QAM系统来说，其干扰主要来自一阶领域，那么对于使用本发明导频结构的M頂0-FBMC0QAM系统，近似的有，代入上式则有：[0044]其中，A是一个哈达玛正交矩阵。[0045]公式7中的等效导频符号cm为一个可以提前计算出测已知量。子载波m处信道频域响应就为[0047]通过上述分析，FBMC0QAM技术可以方便地与M頂0进行结合，使得通信系统同时具备这两种技术的优点。[0048]如图2所示本发明导频结构，由三段导频序列组成一组导频符号，该组导频符号第一段和第三段导频序列为全1，第二段导频序列为1，-1的交叉序列。根据发射天线数目选取相应的导频结构。第一个根天线上第一段、第三段、第四段与第六段符号序列为全1符号序列，第二段和第五段符号序列为1，-1交叉序列。另一根天线上，前三段导频符号序列与第一根天线上的一样，后三段导频符号序列与第一根天线相同位置导频序列符号相反。该导频结构序列在第三段和第四段导频符号位置处的干扰能量与传统2种方法的对比如表1和表2。本发明提出的导频结构序列在第2个和第5个导频序列处的额外干扰能量同NPS类似，部分大于1C。在第3个和第4个导频序列的干扰中，天线1中部分各有不同的干扰大小，但在天线2的干扰中，本发明的导频结构序列在两个符号序列中的大多数干扰都小于IC导频结构和NPS导频结构，由此，结论可以得出它更优。[0049]表1天线1处的第三段和第四段导频符号处的额外干扰能量对比[0052]表2为天线2处的第三段和第四段导频符号处的额外干扰能量对比[0054]本发明可以提供较低峰均比的M頂0-FBMC0QAM信号，从而降低MMO-FBMCOQAM系统对高功率放大器的线性要求。可以提供比传统经典导频结构信道估计方法更优的误码率和均方误差性能，提高信道估计的准确度，具体见图3-图9,其中图3为本发明导频结构信道估计方法和4种传统导频结构信道估计方法在PedestrianAchannel4径衰落信道下误码率仿真对比，图4为本发明导频结构信道估计方法和4种传统导频结构信道估计方法在PedestrianAchannel4径衰落信道下均方误差仿真对比图，图5-图9为本发明导频结构和其他4种导频结构的信号幅度仿真对比图，其峰均比值对比见表3。[0055]表3本发明和其他4种导频的峰均值对比表[0056][0057]本发明的导频信道估计方法能够更有效地消除由多径干扰引起的符号间干扰和子载波间干扰，从而提高MMO-FBMCOQAM系统的信道估计准确度。同时，该导频结构具有较低的信号峰均功率比，降低MM0-FBMC0QAM系统对高功率放大器的线性要求，可以提供比传统经典导频结构信道估计方法更优的误码率和均方误差性能，提高信道估计的准确度。

权利要求：1.一种基于Mm〇-FBMCOQAM系统的导频结构，其特征是Mm〇-FBMCOQAM系统的发射天线数记为2的整数幂次数目Nt，每根天线的导频序列由3Nt段符号序列组成，每段符号序列的符号个数与系统子载波数相同；由三段导频序列组成一组导频符号，该组导频符号第一段和第三段导频序列为全1，第二段导频序列为1，_1的交叉序列，根据发射天线数目选取相应的导频结构。2.根据权利要求1所述的一种基于MM0-FBMC0QAM系统的导频结构，其特征是所述导频符号长度由发射天线数Nt决定，固定的一组符号序列为三段符号序列组成。3.权利要求1所述的一种用于MM0-FBMC0QAM系统中的导频结构的信道估计方法，其特征是包括以下步骤：1在MM0-FBMC0QAM系统发射端和接收端都保存或产生上述导频序列；⑵MM0-FBMC0QAM系统接收端的不同天线接收到不同数据流信号，按照FBMC0QAM系统的处理方法分别对不同天线的接收数据流进行处理；3从不同天线处接收到的数据流经过步骤2处理后，提取出发射天线对应的导频信号，MM0-FBMC0QAM系统发射端已知导频信号在数据中的具体位置，接收端从导频信号中提取出相应位置的数据，得到导频位置上的信道响应；⑷对不同数据流经过步骤⑶处理得到导频位置上的信道响应，按照线性内插估计方式对剩余导频子载波位置进行信道估计，从而得到每个数据流信道估计序列的全部信息；⑸利用每个数据流获得的信道估计值，接收端对接收到的每个数据流按照FBMC系统解调过程，完成信息符号级解调；6将步骤（5解调后的数据进行MIMO均衡处理，从而补偿多径信道对发送信号的影响，然后得到的均衡后的信号进行OQAM解调，最后通过并串变换完成有效比特信息的输出。

百度查询： 宜春学院 一种用于MIMO-FBMC/OQAM系统中的导频结构以及信道估计方法

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