【摘要】 一种协同正交频分复用系统中的信道估计方法，在源节点设计一种正交训练序列，将其在有效子载波内等间隔分布，其余补零；通信开始前，估计所有中继和目的节点的噪声功率，确定各节点间无线信道大尺度衰落系数、源节点和所有中继的发射功率以及各中继的变换系数和功率放大系数；通信开始后，源节点将训练序列频域符号转变为时域符号，截取一段后加上循环前缀并通过天线发射；各中继根据各自所采用的变换系数及功率放大系数对去除循环前缀的接收符号进行线性变换，添加循环前缀后转发给目的节点；目的节点收到所有中继转发的时域符号后，去除循环前缀并进行自我复制，再转变为频域符号；利用快速傅立叶变换和线性内插滤波器进行低复杂度的信道估计。 【专利类型】发明申请 【申请人】中国人民解放军理工大学 【申请人类型】学校 【申请人地址】210007 江苏省南京市御道街标营二号 【申请人地区】中国 【申请人城市】南京市 【申请人区县】玄武区 【申请号】CN201010577802.0 【申请日】2010-12-08 【申请年份】2010 【公开公告号】CN102006249A 【公开公告日】2011-04-06 【公开公告年份】2011 【授权公告号】CN102006249B 【授权公告日】2013-02-06 【授权公告年份】2013.0 【IPC分类号】H04L25/02; H04L27/26 【发明人】蔡跃明; 屠佳; 杨炜伟 【主权项内容】1.一种协同正交频分复用系统中的信道估计方法，包括训练序列设计、噪声和大尺度衰落系数估计、功率分配、中继线性变换、初始信道估计、信道内插，其特征在于，包括以下步骤： A.在通信传输开始之前可按以下步骤进行： 第一步：设计源节点上的正交训练序列，具体步骤如下： (1)令源节点上训练序列中Np个符号功率相等，且其相位呈等差分布，差值为jπ/(N/K)，其中N为子载波个数，K为中继节点个数，将这Np个符号表示为P＝[P(0)，...，P(Np-1)]T， (2)根据有效子载波、虚载波的位置以及中继节点的个数K，选择训练序 列所在子载波的位置，使得训练序列所在子载波的位置在有效子载波内等间隔分布，且间隔为K，相应的子载波序号为 将P中Np个符号依次填入到序号为 的子载波上，其余子载波位置均填零，形成训练序列频域符号X0， 第二步：对X0做反快速傅立叶变换(IFFT)，得到的训练序列时域符号s0加上循环前缀CP后形成时域符号 通过天线发射给所有中继节点， 第三步：每个中继节点进行噪声功率及大尺度衰落系数估计，具体步骤如下： (1)第k个中继节点将接收到的源节点发送的含有循环前缀CP的训练序列时域符号 去除循环前缀CP，其中k为[1，K]范围内任一正整数，然后做快速傅立叶变换FFT转变为频域符号Yk，从Yk中抽取有效子载波中训练序列子载波 上的Np个符号，组成向量 Zk中的第n′个元素Zk，n′即为Yk中训练序列子载波gn′上的符号，其中n′为[0，Np-1]范围内任一非负整数，gn′为 中的第n′个元素；从Yk中抽取有效子载波中非训练序列子载波上的N0-Np个符号，组成向量 中的第n″个元素 即为Yk中非训练序列子载波上的所有符号依次排列后的第n″个符号，其中n″为[0，N0-Np-1]范围内任一非负整数，N0为有效子载波个数， 是用来估计第k个中继节点的噪声功率，噪声功率为 而Zk则是用来估计源节点与第k个中继节点之间的无线信道大尺度衰落系数，无线信道大尺度衰落系数为 (2)第1个中继节点将频域符号Y1中非训练序列子载波上的N0-Np个符号置零，然后做反快速傅立叶变换IFFT得到时域符号s1，加上循环前缀后形成时域符号 通过天线发射给目的节点，目的节点将收到的第1个中继节点发射的含有循环前缀CP的时域符号 去除循环前缀CP，做快速傅立叶变换FFT得到频域信号Yd，从Yd中抽取有效子载波中非训练序列子载波上的N0-Np个符号，组成向量 中的第n″个元素 即为Yd中非训练序列子载波上的所有符号依次排列后的第n″个符号，其中n″为[0，N0-Np-1]范围内任一非负整数， 是用来估计目的节点的噪声功率，噪声功率为 第四步：确定各节点发送功率，即进行功率分配，具体步骤如下： (1)根据系统参数设定，选择发射端的发射功率Ps， (2)令 表示第k个中继节点的信噪比，其中k为[1，K]范围内任一正整数， 将第k个中继节点的发射功率设为 其中v为[1，K]范围内任一正整数，λv即为第v个中继节点的信噪比，这种功率分配的方式即在总功率Ps不变的情况下，让信噪比最小的中继节点发送功率最小，让信噪比最大的中继节点发送功率最大， 第五步：确定各中继节点变换系数和功率放大系数，具体步骤如下： (1)为了使各中继节点的信号两两正交，需要对各中继节点接收信号做线性变换，由于在通信传输开始后，训练序列频域符号和若干个数据频域符号是交替发射的，因此将训练序列频域符号和数据频域符号按发射时间顺序依次排列，统一称作正交频分复用(OFDM)符号，那么第k个中继节点第p个OFDM符号的变换系数为 其中p＝0，1，...表示任一非负整数，ΔP表示相邻两个训练序列频域符号之间插入的数据频域符号的个数，k为[1，K]范围内任一正整数， (2)第k个中继节点根据估计的噪声功率 第k个中继节点与源节点之间的无线信道大尺度衰落系数 源节点发射功率PS和第k个中继节点发射功率Pr，k，确定第k个中继节点的功率放大系数为 B.在通信传输开始之后可按以下步骤进行： 第一步：第一时隙源节点将训练序列频域符号和数据频域符号交替发射，并按照时间的先后顺序，由源节点对训练序列频域符号和数据频域符号分别进行处理后通过天线发射给所有中继节点， 其中，源节点对训练序列频域符号进行处理的方法如下：首先，将设计好的训练序列P中Np个符号依次填入到序号为 的子载波上，其余子载波位置均填零，记为第i组训练序列频域符号 其中i为[1，K]范围内任一正整数且 然后，对 进行反快速傅立叶变换IFFT，并取其处理后的前N/K个时域符号加上循环前缀CP，形成时域符号 源节点对数据频域符号进行处理的方法如下：对通信开始后需要传输的第q个数据频域符号 进行反快速傅立叶变换IFFT，得到数据时域符号加上循环前缀CP，形成时域符号 其中q＝1，2，...表示任一正整数，并且由于训练序列频域符号和ΔP个数据频域符号交替发射，因此i和q之间的关系满足 第二步：第k个中继节点收到源节点发送的时域符号 和 后，按照时间的先后顺序，依次进行去除循环前缀CP处理，分别得到 和 然后根据功率放大系数αk以及相应的变换系数 和 对 和 分别进行线性变换，由于 根据确定的第k个中继节点第p个OFDM符号的变换系数 其中p＝0，1，...表示任一非负整数，可以将 具体表示为 由于 因此根据确定的第k个中继节点第p个OFDM符号的变换系数 可以将 具体表示为 经过线性变换后的符号分别表示为 和 再对 和 添加新的循环前缀CP以形成第k个中继节点的发送符号 和 并在第二时隙予以发射， 第三步：在第二时隙，目的节点接收到所有中继节点发送的 和 记为 和 按照接收信号的时间先后顺序，依次对 和 去除循环前缀CP后得到时域符号 和 对 进行快速傅立叶变换FFT得到频域符号 用于数据检测；而对 进行自我复制K份后，再进行快速傅立叶变换FFT得到频域符号，从中抽取有效子载波中训练序列子载波 上的Np个符号，组成向量 利用 进行信道估计，具体方法如下： (1)取出各组 相同子载波上的符号，进行K点FFT运算，i为[1，K]范围内任一正整数，从而得到从源节点经过第k个中继到目的节点的等效信道在子载波序号为 上的信道频域响应估计值， (2)利用从源节点经过第k个中继到目的节点的等效信道在子载波序号为 上的信道频域响应估计值进行线性内插，从而估计出从源节点经过第k个中继到目的节点的等效信道在全部有效子载波上的信道频域响应估计值。 【当前权利人】中国人民解放军理工大学 【当前专利权人地址】江苏省南京市御道街标营二号 【引证次数】2.0 【被引证次数】13 【自引次数】1.0 【他引次数】1.0 【被他引次数】13.0 【家族引证次数】2.0 【家族被引证次数】13

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