专利名称：一种适用于直接序列扩频超宽带系统的信道估计方法
技术领域：
本发明涉及一种超宽带无线通信系统中的信道估计方法，属于宽带无线通信技术领域。
背景技术：
随着信息技术的快速发展和普及应用，人们对高速、短距离无线数据传输的要求越来越高。超宽带(UWB:ultra-wideband)是在20世纪90年代以后发展起来的一种新型无线通信技术，被认为是未来短距离无线通信最具潜力的备选技术。超宽带信号占据500兆赫兹(MHz)以上至几个吉赫兹(GHz)的带宽，且辐射功率谱密度极低。因此，具有传输容量大、截获概率低、抗干扰能力强等优点。目前，超宽带无线通信技术已经被美国IEEE标准化委员会确定为无线个域网(WPAN:wireless personal area network)标准 IEEE802.15.4a的物理层技术。超宽带无线通信技术在未来的无线个域网、无线体域网(WBAN:wirelessbody area network)、无线传感器网络(WSN:wireless sensor network)中具有广阔的应用前景。
直接序列扩频超宽带(DS-UWB:direct sequence ultra-wideband)系统是适用于高速数据传输的调制方案之一，它采用伪随机序列对数据符号进行扩频，然后对极窄的超宽带脉冲进行幅度调制。由于超宽带信道表现出强烈的多径传播效应，致使超宽带信号在时间上产生严重弥散，出现脉冲间干扰(IPI:intra-pulse interference)和符号间干扰(ISI:inter-symbol interference),导致接收机性能严重下降。在直接序列扩频超宽带系统中，为了提高接收机输出信噪比，通常采用瑞克(Rake)接收机捕获多径能量，但瑞克接收机无法克服符号间干扰。为了进一步克服符号间干扰，须采用均衡器(Equalizer)进行补偿。最大比合并(MRC:maximal ratio combining)瑞克接收机和均衡器都需要获得精确的信道信息。因此，信道估计是直接序列扩频超宽带系统中的重要技术环节。
针对超宽带无线通信系统的信道估计问题，Vinezo Lottici等人提出了有辅助符号信道估计(DA:data_aided channel estimation)和无辅助符号信道估计(NDA:nondata-aided channel estimation)两种方法(详见文献:Vinezo Lottici, AldoD’ Andrea and Umberto Mengali,ChanneI Estimation for ultra-widebandcommunication,IEEE J.Select.Areas in Commun., vol.20,N0.9,pp.1638-1645,Dec.2002.)。有辅助符号信道估计利用训练符号辅助实现信道估计，无辅助符号信道估计利用信号结构先验信息实现信道估计，二者需要奈奎斯特速率采样，计算复杂度很高。BartoszMielczarek 等人将滑动窗 口法(SW:sliding window)和连续删除法(SC successivecancellation)应用于超宽带信道估计(详见文献:Bartosz Mielczarek, Matts-OlaWessman and Arne Svensson, Performance of coherent UffB rake receivers withchannel estimators, IEEE58th Vehicular Technology Conference (VTC), vol.3, ppl880-1884，Oct.2003.)，这两种算法一定程度上降低了复杂度，但在估计精度上付出较高代价。上述信道估计方法仅适用于无符号间干扰的低速传输系统。对于高速直接序列扩频超宽带系统而言，信道的多径传播效应将同时引起脉冲间干扰和符号间干扰，在这种情形下，如何精确地估计信道信息仍是需要深入研究的问题。发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种适用于直接序列扩频超宽带系统的信道估计方法。所提出的信道估计方法基于分层估计思路，在同时存在脉冲间干扰和符号间干扰的情形下，可以对多径信道信息进行准确估计，从而有效地提高接收机性能。
本发明的技术方案如下:
—种适用于直接序列扩频超宽带系统的信道估计方法，在该系统的发射机与接收机之间采用基于数据包的传输策略，发射机发出的每个数据包以I个导频数据块开始，后面为M个净荷数据块，其中导频数据块由收发双方约定的已知数据组成，用于信道估计，净荷数据块由信源产生的随机业务数据组成；导频数据块和每个净荷数据块具有相同的长度，均由N个数据符号组成；
发射机工作流程如下:
信源产生的随机业务数据被组合成净荷数据块，每M个净荷数据块附加I个导频符号块后构成I个数据包，数据包经BPSK (二进制相移键控)调制、直接序列扩频和超宽带脉冲成形后，被超宽带天线发送到无线信道，一个数据块对应的发送信号s (t)表示为
权利要求
1.一种适用于直接序列扩频超宽带系统的信道估计方法，在该系统的发射机与接收机之间采用基于数据包的传输策略，发射机发出的每个数据包以I个导频数据块开始，后面为M个净荷数据块，其中导频数据块由收发双方约定的已知数据组成，用于信道估计，净荷数据块由信源产生的随机业务数据组成；导频数据块和每个净荷数据块具有相同的长度，均由N个数据符号组成； 发射机工作流程如下: 信源产生的随机业务数据被组合成净荷数据块，每M个净荷数据块附加I个导频符号块后构成I个数据包，数据包经二进制相移键控调制、直接序列扩频和超宽带脉冲成形后，被超宽带天线发送到无线信道，一个数据块对应的发送信号s (t)表示为
全文摘要
一种适用于直接序列扩频超宽带系统的信道估计方法，属宽带无线通信技术领域，该方法利用数据包中导频数据块对应的波形相关器输出采样值序列，接收机分别估计出时间延迟小于和大于一个符号周期的所有多径分量的增益，又将上述估计结果作为信道估计初始值，对数据包中的净荷数据块进行逐块接收判决，判决结果又被视作导频数据，并采用上述方法重复估计多径分量的增益，通过迭代计算更新估计值，并将更新后的结果用于下一净荷数据块的接收判决。
文档编号H04B1/711GK103179057SQ20131009317
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月21日 优先权日2013年3月21日
发明者王德强, 王维浩, 李国柱, 张子恺 申请人:山东大学