信道估計(jì)技術(shù)淺析

李紅玲

【摘要】 信道估計(jì)技術(shù)是OFDM技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是移動通信系統(tǒng)的重要研究熱點(diǎn)之一。本文對信道估計(jì)技術(shù)和相關(guān)估計(jì)方法作了簡要介紹，并對信道估計(jì)技術(shù)的專利申請情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，以通過分析提高有關(guān)信道估計(jì)專利申請的審查、研究效率。

【關(guān)鍵詞】 信道估計(jì) 導(dǎo)頻 統(tǒng)計(jì)分析

一、信道估計(jì)概述

信道估計(jì)即是估計(jì)從發(fā)射天線到接收天線間的無線信道的頻率響應(yīng)，依據(jù)接收到的經(jīng)信道影響而產(chǎn)生了相位和幅度畸變并疊加了高斯白噪聲的接收序列來確定出信道的頻域或者時(shí)域的傳輸特性。針對OFDM系統(tǒng)而言，即是估計(jì)出每個(gè)子載波上的頻率的響應(yīng)值Hk，k=0，1，2，...，N-1，換句話說，信道估計(jì)也即是信道對輸入信號影響的一種數(shù)學(xué)表示。

二、信道估計(jì)方法

2.1導(dǎo)頻估計(jì)方法

常見的估計(jì)準(zhǔn)則包括最小二乘準(zhǔn)則（LS）和最小均方差準(zhǔn)則（MMSE）。

（1）基于LS準(zhǔn)則的估計(jì)方法

根據(jù)LS準(zhǔn)則，定義代價(jià)函數(shù)為：

其中，WP是在導(dǎo)頻位置上的噪聲干擾。該信道估計(jì)方法中的所有操作均在頻域上進(jìn)行，且其結(jié)構(gòu)最簡單，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。但是，LS準(zhǔn)則忽略了噪聲的消除，因此，噪聲將會對信道估計(jì)的結(jié)果帶來一定的影響。

（2）基于MMSE準(zhǔn)則和DFT變換的估計(jì)算法

MMSE準(zhǔn)則算法需要事先獲知信道的相關(guān)特性，然而，信道實(shí)際的相關(guān)特性在實(shí)際應(yīng)用中是不可能事先知道的。因此，在實(shí)際應(yīng)用中通常僅使用基于MMSE準(zhǔn)則的算法和基于DFT變換的算法，即：

其中，IL*L是單位矩陣，G是M階的方陣。

2. 2信道估計(jì)內(nèi)插方法

內(nèi)插法又稱插值法。根據(jù)未知函數(shù)f（x）在某區(qū)間內(nèi)若干點(diǎn)的函數(shù)值，作出在該若干點(diǎn)的函數(shù)值與f（x）值相等的特定函數(shù)來近似原函數(shù)f（x），進(jìn)而根據(jù)此特定函數(shù)計(jì)算出該區(qū)間內(nèi)其他各點(diǎn)的原函數(shù)f（x）的近似值。由于在信道估計(jì)中，內(nèi)插方法無需信道的統(tǒng)計(jì)信息，且較易實(shí)現(xiàn)，因此其能夠在實(shí)際的通信系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用。常用的內(nèi)插算法包括線性插值、常值內(nèi)插、高斯插值、基于DFT的內(nèi)插和sinc函數(shù)插值等。

三、信道估計(jì)專利技術(shù)的整體情況

1. 專利申請量趨勢分析。在CNABS數(shù)據(jù)庫中，統(tǒng)計(jì)出的近幾年有關(guān)信道估計(jì)技術(shù)的專利申請量變化情況?？梢姡?010年開始，相關(guān)專利申請量逐年下降，其中最主要的原因在于該技術(shù)的研究已比較成熟。

2. 分類號分析。在CNABS數(shù)據(jù)庫中，得到的信道估計(jì)技術(shù)所屬的主要分類號?？梢钥闯觯擁?xiàng)技術(shù)的申請主要被分入了H04L27/26（調(diào)制載波系統(tǒng)，·應(yīng)用多頻碼元的系統(tǒng)），H04L25/02（基帶系統(tǒng)，·零部件），H04L25/03（基帶系統(tǒng)，·發(fā)射機(jī)或接收機(jī)中的整形網(wǎng)絡(luò)）。

3. 專利申請主體分析。在CNABS數(shù)據(jù)庫中，得到的不同申請人有關(guān)信道估計(jì)技術(shù)的專利申請量。可以看出，國內(nèi)外大公司都針對信道估計(jì)技術(shù)進(jìn)行了大量研究，國內(nèi)主要以中興、華為兩大設(shè)備商為主。此外，許多高校，例如，清華大學(xué)、東南大學(xué)、電子科技大學(xué)等在信道估計(jì)方面也進(jìn)行了相關(guān)研究。

4. 領(lǐng)域分析。在CNABS數(shù)據(jù)庫中，統(tǒng)計(jì)得到的各領(lǐng)域有關(guān)信道估計(jì)的專利申請量?？梢钥闯?，針對信道估計(jì)技術(shù)的研究，大多集中于LET領(lǐng)域；但信道估計(jì)技術(shù)也是傳感器網(wǎng)絡(luò)、電力通信、水聲通信、CMMB等領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

5. 估計(jì)準(zhǔn)則分析。在CNABS數(shù)據(jù)庫中，統(tǒng)計(jì)得到的信道估計(jì)技術(shù)中所采用的不同估計(jì)準(zhǔn)則的專利申請情況?？梢钥闯?，基于最小均方差準(zhǔn)則的信道估計(jì)技術(shù)申請量相對較多，其次是基于最小二乘準(zhǔn)則的信道估計(jì)。

四、總結(jié)

通過信道估計(jì)能夠獲知信道的狀態(tài)信息，通過對發(fā)射端發(fā)射的數(shù)據(jù)在接收端加入信道估計(jì)與均衡模塊，能夠有效抵消數(shù)據(jù)經(jīng)由無線多徑信道而產(chǎn)生的畸變，使得接收端能夠正確地恢復(fù)出發(fā)射端所發(fā)射的數(shù)據(jù)，從而提高通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸性能。國內(nèi)外目前針對信道估計(jì)技術(shù)已進(jìn)行了大量的研究，且所采用的信道估計(jì)方法也不一。了解有關(guān)信道估計(jì)專利的特點(diǎn)，有利于今后有關(guān)信道估計(jì)專利申請的審查、研究。