信道估計技術(shù)淺析

李紅玲

【摘要】 信道估計技術(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。本文對信道估計技術(shù)和相關(guān)估計方法作了簡要介紹，并對信道估計技術(shù)的專利申請情況進(jìn)行了統(tǒng)計分析，以通過分析提高有關(guān)信道估計專利申請的審查、研究效率。

【關(guān)鍵詞】 信道估計 導(dǎo)頻 統(tǒng)計分析

一、信道估計概述

信道估計即是估計從發(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域的傳輸特性。針對OFDM系統(tǒng)而言，即是估計出每個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、信道估計方法

2.1導(dǎo)頻估計方法

常見的估計準(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)則的估計方法

根據(jù)LS準(zhǔn)則，定義代價函數(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。由于在信道估計中，內(nèi)插方法無需信道的統(tǒng)計信息，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)計出的近幾年有關(guān)信道估計技術(shù)的專利申請量變化情況。可見，自2010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，得到的信道估計技術(shù)所屬的主要分類號。可以看出，該項技術(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)計得到的各領(lǐng)域有關(guān)信道估計的專利申請量。可以看出，針對信道估計技術(shù)的研究，大多集中于LET領(lǐng)域；但信道估計技術(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. 估計準(zhǔn)則分析。在CNABS數(shù)據(jù)庫中，統(tǒng)計得到的信道估計技術(shù)中所采用的不同估計準(zhǔn)則的專利申請情況。可以看出，基于最小均方差準(zhǔn)則的信道估計技術(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。

四、總結(jié)

通過信道估計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技術(shù)已進(jìn)行了大量的研究，且所采用的信道估計方法也不一。了解有關(guān)信道估計專利的特點(diǎn)，有利于今后有關(guān)信道估計專利申請的審查、研究。