信道估計技術淺析

李紅玲

【摘要】 信道估計技術是OFDM技術的關鍵技術之一，也是移動通信系統的重要研究熱點之一。本文對信道估計技術和相關估計方法作了簡要介紹，并對信道估計技術的專利申請情況進行了統計分析，以通過分析提高有關信道估計專利申請的審查、研究效率。

【關鍵詞】 信道估計 導頻 統計分析

一、信道估計概述

信道估計即是估計從發射天線到接收天線間的無線信道的頻率響應，依據接收到的經信道影響而產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系統而言，即是估計出每個子載波上的頻率的響應值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學表示。

二、信道估計方法

2.1導頻估計方法

常見的估計準則包括最小二乘準則（LS）和最小均方差準則（MMSE）。

（1）基于LS準則的估計方法

根據LS準則，定義代價函數為：

其中，WP是在導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行，且其結構最簡單，因此獲得了廣泛的應用。但是，LS準則忽略了噪聲的消除，因此，噪聲將會對信道估計的結果帶來一定的影響。

（2）基于MMSE準則和DFT變換的估計算法

MMSE準則算法需要事先獲知信道的相關特性，然而，信道實際的相關特性在實際應用中是不可能事先知道的。因此，在實際應用中通常僅使用基于MMSE準則的算法和基于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信道估計內插方法

內插法又稱插值法。根據未知函數f（x）在某區間內若干點的函數值，作出在該若干點的函數值與f（x）值相等的特定函數來近似原函數f（x），進而根據此特定函數計算出該區間內其他各點的原函數f（x）的近似值。由于在信道估計中，內插方法無需信道的統計信息，且較易實現，因此其能夠在實際的通信系統得到廣泛的應用。常用的內插算法包括線性插值、常值內插、高斯插值、基于DFT的內插和sinc函數插值等。

三、信道估計專利技術的整體情況

1. 專利申請量趨勢分析。在CNABS數據庫中，統計出的近幾年有關信道估計技術的專利申請量變化情況。可見，自2010年開始，相關專利申請量逐年下降，其中最主要的原因在于該技術的研究已比較成熟。

2. 分類號分析。在CNABS數據庫中，得到的信道估計技術所屬的主要分類號。可以看出，該項技術的申請主要被分入了H04L27/26（調制載波系統，·應用多頻碼元的系統），H04L25/02（基帶系統，·零部件），H04L25/03（基帶系統，·發射機或接收機中的整形網絡）。

3. 專利申請主體分析。在CNABS數據庫中，得到的不同申請人有關信道估計技術的專利申請量。可以看出，國內外大公司都針對信道估計技術進行了大量研究，國內主要以中興、華為兩大設備商為主。此外，許多高校，例如，清華大學、東南大學、電子科技大學等在信道估計方面也進行了相關研究。

4. 領域分析。在CNABS數據庫中，統計得到的各領域有關信道估計的專利申請量。可以看出，針對信道估計技術的研究，大多集中于LET領域；但信道估計技術也是傳感器網絡、電力通信、水聲通信、CMMB等領域中的關鍵技術之一。

5. 估計準則分析。在CNABS數據庫中，統計得到的信道估計技術中所采用的不同估計準則的專利申請情況。可以看出，基于最小均方差準則的信道估計技術申請量相對較多，其次是基于最小二乘準則的信道估計。

四、總結

通過信道估計能夠獲知信道的狀態信息，通過對發射端發射的數據在接收端加入信道估計與均衡模塊，能夠有效抵消數據經由無線多徑信道而產生的畸變，使得接收端能夠正確地恢復出發射端所發射的數據，從而提高通信系統的數據傳輸性能。國內外目前針對信道估計技術已進行了大量的研究，且所采用的信道估計方法也不一。了解有關信道估計專利的特點，有利于今后有關信道估計專利申請的審查、研究。