信道估计技术浅析

【摘要】 信道估计技术是OFDM技术的关键技术之一，也是移动通信系统的重要研究热点之一。本文对信道估计技术和相关估计方法作了简要介绍，并对信道估计技术的专利申请情况进行了统计分析，以通过分析提高有关信道估计专利申请的审查、研究效率。

【关键词】 信道估计 导频 统计分析

一、信道估计概述

信道估计即是估计从发射天线到接收天线间的无线信道的频率响应，依据接收到的经信道影响而产生了相位和幅度畸变并叠加了高斯白噪声的接收序列来确定出信道的频域或者时域的传输特性。针对OFDM系统而言，即是估计出每个子载波上的频率的响应值Hk，k=0，1，2，...，N-1，换句话说，信道估计也即是信道对输入信号影响的一种数学表示。

二、信道估计方法

2.1导频估计方法

常见的估计准则包括最小二乘准则（LS）和最小均方差准则（MMSE）。

（1）基于LS准则的估计方法

根据LS准则，定义代价函数为：

其中，WP是在导频位置上的噪声干扰。该信道估计方法中的所有操作均在频域上进行，且其结构最简单，因此获得了广泛的应用。但是，LS准则忽略了噪声的消除，因此，噪声将会对信道估计的结果带来一定的影响。

（2）基于MMSE准则和DFT变换的估计算法

MMSE准则算法需要事先获知信道的相关特性，然而，信道实际的相关特性在实际应用中是不可能事先知道的。因此，在实际应用中通常仅使用基于MMSE准则的算法和基于DFT变换的算法，即：

其中，IL*L是单位矩阵，G是M阶的方阵。

2. 2信道估计内插方法

内插法又称插值法。根据未知函数f（x）在某区间内若干点的函数值，作出在该若干点的函数值与f（x）值相等的特定函数来近似原函数f（x），进而根据此特定函数计算出该区间内其他各点的原函数f（x）的近似值。由于在信道估计中，内插方法无需信道的统计信息，且较易实现，因此其能够在实际的通信系统得到广泛的应用。常用的内插算法包括线性插值、常值内插、高斯插值、基于DFT的内插和sinc函数插值等。

三、信道估计专利技术的整体情况

1. 专利申请量趋势分析。在CNABS数据库中，统计出的近几年有关信道估计技术的专利申请量变化情况。可见，自2010年开始，相关专利申请量逐年下降，其中最主要的原因在于该技术的研究已比较成熟。

2. 分类号分析。在CNABS数据库中，得到的信道估计技术所属的主要分类号。可以看出，该项技术的申请主要被分入了H04L27/26（调制载波系统，・应用多频码元的系统），H04L25/02（基带系统，・零部件），H04L25/03（基带系统，・发射机或接收机中的整形网络）。

3. 专利申请主体分析。在CNABS数据库中，得到的不同申请人有关信道估计技术的专利申请量。可以看出，国内外大公司都针对信道估计技术进行了大量研究，国内主要以中兴、华为两大设备商为主。此外，许多高校，例如，清华大学、东南大学、电子科技大学等在信道估计方面也进行了相关研究。

4. 领域分析。在CNABS数据库中，统计得到的各领域有关信道估计的专利申请量。可以看出，针对信道估计技术的研究，大多集中于LET领域；但信道估计技术也是传感器网络、电力通信、水声通信、CMMB等领域中的关键技术之一。

5. 估计准则分析。在CNABS数据库中，统计得到的信道估计技术中所采用的不同估计准则的专利申请情况。可以看出，基于最小均方差准则的信道估计技术申请量相对较多，其次是基于最小二乘准则的信道估计。

四、总结

通过信道估计能够获知信道的状态信息，通过对发射端发射的数据在接收端加入信道估计与均衡模块，能够有效抵消数据经由无线多径信道而产生的畸变，使得接收端能够正确地恢复出发射端所发射的数据，从而提高通信系统的数据传输性能。国内外目前针对信道估计技术已进行了大量的研究，且所采用的信道估计方法也不一。了解有关信道估计专利的特点，有利于今后有关信道估计专利申请的审查、研究。