正交頻分復用系統中信道估計方法及其裝置製造方法
2023-08-13 18:28:26 1
正交頻分復用系統中信道估計方法及其裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及無線通信領域，公開了一種正交頻分復用系統中信道估計方法及其裝置。該方法包括以下步驟：對於N個子帶，分別從內接收到的子載波中，挑選出各導頻子載波並解擾，N>1；對於每個子帶分別執行以下各步驟：分別計算各子帶內中間子載波的相位；分別計算各導頻子載波對應的歸一化相位差；對各導頻子載波對應的歸一化相位差求平均，得到歸一化平均相位差；根據該歸一化平均相位差，從一個已知信道估計值的子載波以相位旋轉方式計算各子載波的信道估計結果。可以在一小塊子帶內獲得比較好的信道估計結果，克服了由於子帶內相位的不連續導致的傳統信道估計誤差比較大的問題。
【專利說明】正交頻分復用系統中信道估計方法及其裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及無線通信領域，特別涉及正交頻分復用系統中信道估計技術。
【背景技術】
[0002] 傳統的頻分復用技術是數據只在一個載波信號上傳輸，正交頻分復用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing，簡稱 "0FDM"）是一種多載波調製 (Multi-Carrier Modulation,簡稱"MCM")，它採用多個載波，而將要傳送的數據流分解成 多個低速的比特流，用這些低速的數據流分別去調製多個載波。如果這些載波是用跳頻方 式選用的，那麼即便是頻譜相互混疊也能保持是相互正交的波形。這樣就避免了信號波形 之間的幹擾，同時還提高了頻譜利用率。長期演進（Long Term Evolution，簡稱"LTE"）網 絡是新一代移動通信系統，OFDM技術在LTE中得到了很好的應用。
[0003] 在現在的LTE系統中，在傳輸模式7或者8的時候，其基站有可能通過波束賦形來 給終端發射數據，在波束賦形後，其在頻域中，常常會出現子帶之間其信道不是連續的，如 在LTE信道中，常常一個RB (子帶）之間就常常會出現信道的不連續，（在LTE中一個RB味 12個子載波，其上面有可能會有3個或者4個UE_RS (用戶設備的參考導頻信號)導頻)，而 現在0FDM系統中的通用的信道估計方法，一般是認為信道是連續的，在頻域中對挑出的解 擾後的導頻進行平滑後，得出其信道估計結果。
[0004] 但是由於其信道的不連續性，平滑處理會導致其信道估計結果誤差非常大，影響 其性能。
[0005] 同時，在現在的0FDM系統中，一般都會在發射的某些0FDM符號的某些子載波上， 發射一些接收機已知的導頻序列，如LTE系統中，如圖1所示，間隔安排了一些導頻，接收機 用這些導頻序列進行信道估計，並且在時頻域進行平滑，通常的方法如Wiener濾波法，或 者簡單的線性插值法，或者時頻域變換的快速傅立葉變換（Fast Fourier Transform,簡稱 "FFT"）方法，從而得到整個時頻域上的信道估計結果。
[0006] 由於一般的0FDM系統只佔有一定的帶寬，所以這些導頻子載波只在一定的帶寬 內存在，0FDM信道估計一般都是通過把這些導頻進行平滑濾波來進行，但是在平滑濾波的 時候，由於0FDM有效子載波外已經沒有導頻信息了，所以採用傳統的平滑濾波做信道估計 的時候，常常會產生很大的邊緣效應，即信道估計在子帶邊緣上會存在比較大的失真。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在於提供一種正交頻分復用系統中信道估計方法及其裝置，可以在 一小塊子帶內獲得比較好的信道估計結果，克服了由於子帶內相位的不連續導致的傳統信 道估計誤差比較大的問題。
[0008] 為解決上述技術問題，本發明的實施方式公開了一種正交頻分復用系統中信道估 計方法，包括以下步驟：
[0009] 對於N個子帶，分別從內接收到的子載波中，挑選出各導頻子載波並解擾，N>1 ;對 於每個子帶分別執行以下各步驟：
[0010] 分別計算該子帶內解擾後各導頻子載波的算術平均值作為該子帶的中間子載波 的平均信道值，並根據該中間子載波的平均信道值計算該中間子載波的相位；
[0011] 以該中間子載波的相位分別減去各導頻子載波的相位，再分別除以該中間子載波 到各導頻子載波間隔的子載波距離，分別得到各導頻子載波對應的歸一化相位差；
[0012] 對各導頻子載波對應的歸一化相位差求平均，得到歸一化平均相位差；
[0013] 根據該歸一化平均相位差，從一個已知信道估計值的子載波以相位旋轉方式計算 各子載波的信道估計結果。。
[0014] 本發明的實施方式還公開了一種正交頻分復用系統中信道估計裝置，包括：
[0015] 解擾單元，用於從N個子帶內接收到的子載波中，挑選出各導頻子載波並解擾， N>1 ；
[0016] 中間子載波信道值計算單元，用於分別計算N個子帶內經解擾單元解擾後各導頻 子載波的算術平均值作為該子帶的中間子載波的平均信道值，並根據該中間子載波的平均 信道值計算該中間子載波的相位；
[0017] 歸一化相位差計算單元，用於以中間子載波的相位計算單元計算所得的該中間子 載波的相位分別減去各導頻子載波的相位，再分別除以該中間子載波到各導頻子載波間隔 的子載波距離，分別得到各導頻子載波對應的歸一化相位差；
[0018] 歸一化平均相位差計算單元，用於對歸一化相位差計算單元計算所得的各導頻子 載波對應的歸一化相位差求平均，得到歸一化平均相位差；
[0019] 相位旋轉單元，用於從一個已知信道估計值的子載波以相位旋轉方式計算各子載 波的信道估計結果。
[0020] 本發明實施方式與現有技術相比，主要區別及其效果在於：
[0021] 計算子帶內解擾後導頻的平均值，得出子帶內平均的信道信息，通過計算子帶內 子載波之間的相位差，並且通過信道的平均值進行相位旋轉得到其信道估計結果。可以在 一小塊子帶內獲得比較好的信道估計結果，克服了由於子帶內相位的不連續導致的傳統信 道估計誤差比較大的問題。
[0022] 進一步地，計算子帶內解擾後導頻的平均值，得出子帶內平均的信道信息，可以有 效的進行降噪。
[0023] 進一步地，通過計算子帶內子載波之間的相位差，並且通過信道的平均值進行相 位旋轉，相位旋轉更加準確，也可以進行有效的降噪。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024] 圖1是現有技術中導頻位置的示意圖；
[0025] 圖2是本發明第一實施方式中一種正交頻分復用系統中信道估計方法的流程示 意圖；
[0026] 圖3是本發明第二實施方式中一種正交頻分復用系統中信道估計裝置的結構示 意圖。
【具體實施方式】
[0027] 在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節。但是，本 領域的普通技術人員可以理解，即使沒有這些技術細節和基於以下各實施方式的種種變化 和修改，也可以實現本申請各權利要求所要求保護的技術方案。
[0028] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的實施 方式作進一步地詳細描述。
[0029] 本發明第一實施方式涉及一種正交頻分復用系統中信道估計方法。圖2是該正交 頻分復用系統中信道估計方法的流程示意圖。
[0030] 具體地說，如圖2所示，該正交頻分復用系統中信道估計方法包括以下步驟：
[0031] 在步驟201中，從N個子帶內接收到的子載波中，挑選出各導頻子載波並解擾，N是 子帶數，N>1。
[0032] 子帶內指子帶的頻率範圍之內。
[0033] 子帶是0FDM無線通信系統所使用的一定帶寬的連續頻帶，一個子帶通常被劃分 為多個子載波，一個0FDM無線通信系統可以使用一個或多個子帶。
[0034] 具體地說，該正交頻分復用系統中N個子帶間信道不連續。
[0035] 此外，可以理解，N個子帶間信道不連續可以是所有的相鄰子帶之間信道都不連 續，也可以只是其中部分相鄰子帶之間信道不連續。
[0036] 進一步地，該正交頻分復用系統中的基站通過波束賦形來給終端發射數據。可以 理解，在本發明的其它某些實例中，即使不使用波束賦形技術，相鄰子帶之間的信道也可以 是不連續的。
[0037] 在發明的一個優選例中，該正交頻分復用系統是長期演進系統（LTE)，並且處於傳 輸模式7或者8的狀態下。
[0038] 為了簡化表達，本發明的各實施方式中有時將導頻子載波簡稱為導頻。
[0039] 然後，對於每個子帶分別執行以下各步驟：
[0040] 在步驟202中，分別計算該子帶內解擾後各導頻子載波的算術平均值作為該子帶 的中間子載波的平均信道值。
[0041] 此後進入步驟203,根據該中間子載波的平均信道值計算該中間子載波的相位。
[0042] 分別計算該子帶內解擾後各導頻子載波的算術平均值作為該子帶的中間子載波 的平均信道值，並根據該中間子載波的平均信道值計算該中間子載波的相位。
[0043] 需要說明的是，本發明的各實施方式中，計算該子帶內各導頻子載波的算術平均 值是指將每個導頻子載波的實部相加求平均得到中間子載波的實部，虛部也相加求平均得 到中間子載波的虛部。
[0044] 中間子載波的位置就是各導頻位置的平均值。例如，一個子帶內有3個導頻，一個 導頻在位置一 4, 一個導頻在位置0,另一個導頻在位置4,則中間子載波的位置在0。又如， 一個子帶內有2個導頻，一個導頻位置是2, 一個導頻位置是8,則中間子載波的位置是5。
[0045] 計算子帶內解擾後導頻的平均值，得出子帶內平均的信道信息，可以進一步的進 行降噪。
[0046] 此後進入步驟204,計算各導頻子載波對應的歸一化相位差。
[0047] 以該中間子載波的相位分別減去各導頻子載波的相位，再分別除以該中間子載波 到各導頻子載波間隔的子載波距離，分別得到各導頻子載波對應的歸一化相位差。
[0048] 本發明各實施方式中，子載波之間的距離指頻域上的距離。
[0049] 此後進入步驟205,對各導頻子載波對應的歸一化相位差求平均，得到歸一化平均 相位差。
[0050] 此後進入步驟206,根據該歸一化平均相位差，從一個已知信道估計值的子載波以 相位旋轉方式計算各子載波的信道估計結果。
[0051] 我們可以通過中間平均導頻子載波的幅度或者和離需要估計的子載波最近的導 頻子載波的信道作為相位旋轉的初始值。
[0052] 通過計算子帶內子載波之間的相位差，並且通過信道的平均值進行相位旋轉，相 位旋轉更加準確，信道估計結果的誤差也越小。
[0053] 相位旋轉是一種現有技術，這裡不進行詳細說明，簡單地說是對一個複數值(這裡 是已知信道估計值的子載波的信道估計值）乘以一個相位旋轉因子。
[0054] 此後結束本流程。
[0055] 計算子帶內解擾後導頻的平均值，得出子帶內平均的信道信息，通過計算子帶內 子載波之間的相位差，並且通過信道的平均值進行相位旋轉得到其信道估計結果。可以在 一小塊子帶內獲得比較好的信道估計結果，克服了由於子帶內相位的不連續導致的傳統信 道估計誤差比較大的問題。
[0056] 可以有多種方法實現步驟206的相位旋轉計算各子載波相位，例如，
[0057] 作為一種優選的實施例，將中間子載波作為已知信道估計值的子載波，從中間子 載波開始進行相位旋轉，得到各個子載波的信道估計結果。
[0058] 作為另一種優選的實施例，在步驟206中，根據該歸一化平均相位差以相位旋轉 方式計算各子載波的信道估計結果的步驟包括以下子步驟：
[0059] 對於該子帶內各待估計的子載波，分別進行以下步驟：
[0060] 找到距離該待估計的子載波最近的導頻子載波，將該最近的導頻子載波作為已知 信道估計值的子載波，從該導頻子載波開始進行相位旋轉，得到各個子載波的信道估計結 果。
[0061] 在另一個實施例中，還可以將已經計算得到估計結果的子載波作為已知信道估計 值的子載波。例如，可以先從開中間子載波進行相位旋轉，得到某個子載波的信道估計值， 再將該子載波作為已知信道估計值的子載波，從該子載波的信道估計值再次進行相位旋 轉，得到其它子載波的信道估計。
[0062] 下面介紹本發明的一個優選的具體例子。
[0063] 將一個0FDM符號內某個子帶（RB)內的導頻挑出來，並且結型解擾，設其為Plot， i=0,1，2…N-1 ;
[0064] 計算導頻的平均值，設為
【權利要求】
1. 一種正交頻分復用系統中信道估計方法，其特徵在於，包括以下步驟： 對於N個子帶，分別從內接收到的子載波中，挑選出各導頻子載波並解擾，N>1 ;對於每 個子帶分別執行以下各步驟： 分別計算該子帶內解擾後各導頻子載波的算術平均值作為該子帶的中間子載波的平 均信道值，並根據該中間子載波的平均信道值計算該中間子載波的相位； 以該中間子載波的相位分別減去各導頻子載波的相位，再分別除以該中間子載波到各 導頻子載波間隔的子載波距離，分別得到各導頻子載波對應的歸一化相位差； 對各導頻子載波對應的歸一化相位差求平均，得到歸一化平均相位差； 根據該歸一化平均相位差，從一個已知信道估計值的子載波以相位旋轉方式計算各子 載波的信道估計結果。
2. 根據權利要求1所述的正交頻分復用系統中信道估計方法，其特徵在於，所述已知 信道估計值的子載波是所述中間子載波。
3. 根據權利要求1所述的正交頻分復用系統中信道估計方法，其特徵在於，所述已知 信道估計值的子載波是與待估計的子載波距離最近的導頻子載波。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的正交頻分復用系統中信道估計方法，其特徵在 於，所述N個子帶間信道不連續。
5. 根據權利要求1至3中任一項所述的正交頻分復用系統中信道估計方法，其特徵在 於，所述正交頻分復用系統中的基站通過波束賦形來給終端發射數據。
6. 根據權利要求5所述的正交頻分復用系統中信道估計方法，其特徵在於，所述正交 頻分復用系統是長期演進系統，並且處於傳輸模式7或者8的狀態下。
7. -種正交頻分復用系統中信道估計裝置，其特徵在於，包括： 解擾單元，用於從N個子帶內接收到的子載波中，挑選出各導頻子載波並解擾，N>1 ; 中間子載波的相位計算單元，用於分別計算N個子帶內經解擾單元解擾後各導頻子載 波的算術平均值作為該子帶的中間子載波的平均信道值，並根據該中間子載波的平均信道 值計算該中間子載波的相位； 歸一化相位差計算單元，用於以中間子載波的相位計算單元計算所得的該中間子載波 的相位分別減去各導頻子載波的相位，再分別除以該中間子載波到各導頻子載波間隔的子 載波距離，分別得到各導頻子載波對應的歸一化相位差； 歸一化平均相位差計算單元，用於對歸一化相位差計算單元計算所得的各導頻子載波 對應的歸一化相位差求平均，得到歸一化平均相位差； 相位旋轉單元，用於從一個已知信道估計值的子載波以相位旋轉方式計算各子載波的 信道估計結果。
8. 根據權利要求7所述的正交頻分復用系統中信道估計裝置，其特徵在於所述已知信 道估計值的子載波是所述中間子載波。
9. 根據權利要求7所述的正交頻分復用系統中信道估計裝置，其特徵在於，所述已知 信道估計值的子載波是與待估計的子載波距離最近的導頻子載波。
10. 根據權利要求7至9中任一項所述的正交頻分復用系統中信道估計裝置，其特徵在 於，所述正交頻分復用系統是長期演進系統，並且處於傳輸模式7或者8的狀態下。
【文檔編號】H04L27/26GK104104623SQ201310121784
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月9日 優先權日:2013年4月9日
【發明者】沈旭強, 曹強, 董霄劍 申請人:展訊通信（上海）有限公司