一種基於信道內插的信道估計方法和裝置的製作方法
2023-06-21 18:29:51 2
專利名稱：一種基於信道內插的信道估計方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及無線通信領域，尤其涉及一種基於信道內插的信道估計方法和裝置。
背景技術：
WIMAX(Worldwide Interoperability for MicrowaveAccess) 是一項新興的寬帶無線接入技術，能提供面向網際網路的高速連接。WIMAX的技術起點較高， 採用了代表未來通信技術發展方向的0FDM/0FDMA(正交頻分復用/正交頻分復用多址)、 MIMO(多輸入多輸出)等先進技術。圖1所示為WIMAX系統幀結構示意圖，一幀數據在時間方向上(圖1中橫軸方向) 劃分為M個符號，包括前導碼(符號0)、協議符號(符號1)和數據符號(符號2-符號M-1)； 在頻率方向上根據載波頻率的不同劃分為N個信道，其中部分信道為導頻信道；圖1中，突 發符號為用於針對不同用戶傳輸數據的符號。目前，現有的對WIMAX系統的信道估計方法，首先採用較為簡單的最小二乘LS方 法估計前導碼和數據符號的導頻信道的信道估計值，再利用估計得到的導頻信道的信道估 計值，根據前導碼和數據符號導頻信道的信道估計值的線性比例關係對數據符號進行信道 內插，獲得數據符號的數據信道的信道估計值。採用現有技術的上述方案，由於採用LS方法估計導頻信道獲得信道估計值精度 偏低，尤其是對於前導碼的導頻信道，估計精度偏低會導致較高的導頻信道估計均方差 MSE，進而在進行信道內插後獲得的數據信道的信道估計MSE也相對較高，增大了系統均衡 後的誤碼率SER;其次，根據前導碼和數據符號導頻信道的信道估計值的線性比例關係對 數據符號進行信道內插，運算複雜度偏高，增加系統資源開銷，降低了系統整體性能。
發明內容
本發明實施例提供一種基於信道內插的信道估計方法和裝置，用以降低運算複雜 度，減少系統資源開銷，提高系統整體性能。本發明實施例提供一種基於信道內插的信道估計方法，包括使用數據幀的數據符號的各指定信道的第一信道估計值分別對應減去前導碼的 所述各指定信道的第二信道估計值，得到與所述各指定信道分別對應的各差值；使用所述各指定信道中每兩個相鄰的指定信道對應的差值，通過線性內插獲得每 兩個相鄰的指定信道之間的各信道對應的差值；使用所述數據符號的各信道對應的差值分別對應加上所述前導碼的各信道的第 二信道估計值，得到與所述各信道分別對應的各和值，確定所述各和值分別對應為所述數 據符號的各信道的第三信道估計值。本發明實施例還提供一種基於信道內插的信道估計裝置，包括第一計算單元，用於使用數據幀的數據符號的各指定信道的第一信道估計值分別 對應減去前導碼的所述各指定信道的第二信道估計值，得到與所述各指定信道分別對應的各差值；內插單元，用於使用所述各指定信道中每兩個相鄰的指定信道對應的差值，通過 線性內插獲得每兩個相鄰的指定信道之間的各信道對應的差值；第二計算單元，用於使用所述數據符號的各信道對應的差值分別對應加上所述前 導碼的各信道的第二信道估計值，得到與所述各信道分別對應的各和值，確定所述各和值 分別對應為所述數據符號的各信道的第三信道估計值。本發明實施例提供的方法中，使用數據符號的各指定信道的第一信道估計值分別 對應減去前導碼的各指定信道的第二信道估計值，得到與各指定信道分別對應的各差值; 並使用各指定信道中相鄰信道對應的差值，通過線性內插獲得相鄰信道之間的各信道對應 的差值；以及使用數據符號的各信道對應的差值分別對應加上前導碼的各信道的第二信道 估計值，得到與各信道分別對應的各和值，確定各和值分別對應為數據符號的各信道的第 三信道估計值。從上述步驟可知，全部運算均可利用加法器實現，相比現有技術的信道內插 方法，降低了運算複雜度，減少了系統資源開銷，進而提高了系統整體性能。
圖1為WIMAX數據幀結構示意圖；圖2為本發明實施例提供的基於信道內插的信道估計方法的流程圖之一；圖3為本發明實施例提供的基於信道內插的信道估計方法的流程圖之二 ；圖4為前導碼的信道結構示意圖；圖5為本發明實施例中變換域內插濾波方法示意圖；圖6為採用本發明實施例提供的方法與LS方法進行前導碼的各信道的信道估計 時信道估計MSE的比較示意圖；圖7為數據符號的信道結構示意圖；圖8為本發明實施例中步驟S302中第二種方式中計算當前數據符號的與前一個 數據符號和後一個數據符號的各相同導頻信道對應的數據信道的信道估計值的示意圖；圖9為採用本發明實施例的信道估計方法與現有技術進行信道估計時信道估計 MSE的比較示意圖；圖10本發明實施例提供的基於信道內插的信道估計裝置的結構示意圖。
具體實施例方式本發明實施例提供一種基於信道內插的信道估計方法，如圖2所示，包括步驟S201、使用數據幀的數據符號的各指定信道的第一信道估計值分別對應減去 前導碼的各指定信道的第二信道估計值，得到與各指定信道分別對應的各差值。步驟S202、使用各指定信道中每兩個相鄰的指定信道對應的差值，通過線性內插 獲得每兩個相鄰的指定信道之間的各信道對應的差值。步驟S203、使用數據符號的各信道對應的差值分別對應加上前導碼的各信道的第 二信道估計值，得到與各信道分別對應的各和值，確定各和值分別對應為數據符號的各信 道的第三信道估計值。上述方法中，數據符號的各指定信道可以為各導頻信道，或者也可以為各導頻和部分數據信道，後續進行詳細描述。下面結合附圖，用具體實施例通過對完整的信道估計流程的描述，對本發明提供 的方法進行詳細描述。本發明實施例提供的完整的信道估計流程如圖3所示，包括步驟S301、計算前導碼的各信道的信道估計值。根據WIMAX系統幀結構中，每一數據幀都有獨立的前導碼，因此在處理每一數據 幀前先對前導碼的各信道進行信道估計，獲得前導碼的各信道的信道估計值LMU 。例 如，對於現有WIMAX系統中數據幀的前導碼的信道結構，其示意圖如圖4所示，導頻信道間 隔兩個載波插入，其餘位置全部插入空載波作為空信道。本步驟可以使用各種方法估計前導碼的各信道，計算出前導碼的各信道的信道估 計值，例如使用LS方法，但由於採用LS方法進行信道估計的精度偏低，會導致較高的導頻 信道估計MSE，進而在後續進行信道內插後獲得的數據信道的信道估計MSE也相對較高，增 大了系統均衡後的SER，因此，為解決這一問題，本發明實施例對於本步驟提出如下方案，採 用線性最小均方差估計LMMSE和變換域內插濾波相結合的方法，具體如下首先，根據前導碼的各導頻信道的接收信號Yp和網絡側的發送信號Xp，使用LS方 法對前導碼的導頻信道進行估計，獲得前導碼的導頻信道的信道估計值/ ，具體採用如
下公式計算
權利要求
1.一種基於信道內插的信道估計方法，其特徵在於，包括使用數據幀的數據符號的各指定信道的第一信道估計值分別對應減去前導碼的所述 各指定信道的第二信道估計值，得到與所述各指定信道分別對應的各差值；使用所述各指定信道中每兩個相鄰的指定信道對應的差值，通過線性內插獲得每兩個 相鄰的指定信道之間的各信道對應的差值；使用所述數據符號的各信道對應的差值分別對應加上所述前導碼的各信道的第二信 道估計值，得到與所述各信道分別對應的各和值，確定所述各和值分別對應為所述數據符 號的各信道的第三信道估計值。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，當終端移動速度大於設定速度閾值，且所述 數據符號沒有位於所述前設定數量個數據符號中時，所述前導碼為所述數據幀的下一個數 據幀的前導碼；否則，所屬前導碼為所述數據幀的前導碼。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述前導碼的各信道的第二信道估計值 採用如下方式確定根據所述前導碼的各導頻信道的接收信號和網絡側的發送信號，使用最小二乘方法對 所述前導碼的各導頻信道進行估計，獲得所述前導碼的各導頻信道的第四信道估計值；對於獲得的所述前導碼的各導頻信道的第四信道估計值，使用線性最小均方誤差估計 方法確定出所述前導碼的各導頻信道的第五信道估計值；對於獲得的所述前導碼的各導頻信道的第五信道估計值，使用變換域內插濾波方法確 定出所述前導碼的各信道的第二信道估計值。
4.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述數據符號的各指定信道的第一信道 估計值採用如下方式確定根據所述數據符號的各導頻信道的接收信號和網絡側的發送信號，使用最小二乘方法 對所述數據符號的各導頻信道進行估計，獲得所述數據符號的各導頻信道的第六信道估計 值；對於獲得的所述前導碼的各導頻信道的第六信道估計值，使用線性最小均方誤差估計 方法確定出所述數據符號的各導頻信道的第一信道估計值；其中，所述數據符號的各導頻 信道為所述數據符號的各指定信道。
5.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述數據符號的各指定信道的第一信道 估計值採用如下方式確定根據所述數據符號的各導頻信道的接收信號和網絡側的發送信號，使用最小二乘方法 對所述數據符號的各導頻信道進行估計，獲得所述數據符號的各導頻信道的第六信道估計 值；分別計算所述數據符號的前一個數據符號和後一個數據符號的各相同導頻信道的第 六信道估計值的各平均值，確定所述各平均值為所述數據符號的與所述前一個數據符號和 後一個數據符號的各相同導頻信道對應的數據信道的第六信道估計值；其中，所述數據符 號的各導頻信道和所述對應的數據信道為所述數據符號的各指定信道；對於所述數據符號的各指定信道的第六信道估計值，使用線性最小均方誤差估計方法 確定出所述數據符號的各指定信道的第一信道估計值。
6.一種基於信道內插的信道估計裝置，其特徵在於，包括第一計算單元，用於使用數據幀的數據符號的各指定信道的第一信道估計值分別對應 減去前導碼的所述各指定信道的第二信道估計值，得到與所述各指定信道分別對應的各差 值；內插單元，用於使用所述各指定信道中每兩個相鄰的指定信道對應的差值，通過線性 內插獲得每兩個相鄰的指定信道之間的各信道對應的差值；第二計算單元，用於使用所述數據符號的各信道對應的差值分別對應加上所述前導碼 的各信道的第二信道估計值，得到與所述各信道分別對應的各和值，確定所述各和值分別 對應為所述數據符號的各信道的第三信道估計值。
7.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，還包括前導碼確定單元，用於當本裝置移動速度大於設定速度閾值，且所述數據符號沒有位 於所述前設定數量個數據符號中時，確定所述第一計算單元使用的所述前導碼為所述數據 幀的下一個數據幀的前導碼；否則，確定所述第一計算單元使用的所述前導碼為所述數據 幀的前導碼。
8.如權利要求6或7所述的裝置，其特徵在於，所述第一計算單元，用於採用如下方式 確定所述前導碼的各信道的第二信道估計值根據所述前導碼的各導頻信道的接收信號和網絡側的發送信號，使用最小二乘方法對 所述前導碼的各導頻信道進行估計，獲得所述前導碼的各導頻信道的第四信道估計值；並 對於獲得的所述前導碼的各導頻信道的第四信道估計值，使用線性最小均方誤差估計方法 確定出所述前導碼的各導頻信道的第五信道估計值；以及對於獲得的所述前導碼的各導頻 信道的第五信道估計值，使用變換域內插濾波方法確定出所述前導碼的各信道的第二信道 估計值。
9.如權利要求6或7所述的裝置，其特徵在於，所述第一計算單元，用於採用如下方式 確定所述數據符號的各指定信道的第一信道估計值根據所述數據符號的各導頻信道的接收信號和網絡側的發送信號，使用最小二乘方法 對所述數據符號的各導頻信道進行估計，獲得所述數據符號的各導頻信道的第六信道估計 值；並對於獲得的所述前導碼的各導頻信道的第六信道估計值，使用線性最小均方誤差估 計方法確定出所述數據符號的各導頻信道的第一信道估計值；其中，所述數據符號的各導 頻信道為所述數據符號的各指定信道。
10.如權利要求6或7所述的裝置，其特徵在於，所述第一計算單元，用於採用如下方式 確定所述數據符號的各指定信道的第一信道估計值根據所述數據符號的各導頻信道的接收信號和網絡側的發送信號，使用最小二乘方法 對所述數據符號的各導頻信道進行估計，獲得所述數據符號的各導頻信道的第六信道估計 值；並分別計算所述數據符號的前一個數據符號和後一個數據符號的各相同導頻信道的第 六信道估計值的各平均值，確定所述各平均值為所述數據符號的與所述前一個數據符號和 後一個數據符號的各相同導頻信道對應的數據信道的第六信道估計值；其中，所述數據符 號的各導頻信道和所述對應的數據信道為所述數據符號的各指定信道；以及對於所述數據 符號的各指定信道的第六信道估計值，使用線性最小均方誤差估計方法確定出所述數據符 號的各指定信道的第一信道估計值。
全文摘要
本發明公開了一種基於信道內插的信道估計方法和裝置，包括使用數據幀的數據符號的各指定信道的第一信道估計值分別對應減去前導碼的各指定信道的第二信道估計值，得到與各指定信道分別對應的各差值；並使用各指定信道中每兩個相鄰的指定信道對應的差值，通過線性內插獲得每兩個相鄰的指定信道之間的各信道對應的差值；以及使用數據符號的各信道對應的差值分別對應加上前導碼的各信道的第二信道估計值，得到與各信道分別對應的各和值，確定各和值分別對應為數據符號的各信道的第三信道估計值。採用本發明提供的方法和終端，相比現有技術，降低了運算複雜度，減少了系統資源開銷，提高了系統整體性能。
文檔編號H04L25/02GK102148776SQ201010107248
公開日2011年8月10日 申請日期2010年2月5日 優先權日2010年2月5日
發明者劉小英, 楊孟林, 程思霖, 鄧守來, 齊暉 申請人:中國移動通信集團設計院有限公司