FBMC導頻信道估計方法及裝置與流程

2023-05-15 14:44:05

本發明涉及無線通信領域，尤其涉及一種FBMC導頻信道估計方法及裝置。

背景技術：

濾波器組多載波(Filtered Bank Multi-Carrier，FBMC)是基於子載波的頻譜成型技術，通過一個原型濾波器及其頻移得到濾波器組，從而實現並行多載波傳輸。與FBMC偏移調製結合，可以利用其I/Q獨立性擴大傳輸速率，從而使得頻譜效率超過正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)。

FBMC利用實正交性去除時域、頻域相鄰信號的幹擾，但是當信道頻域響應為複數時，實正交性就無法滿足。為滿足實正交性，現有技術中，採用輔助導頻(Auxiliary Pilot，AP)方法，將導頻符號的位置上來自於虛部的幹擾置為0。

現有的輔助導頻方法進行信道估計中，需要為輔助導頻符號分配較大的功率，導致為數據符號分配的功率較小，繼而導致接收端接收到的數據符號的等效信幹噪比較低。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題是如何進行輔助導頻信道估計，來降低輔助導頻符號的功率，提高數據符號的等效信幹噪比。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供一種FBMC導頻信道估計方法，包括：接收數據傳輸信號，並從所述數據傳輸信號中解調出導頻信號對應的資源塊上的符號，所述資源塊包括：第一資源塊及第二資源塊，所述第一資源塊為傳輸所述導頻信號的實部x1的資源塊，且所述第一資源塊上解調出的符號為第一符號；所述第二資源塊為傳輸所述導頻信號的虛部x2的資源塊，且所述第二資源塊上解調出的符號為第二符號；根據所述第一符號及所述第二符號，估計所述導頻信道的相位；根據所述估計得到的所述導頻信道的相位，估計所述導頻信道的幅度；根據所述導頻信道的相位以及幅度，估計所述導頻信道。

可選的，所述估計所述導頻信道的相位包括：計算所述第一符號以及所述第二符號的旋轉相位，使得按照所述旋轉相位旋轉後的第一符號的實部與旋轉後的第二符號的虛部組成的向量V1與實部x1和虛部x2組成的向量V2平行；將所述旋轉相位取反，將得到的取反值作為所述導頻信道的相位。

可選的，所述根據所述第一符號及所述第二符號，估計所述導頻信道的相位，採用如下公式進行：其中，為所述導頻信道的相位，y1為第一符號，y2為第二符號，為取y2的虛部的函數，為取y1的實部的函數，為取y2的實部的函數，為取y1的虛部的函數。

可選的，當所述導頻信號的實部x1≠0，且虛部x2＝0時，估計所述導頻信道的相位，採用如下公式進行：其中，angle(y2)為求y2的相位角的函數。

可選的，當所述導頻信號的實部x1＝0，且虛部x2≠0時，估計所述導頻信道的相位，採用如下公式進行：其中，angle(y1)為求y1的相位角的函數。

可選的，所述估計所述導頻信道的幅度包括：採用按照所述旋轉相位旋轉後的第一符號的實部與旋轉後的第二符號的虛部，估計所述導頻信道的幅度。

可選的，所述採用按照所述旋轉相位旋轉後的第一符號的實部與旋轉後的第二符號的虛部，估計所述導頻信道的幅度，採用如下公式進行：其中，hamp為所述導頻信道的幅度，為所述導頻信道的相位，y1為第一符號，y2為第二符號，為旋轉後的第一符號y1，為旋轉後的第二符號y2，為取實部的函數，為取的虛部的函數。

可選的，所述根據所述導頻信道的相位以及幅度，估計所述導頻信道，採用如下公式進行：其中，hamp為所述導頻信道的幅度，為所述導頻信道的相位，h為估計的所述導頻信道。

可選的，所述根據所述導頻信道的相位以及幅度，估計所述導頻信道，採用如下公式進行：其中：hamp為所述導頻信道的幅度，為所述導頻信道的相位，h為估計的所述導頻信道，為hamp的實部。

為解決上述問題，本發明實施例還提供了一種FBMC導頻信道估計裝置，包括：接收單元，用於接收數據傳輸信號；解調單元，用於從所述數據傳輸信號中解調出導頻信號對應的資源塊上的符號，所述資源塊包括：第一資源塊及第二資源塊，所述第一資源塊為傳輸所述導頻信號的實部x1的資源塊，且所述第一資源塊上解調出的符號為第一符號；所述第二資源塊為傳輸所述導頻信號的虛部x2的資源塊，且所述第二資源塊上解調出的符號為第二符號；相位估計單元，用於根據所述第一符號及所述第二符號，估計所述導頻信道的相位；幅度估計單元，用於根據所述估計得到的所述導頻信道的相位，估計所述導頻信道的幅度；導頻信道估計單元，用於根據所述導頻信道的相位以及幅度，估計所述導頻信道。

可選的，所述相位估計單元，用於計算所述第一符號以及所述第二符號的旋轉相位，使得按照所述旋轉相位旋轉後的第一符號的實部與旋轉後的第二符號的虛部組成的向量V1與實部x1和虛部x2組成的向量V2平行；將所述旋轉相位取反，將得到的取反值作為所述導頻信道的相位。

可選的，所述相位估計單元，用於採用如下公式估計所述導頻信道的相位：其中，為所述導頻信道的相位，y1為第一符號，y2為第二符號，為取y2的虛部的函數，為取y1的實部的函數，為取y2的實部的函數，為取y1的虛部的函數。

可選的，當所述導頻信號的實部x1≠0，且虛部x2＝0時，所述相位估計單元，用於採用如下公式估計所述導頻信道的相位：其中，angle(y2)為求y2的相位角的函數。

可選的，當所述導頻信號的實部x1＝0，且虛部x2≠0時，所述相位估計單元，用於採用如下公式估計所述導頻信道的相位：其中，angle(y1)為求y1的相位角的函數。

可選的，所述幅度估計單元，用於根據所述旋轉相位旋轉後的第一符號的實部與旋轉後的第二符號的虛部，估計所述導頻信道的幅度。

可選的，所述幅度估計單元，用於採用如下公式估計所述導頻信道的幅度：其中：hamp為所述導頻信道的幅度，為所述導頻信道的相位，y1為第一符號，y2為第二符號，為旋轉後的第一符號y1，為旋轉後的第二符號y2，為取實部的函數，為取的虛部的函數。

可選的，所述導頻信道估計單元，用於採用如下公式估計所述導頻信道：其中，hamp為所述導頻信道的幅度，為所述導頻信道的相位，h為估計的所述導頻信道。

可選的，所述導頻信道估計單元，用於採用如下公式估計所述導頻信道：其中：hamp為所述導頻信道的幅度，為所述導頻信道的相位，h為估計的所述導頻信道，為hamp的實部。

與現有技術相比，本發明實施例的技術方案具有以下有益效果：

在進行導頻信道估計時，根據第一資源塊上的第一符號以及第二符號，估計導頻信道的相位，根據導頻信道的相位估計導頻信道的幅度，從而可以估計導頻信道。上述方案無需設定特殊的輔助導頻符號來消除導頻符號位置上來自虛部的幹擾，從而可以降低輔助導頻符號的功率，提高數據符號的等效信幹噪比。此外，上述方案與LTE的導頻配置兼容，無需對LTE的導頻配置進行更改。

附圖說明

圖1是現有的一種數據傳輸信號的符號分布圖；

圖2是本發明實施例中的一種FBMC導頻信道估計方法的流程圖；

圖3是本發明實施例中的一種FBMC導頻信道估計裝置的結構示意圖。

具體實施方式

FBMC利用實正交性去除時域、頻域相鄰信號的幹擾，但是當信道頻域響應為複數時，實正交性就無法滿足。為滿足實正交性，現有技術中，採用輔助導頻(Auxiliary Pilot，AP)方法，將輔助導頻符號的位置上來自於虛部的幹擾置為0。

參照圖1，在導頻的實部對應的資源塊(圖1中的黑色方塊區域)上發送符號x0，經過FBMC調製和解調之後，導頻的實部對應的資源塊上的符號變成y0，在理想情況下，其中，為導頻周圍發送的數據符號對應的資源塊；為固定係數，對應FBMC發送加接收濾波器在時頻兩域的衝擊響應，k＝1，2，……，44。

現有的輔助導頻方法中，在資源塊s2上發送輔助導頻，其餘的sk上發送數據符號。為保證y0中的虛部為0，計算得到從而使得y0中只包括x0。

然而，現有的輔助導頻方法中，資源塊s2上的符號是一個隨機變量，發送端在發送資源塊s2上的輔助導頻時，需要為資源塊s2分配較多的發射功率，導致為其他數據符號分配的發射功率較小，繼而導致接收端接收到的數據符號的等效信幹噪比較低。

在本發明實施例中，在進行導頻信道估計時，根據第一資源塊上的第一符號以及第二符號，估計導頻信道的相位，根據導頻信道的相位估計導頻信道的幅度，從而可以估計導頻信道。上述方案無需設定特殊的輔助導頻符號來消除導頻符號位置上來自虛部的幹擾，從而可以降低輔助導頻符號的功率，提高數據符號的等效信幹噪比。此外，上述方案與LTE的導頻配置兼容，無需對LTE的導頻配置進行更改。

為使本發明的上述目的、特徵和有益效果能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。

本發明實施例提供了一種FBMC導頻信道估計方法，參照圖2，以下通過具體步驟進行詳細說明。

步驟S201，接收數據傳輸信號，並從所述數據傳輸信號中解調出導頻信號對應的資源塊上的符號。

在具體實施中，發送端可以按照現有的通信協議，在某一個預先設定好的固定的子載波上發送導頻信號，導頻信號可以包括實部x1和虛部x2。發送端可以將數據符號與導頻信號一起生成數據傳輸信號，數據傳輸信號經過FBMC調製後，經過無線信道發送至接收端。

接收端在接收到發送端發送的數據傳輸信號後，對數據傳輸信號進行解調處理，可以從數據傳輸信號中解調出導頻信號對應的資源塊上的符號。由於導頻信號包括實部x1和虛部x2，因此導頻信號對應的資源塊可以包括第一資源塊以及第二資源塊，其中：第一資源塊為傳輸導頻信號的實部x1的資源塊，第一資源塊上解調出的符號為第一符號；第二資源塊為傳輸導頻信號的虛部x2的資源塊，第二資源塊上解調出的符號為第二符號。

在經過調製、傳輸以及解調後，第一資源塊以及第二資源塊上傳輸的符號會受到噪聲、幹擾等影響。利用FBMC的正交性，可以得到第一資源塊上的第一符號y1為：y1＝h(x1+in1)；第二資源塊上的第二符號y2為：y2＝h(n2+ix2)，其中，n1、n2為實數，分別為周邊資源塊上的數據符號帶來的幹擾；h為本發明實施例中所要估計得到的導頻信道。

步驟S202，根據所述第一符號以及所述第二符號，估計所述導頻信道的相位。

在具體實施中，在獲取到第一資源塊上的第一符號以及第二資源塊上的第二符號後，即可對導頻信道的相位進行估計。

在具體實施中，可以計算第一符號以及第二符號的旋轉相位使得按照旋轉相位旋轉後的第一符號的實部與旋轉後的第二符號的虛部組成的向量V1，與實部x1和虛部x2組成的向量V2平行。

在本發明一實施例中，按照旋轉相位旋轉後的第一符號的實部與旋轉後的第二符號的虛部組成的向量為實部x1和虛部x2組成的向量為V2＝[x1,x2]，向量V1與向量V2平行。

在計算得到旋轉相位後，將旋轉相位取反，得到的取反值即可作為導頻信道的相位。在本發明實施例中，可以採用如下公式估計導頻信道的相位

其中，為取y2的虛部的函數，為取y1的實部的函數，為取y2的實部的函數，為取y1的虛部的函數。

在具體實施中，可能會出現導頻信號的實部x1與虛部x2中的某一個值為0的情況。此時，可以對上述的導頻信道的相位的計算公式(1)進行簡化。

在本發明實施例中，當導頻信號的實部x1≠0且虛部x2＝0時，導頻信道的相位的計算公式可以簡化為下式：

其中，angle(y2)為求y2的相位角的函數，且

在本發明實施例中，也有可能出現導頻信號的實部x1＝0，且虛部x2≠0的情況。此時，導頻信道的相位的計算公式可以簡化為下式：

其中，angle(y1)為求y1的相位角的函數，

可以理解的是，在實際應用中，還可以採用其他的方法，來求得導頻信道的相位並不僅限於本發明上述實施例中提供的導頻信道的相位求取方法。

在估計出導頻信道的相位後，可以執行步驟S203。

步驟S203，根據所述估計得到的所述導頻信道的相位，估計所述導頻信道的幅度。

在具體實施中，可以根據旋轉後的第一符號的實部與旋轉後的第二符號的虛部，估計所述導頻信道的幅度。

在本發明一實施例中，採用如下公式估計導頻信道的幅度：

其中，hamp為所述導頻信道的幅度，為旋轉後的第一符號y1，為旋轉後的第二符號y2。

步驟S204，根據所述導頻信道的相位以及幅度，估計所述導頻信道。

在具體實施中，可以先提取出導頻信道的幅度hamp的實部，之後再根據hamp估計導頻信道；也可以直接根據導頻信道來估計導頻信道。

在本發明一實施例中，通過下式(5)估計導頻信道：

在本發明另一實施例中，通過下式(6)估計導頻信道：

其中：h為估計的所述導頻信道，為hamp的實部。

根據式(5)或式(6)，即可估計出導頻信道。相比而言，根據式(5)估計出的導頻信道與實際的信道更加接近，根據式(6)估計出的導頻信道與實際的信道存在一定的誤差。

現有的輔助導頻方法中，資源塊s2上的符號是一個隨機變量，發送端在發送資源塊s2上的輔助導頻時，需要為資源塊s2分配較多的發射功率，導致為其他數據符號分配的發射功率較小，繼而導致接收端接收到的數據符號的等效信幹噪比較低。

而在本發明實施例中，在進行導頻信道估計時，根據第一資源塊上的第一符號以及第二符號，估計導頻信道的相位，根據導頻信道的相位估計導頻信道的幅度，從而可以估計導頻信道。與現有技術相比，無需設定特殊的輔助導頻符號來消除導頻符號位置上來自虛部的幹擾，由此可見，本發明實施例中的導頻信道估計方法可以降低輔助導頻符號的功率，提高數據符號的等效信幹噪比。

此外，現有的輔助導頻方法中，由於對輔助導頻符號存在特殊的需求，因此在配置輔助導頻符號時，需要對LTE的導頻配置進行更改，而本發明上述實施例中提供的FBMC導頻信道估計方法中，無需對輔助導頻符號進行特殊的設定，因此能夠與現有的LTE的導頻配置兼容，無需對LTE的導頻配置進行更改。

參照圖3，本發明實施例給出了一種FBMC導頻信道估計裝置30，包括：接收單元301、解調單元302、相位估計單元303、幅度估計單元304以及導頻信道估計單元305，其中：

所述接收單元301，用於接收數據傳輸信號；

所述解調單元302，用於從所述數據傳輸信號中解調出導頻信號對應的資源塊上的符號，所述資源塊包括：第一資源塊及第二資源塊，所述第一資源塊為傳輸所述導頻信號的實部x1的資源塊，且所述第一資源塊上解調出的符號為第一符號；所述第二資源塊為傳輸所述導頻信號的虛部x2的資源塊，且所述第二資源塊上解調出的符號為第二符號；

所述相位估計單元303，用於根據所述第一符號及所述第二符號，估計所述導頻信道的相位；

所述幅度估計單元304，用於根據所述估計得到的所述導頻信道的相位，估計所述導頻信道的幅度；

所述導頻信道估計單元305，用於根據所述導頻信道的相位以及幅度，估計所述導頻信道。

在具體實施中，所述相位估計單元303，可以用於計算所述第一符號以及所述第二符號的旋轉相位，使得按照所述旋轉相位旋轉後的第一符號的實部與旋轉後的第二符號的虛部組成的向量V1與實部x1和虛部x2組成的向量V2平行；將所述旋轉相位取反，將得到的取反值作為所述導頻信道的相位。

在本發明實施例中，所述相位估計單元303，可以用於採用如下公式估計所述導頻信道的相位：

其中，為所述導頻信道的相位，y1為第一符號，y2為第二符號，為取y2的虛部的函數，為取y1的實部的函數，為取y2的實部的函數，為取y1的虛部的函數。

在本發明實施例中，當所述導頻信號的實部x1≠0，且虛部x2＝0時，所述相位估計單元303，可以用於採用如下公式估計所述導頻信道的相位：其中，angle(y2)為求y2的相位角的函數。

在本發明實施例中，當所述導頻信號的實部x1＝0，且虛部x2≠0時，所述相位估計單元303，可以用於採用如下公式估計所述導頻信道的相位：其中，angle(y1)為求y1的相位角的函數。

在具體實施中，所述幅度估計單元304，可以用於根據按照所述旋轉相位旋轉後的第一符號的實部與旋轉後的第二符號的虛部，估計所述導頻信道的幅度。

在本發明實施例中，所述幅度估計單元304，可以用於採用如下公式估計所述導頻信道的幅度：

其中：hamp為所述導頻信道的幅度，為所述導頻信道的相位，y1為第一符號，為旋轉後的第一符號y1，y2為第二符號，為旋轉後的第二符號y2，為取實部的函數，為取的虛部的函數。

在本發明實施例中，所述導頻信道估計單元305，可以用於採用如下公式估計所述導頻信道：其中，hamp為所述導頻信道的幅度，為所述導頻信道的相位，h為估計的所述導頻信道。

在本發明實施例中，所述導頻信道估計單元305，可以用於採用如下公式估計所述導頻信道：其中：hamp為所述導頻信道的幅度，為所述導頻信道的相位，h為估計的所述導頻信道，為hamp的實部。

本領域普通技術人員可以理解上述實施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬體來完成，該程序可以存儲於一計算機可讀存儲介質中，存儲介質可以包括：ROM、RAM、磁碟或光碟等。

雖然本發明披露如上，但本發明並非限定於此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為準。