信道估計中平滑窗長度的確定方法及設備的製作方法

2023-05-23 21:38:21 1

專利名稱：信道估計中平滑窗長度的確定方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及移動通信技術，尤其涉及一種信道估計中平滑窗長度的確定方法及設 備。
背景技術：
寬帶碼分多址(Wideband Code Division Multiple Access, WCDMA)系統採用公 共導頻信道(Common Pilot Channel，CPICH)信號進行信道估計，在信道估計的過程中一般 需要進行平滑處理以去除噪聲等幹擾的影響，平滑窗長度確定的原則是在保證窗內信號相 關性的前提下儘量長。如果平滑窗長度過短，則不能充分利用信號之間的相關性，不能達到 良好的平抑噪聲的效果。如果平滑窗長度過長，使相關性較差的信號之間進行平滑運算，信 道估計的準確性就會下降，直接影響吞吐量性能。根據信號相關性對平滑窗長度進行合理 選擇是提高信道估計準確度，提升系統性能的有效途徑之一。無線通信中信號的相關性可以用相干時間來衡量，相干時間是信道衝激響應維持 不變的時間間隔的統計平均值，它與都卜勒頻移成近似的倒數關係，都卜勒頻移的主要成 因就是用戶設備相對於基站之間的相對速度。不同速度下對應的最佳信道估計的平滑窗長 度是不同的。在確定平滑窗長度時，現有技術是採用固定的平滑窗長度，該固定平滑窗長度的 方式，會造成低速下無法獲得平抑性能增益，高速下會引入相關性較差的數據，造成性能下 降。

發明內容
本發明實施例是提供一種信道估計中平滑窗長度的確定方法及設備，用以解決現 有技術中存在的固定平滑窗長度引起的問題。本發明實施例提供了一種信道估計中平滑窗長度的確定方法，包括獲取導頻信號的自相關值，所述自相關值包括第一自相關值和第二自相關值，所 述第一自相關值的個數至少為兩個，所述第二自相關值的個數至少為一個；根據所述第一自相關值的符號，或者，根據所述第一自相關值的符號及所述第二 自相關值與所述第一自相關值的比值，確定速度範圍，根據所述速度範圍確定平滑窗的長 度。本發明實施例提供了一種信道估計中平滑窗長度的確定設備，包括獲取模塊，用於獲取導頻信號的自相關值，所述自相關值包括第一自相關值和第 二自相關值，所述第一自相關值的個數至少為兩個，所述第二自相關值的個數至少為一 個；確定模塊，用於根據所述第一自相關值的符號，或者，根據所述第一自相關值的符 號及所述第二自相關值與所述第一自相關值的比值，確定速度範圍，根據所述速度範圍確 定平滑窗的長度。
5
由上述技術方案可知，本發明實施例的信道估計中平滑窗長度的確定方法及設 備，通過獲取自相關函數，根據自相關函數確定速度範圍，並根據速度範圍確定平滑窗長 度，可以根據速度不同確定不同的平滑窗長度，避免固定平滑窗長度引起的問題。


為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本 領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他 的附圖。圖1為本發明第一實施例的方法流程示意圖；圖2為本發明第二實施例的方法流程示意圖；圖3為本發明第三實施例的設備結構示意圖。
具體實施例方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。圖1為本發明第一實施例的方法流程示意圖，包括步驟11 獲取導頻信號的自相關值，所述自相關值包括第一自相關值和第二自相 關值，所述第一自相關值的個數至少為兩個，所述第二自相關值的個數至少為一個。其中，導頻信號可以為CPICH信號。由於大部分的通信信道符合瑞利信道的模型， 瑞利信道的信號自相關函數呈現零階貝塞爾函數的特性，另外，零階貝塞爾函數與都卜勒 頻移有關，而都卜勒頻移與行動裝置和發射臺之間相對速度有關，因此，本發明實施例中， 可以根據CPICH信號的自相關函數進行速度估計，以便根據不同速度確定不同的平滑窗長 度。另外，本發明實施例同樣適用於菜斯信道。由於WCDMA支持雙天線發射，因此可以在接收端統一用CPICH信號的天線分離值 代表CPICH信號。假設時隙索引為t，徑索引為j，天線分離值索引為i，則在時隙t內，第j條徑的第 i個導頻信號天線分離值為Ay (t)；假設索引為f的多徑搜索周期內有效徑的個數為Nf，每個天線對應的導頻信號符 號個數為N，則每個時隙內的導頻信號天線分離值累加值為
N12
5以ν = ι ο 為例，則為(0 = Σ Aj j = Uf。
i=\假設索引為f的多徑搜索周期內包含的導頻信道時隙個數為Lmpsf,則時隙級的導 頻信號天線分離值的自相關值Rf (k)為
其中，f為多徑搜索周期的索引。假設一次速度估計周期包含的多徑搜索周期的個數為M，則一次速度估計周期內 的導頻信號自相關值R(k)為
k 為相關間隔。其中，M的值可以取為100。進一步地，本發明實施例中的自相關值可以為非零相關間隔自相關值，非零相關 間隔自相關值是指k Φ 0時採用上述計算公式得到的自相關值。由於零相關間隔自相關值 需要進行噪聲處理，本實施例通過採用非零自相關值，可以無需進行噪聲處理。當然，如果 採用自相關值為零相關間隔自相關值時，可以進一步進行噪聲處理，再採用本發明實施例 的原理實現。步驟12 根據所述第一自相關值的符號，或者，根據所述第一自相關值的符號及 所述第二自相關值與所述第一自相關值的比值，確定速度範圍，根據所述速度範圍確定平 滑窗的長度。其中，由於自相關函數可以體現兩個存在時間間隔的信號之間的相關程度，當自 相關值越大時，相關程度越高，則對應的速度越小。所以，通過自相關值可以確定對應的速 度範圍。由於在不同的速度下信道對應的最佳平滑窗長度不同，所以，為了獲取最優性能， 可以根據速度確定平滑窗長度。採用第一自相關值可以擴大適用的速度範圍，採用第二自相關值與第一自相關值 的比值可以在某一速度範圍內提高適用的速度範圍精度。本實施例通過獲取自相關函數， 根據自相關函數確定速度範圍，並根據速度範圍確定平滑窗長度，可以根據速度不同確定 不同的平滑窗長度，避免固定平滑窗長度引起的問題。並且，本實施例根據自相關值的符號 確定速度範圍可以擴大速度估計的有效範圍，在根據自相關值的符號確定大致的速度範圍 之後再根據自相關值的比值確定速度範圍可以在有較高精度要求的速度範圍內提高速度 估計精度。圖2為本發明第二實施例的方法流程示意圖，包括步驟21 獲取導頻信號的第一自相關值和第二自相關值，其中，第一自相關值為 兩個，第二自相關值為一個。其中，自相關值為R(k)，該R(k)的計算公式可以參見第一實施例。本實施例中的第一自相關值可以分別表示為R(kl)和R (k2)，第二自相關值表示 為 R(k3)。其中，kl、k2為接近於零的值，例如，kl = 1，k2 = 2 ；k3為遠離零的值，例如，k3=4。步驟22:判斷第一自相關值中是否至少有一項為負值，若是，執行步驟23，否則， 執行步驟24。步驟23 確定平滑窗長度為第一長度值。由於R(kl)和R(k2)至少一項為負值，則可以判斷出屬於第一速度範圍，該第一速度範圍為極高速範圍，例如速度為每小時150千米(150km/h)以上(通常還小於800km/h)。由於此時的速度大，則需要採用較短的平滑窗長度，例如，確定第一長度值為L = 5，其中，本發明實施例中，平滑窗的單位為導頻信號天線分離值Aq(t)的個數，例如，當L =5時，表明每個平滑窗包含5個Ai, j(t)。步驟24 獲取第二自相關值與第一自相關值中的一個自相關值的比值，並根據該 比值和預先設定的門限值，確定平滑窗的長度。由於R(kl)和R(k2)均為正值，則可以判斷出屬於第二速度範圍，該第二速度範圍 為150km/h以下(或者800km/h以上)，由於在實際中通常應用的場景不會在800km/h以上， 所以可以在R(kl)和R(k2)均為正值時，默認為150km/h以下。當然，如果考慮800km/h以 上的場景，可以進一步引入新的自相關值，根據新的自相關值的符號進一步確定是150km/h 以下，還是800km/h以上。以默認150km/h為例，此時，為了提高精度，還需要在此範圍內進 行進一步劃分。例如，設置第一門限值Threshold, 1和第二門限值Threshold_2,其中， Threshold, 1 > ThreShold_2，具體值可以根據實際情況確定，例如，分別為0. 97和0. 55 ；第二自相關值與第一自相關值中的一個自相關值的比值以^^為例；如果— 1，則為低速信道，此時需要採用較長的平滑窗 長度，例如，確定出此時的平滑長長度為第二長度值，第二長度值可以為15。如果
一oW—1，則為中速信道，此時需要採用中等的平滑窗長度，例
如，確定出此時的平滑長長度為第三長度值，第三長度值可以為10。如果—2，則為高速信道，此時需要採用較短的平滑窗長度，例 如，確定出此時的平滑長長度為第四長度值，第四長度值可以為5。可以理解的，在計算I·時，還可以對該比值進行α濾波處理，之後再進行上述 的與門限值的比較。可以理解的是，為了進一步提高系統性能，可以引入更多不同間隔位置的自相關 值，和/或，引入更多的門限值。具體可以根據實際需要確定時間間隔和/或門限值。另外，在不同信道類型下，可以通過幹擾消除技術來統一各信道類型對應的標準， 例如，採用幹擾消除技術，以便使得各信道類型對應近似統一的門限值。本實施例通過首先比較第一自相關值的符號，可以區分大的速度範圍，當屬於極 高速度時，可以直接確定出採用小的平滑窗長度；當第一自相關值均為正值時，可以進一步 進行速度區分以提高精度。本實施例通過該兩步法可以在拓寬速度估計有效範圍的同時， 確保較低速度範圍內獲取較高的速度估計精度，滿足系統需求進而提高信道估計準確性及 提升系統性能。圖3為本發明第三實施例的設備結構示意圖，包括獲取模塊31和確定模塊32 ；獲 取模塊31用於獲取導頻信號的自相關值，所述自相關值包括第一自相關值和第二自相關 值，所述第一自相關值的個數至少為兩個，所述第二自相關值的個數至少為一個；確定模塊
832用於根據所述第一自相關值的符號，或者，根據所述第一自相關值的符號及所述第二自 相關值與所述第一自相關值的比值，確定速度範圍，根據所述速度範圍確定平滑窗的長度。其中，所述導頻信號的自相關值為非零相關間隔自相關值，所述導頻信號的自相 關值為 其中，R(k)為導頻信號的自相關值，k為相關間隔，k不等於0，M為預先設定的多 徑搜索周期的個數，Rf(k)為索引為f的多徑搜索周期內的導頻信號的自相關值，Rf(k)的 計算公式為 其中，Lmpsf為索引為f的多徑搜索周期內包含的導頻信道時隙個數，Nf為索引為f 的多徑搜索周期內有效徑的個數，ReO為取實部運算，X(OSAjU)的共軛函數，Aj (t)為 每個時隙內的導頻信號天線分離值累加值，A^t)的計算公式為 其中，N為每個時隙內導頻信號的符號數，Ai, j (t)為索引為t的時隙內，索引為j 的徑對應的索引為i的導頻信號天線分離值。具體地，該第一自相關值可以為R(kl)和R(k2)，第二自相關值為R(k3)。確定模塊32可以具體用於當R(kl)、R(k2)中的任一項為負值時，確定為第一速度 範圍，確定所述第一速度範圍對應的平滑窗長度為第一長度值；或者，當R(kl)和R(k2)均 為正值時，確定為第二速度範圍，當在第二速度範圍時，根據R(k3)與R(kl)的比值及預先 設定的門限值，確定第二速度範圍內的精細範圍，根據所述精細範圍確定所述平滑窗長度； 其中，所述第一長度值小於等於所述第二速度範圍內的平滑窗長度。進一步地，確定模塊32 用於當R(k3)與R(kl)的比值大於預先設定的第一門限值時，確定所述平滑窗長度為第二 長度值；或者，當R(k3)與R(kl)的比值在預先設定的第一門限值和第二門限值之間時，確 定所述平滑窗長度為第三長度值；或者，當R(k3)與R(kl)的比值小於預先設定的第二門限 值時，確定所述平滑窗長度為第四長度值；其中，第二長度值大於第三長度值，第三長度值 大於第四長度值，第四長度值大於等於第一長度值。具體可以kl = 1，k2 = 2，k3 = 4。本實施例通過首先比較第一自相關值的符號，可以區分大的速度範圍，當屬於極 高速度時，可以直接確定出採用小的平滑窗長度；當第一自相關值均為正值時，可以進一步 進行速度區分以提高精細。本實施例通過該兩步法可以在拓寬速度估計有效範圍的同時，確保較低速度範圍 內獲取較高的速度估計精度，滿足系統需求，進而提高信道估計準確性及提升系統性能。本領域普通技術人員可以理解實現上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過 程序指令相關的硬體來完成，前述的程序可以存儲於一計算機可讀取存儲介質中，該程序 在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括R0M、RAM、磁碟或者 光碟等各種可以存儲程序代碼的介質。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡
9管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然 可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替 換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精 神和範圍。
權利要求
一種信道估計中平滑窗長度的確定方法，其特徵在於，包括獲取導頻信號的自相關值，所述自相關值包括第一自相關值和第二自相關值，所述第一自相關值的個數至少為兩個，所述第二自相關值的個數至少為一個；根據所述第一自相關值的符號，或者，根據所述第一自相關值的符號及所述第二自相關值與所述第一自相關值的比值，確定速度範圍，根據所述速度範圍確定平滑窗的長度。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述導頻信號的自相關值為非零相關間 隔自相關值。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述獲取導頻信號的自相關值的計算公 式為 其中，R(k)為導頻信號的自相關值，k為相關間隔，k不等於0，M為預先設定的多徑搜 索周期的個數，Rf(k)為索引為f的多徑搜索周期內的導頻信號的自相關值，Rf(k)的計算 公式為 其中，Lmpsf為索引為f的多徑搜索周期內包含的導頻信道時隙個數，，Nf為索引為f的 多徑搜索周期內有效徑的個數，ReO為取實部運算，A(OSAjU)的共軛函數，Aj(t)為每 個時隙內的導頻信號天線分離值累加值，A^t)的計算公式為 其中，N為每個時隙內導頻信號的符號數，Ay(t)為索引為t的時隙內，索引為j的徑 對應的索引為i的導頻信號天線分離值。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述第一自相關值為R(kl)和R(k2)，所 述第二自相關值為R(k3)，其中，|kl| < |k2| < k3|。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述根據所述第一自相關值的符號，或 者，根據所述第一自相關值的符號及所述第二自相關值與所述第一自相關值的比值，確定 速度範圍，根據所述速度範圍確定平滑窗的長度，包括當R(kl)、R(k2)中的任一項為負值時，確定為第一速度範圍，確定所述第一速度範圍 對應的平滑窗長度為第一長度值；當R(kl)和R(k2)均為正值時，確定為第二速度範圍，當在第二速度範圍時，根據R(k3) 與R(kl)的比值及預先設定的門限值，確定第二速度範圍內的精細範圍，根據所述精細範 圍確定所述平滑窗長度；其中，所述第一長度值小於等於所述第二速度範圍內的平滑窗長度。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述根據R(k3)與R(kl)的比值及預先設 定的門限值，確定第二速度範圍內的精細範圍，根據所述精細範圍確定所述平滑窗長度，包 括當R(k3)與R(kl)的比值大於預先設定的第一門限值時，確定所述平滑窗長度為第二長度值；當R(k3)與R(kl)的比值在預先設定的第一門限值和第二門限值之間時，確定所述平 滑窗長度為第三長度值；當R(k3)與R(kl)的比值小於預先設定的第二門限值時，確定所述平滑窗長度為第四 長度值；其中，第二長度值大於第三長度值，第三長度值大於第四長度值，第四長度值大於等於 第一長度值。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，R(k3)與R(kl)的比值為α濾波處理後 的比值。
8.根據權利要求4-7任一項所述的方法，其特徵在於，kl= 1，k2 = 2，k3 = 4。
9.一種信道估計中平滑窗長度的確定設備，其特徵在於，包括獲取模塊，用於獲取導頻信號的自相關值，所述自相關值包括第一自相關值和第二自 相關值，所述第一自相關值的個數至少為兩個，所述第二自相關值的個數至少為一個；確定模塊，用於根據所述第一自相關值的符號，或者，根據所述第一自相關值的符號及 所述第二自相關值與所述第一自相關值的比值，確定速度範圍，根據所述速度範圍確定平 滑窗的長度。
10.根據權利要求9所述的設備，其特徵在於，所述導頻信號的自相關值為非零相關間 隔自相關值，所述導頻信號的自相關值為 其中，R(k)為導頻信號的自相關值，k為相關間隔，k不等於0，M為預先設定的多徑搜 索周期的個數，Rf(k)為索引為f的多徑搜索周期內的導頻信號的自相關值，Rf(k)的計算 公式為 其中，Lmpsf*索引為f的多徑搜索周期內包含的導頻信道時隙個數，Nf為索引為f的多 徑搜索周期內有效徑的個數，ReO為取實部運算，A(OSAjU)的共軛函數，Aj(t)為每個 時隙內的導頻信號天線分離值累加值，A^t)的計算公式為 其中，N為每個時隙內導頻信號的符號數，Ay(t)為索引為t的時隙內，索引為j的徑 對應的索引為i的導頻信號天線分離值。
11.根據權利要求10所述的設備，其特徵在於，所述第一自相關值為R(kl)和R(k2)， 所述第二自相關值為R(k3)，所述確定模塊具體用於當R(kl)、R(k2)中的任一項為負值 時，確定為第一速度範圍，確定所述第一速度範圍對應的平滑窗長度為第一長度值；或者， 當R(kl)和R(k2)均為正值時，確定為第二速度範圍，當在第二速度範圍時，根據R(k3)與 R(kl)的比值及預先設定的門限值，確定第二速度範圍內的精細範圍，根據所述精細範圍 確定所述平滑窗長度；其中，所述第一長度值小於等於所述第二速度範圍內的平滑窗長度，kl < |k2| < k3|。
12.根據權利要求11所述的設備，其特徵在於，所述確定模塊進一步具體用於當R(k3)與R(kl)的比值大於預先設定的第一門限值 時，確定所述平滑窗長度為第二長度值；或者，當R(k3)與R(kl)的比值在預先設定的第一 門限值和第二門限值之間時，確定所述平滑窗長度為第三長度值；或者，當R(k3)與R(kl) 的比值小於預先設定的第二門限值時，確定所述平滑窗長度為第四長度值；其中，第二長度 值大於第三長度值，第三長度值大於第四長度值，第四長度值大於等於第一長度值。
13.根據權利要求11-12任一項所述的方法，其特徵在於，kl= 1，k2 = 2，k3 = 4。
全文摘要
本發明提供一種信道估計中平滑窗長度的確定方法及設備。該方法包括獲取導頻信號的自相關值，所述自相關值包括第一自相關值和第二自相關值，所述第一自相關值的個數至少為兩個，所述第二自相關值的個數至少為一個；根據所述第一自相關值的符號，或者，根據所述第一自相關值的符號及所述第二自相關值與所述第一自相關值的比值，確定速度範圍，根據所述速度範圍確定平滑窗的長度。本發明實施例可以避免固定平滑窗長度引起的問題，提升系統性能。
文檔編號H04B1/707GK101902250SQ201010239269
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月26日 優先權日2010年7月26日
發明者吳更石, 孫鳳宇, 張春玲, 焦淑蓉, 花夢 申請人:華為終端有限公司