信道估計及頻域均衡方法和裝置、通用處理器的製造方法
2023-06-06 07:49:06 1
信道估計及頻域均衡方法和裝置、通用處理器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種信道估計及頻域均衡方法，包括：利用單指令多數據流SIMD指令分別使用接收到的正交頻分復用OFDM符號的多個導頻符號進行信道估計；根據所述OFDM符號的多個導頻符號位置的信道估計值，利用SIMD指令分別計算所述OFDM符號的非導頻符號位置的信道估計值。本發明同時公開了一種信道估計及頻域均衡裝置。本發明的技術方案基於通用多核處理器對OFDM信號進行處理，基於SIMD指令集對涉及的算法進行並行優化，使得計算時延與其所並行倍數成反比降低，從而大大降低了處理時延，滿足了接收端信號處理的實時性要求。
【專利說明】信道估計及頻域均衡方法和裝置、通用處理器
【技術領域】
[0001]本發明涉及信道估計及頻域均衡技術，尤其涉及一種基於正交頻分復用(0FDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)符號的信道估計及頻域均衡方法和裝置。
【背景技術】
[0002]未來移動通信系統中，正交頻分復用(OFDM, Orthogonal FrequencyDivisionMultiplexing)技術被認為是實現高速數據傳輸的關鍵技術。為了達到較高的數據傳輸效率，OFDM必須和高階調製相結合，如16QAM、64QAM等。為了能夠在接收端進行相干解調，就需要信道的相關信息，因此信道估計和信道補償就成為了 OFDM系統的重要組成部分。通常信道估計中還包括了噪聲估計部分，常用的噪聲估計的原理是假設時域上信道響應變化不大，將頻域位置相同的導頻信道估計相減求平方，對所有導頻位置取平均後即得噪聲方差的估計。
[0003]由於實際通信信道往往是非理想的，需要在接收端添加相應的信道補償模塊，採用頻域均衡的方式進行信道補償。而根據信道估計提供的子載波的頻域信道響應估計以及噪聲方差，就可以進行頻域均衡。目前比較常用的頻域均衡方法有最小二乘法(LS，LeastSquare)以及最小均方誤差(MMSE, MinimumMean Square Error)。
[0004]而對於常用的信道估計和頻域均衡方法-LS及麗SE中都涉及到了矩陣求逆和向量相乘等問題，而一般而言，隨著收發天線數目的增多，矩陣求逆複雜度呈立次方增長，向量相乘的複雜度也急劇增長，這就使得在接收端信號處理的時延大大增長。除了這種串行計算耗時太大的弊端之外，基於不同的處理平臺也對開發人員的工作量和整個系統的開發時間有所影響。由於數位訊號處理器(DSP, Digital Signal Processor)和現場可編程門陣列(FPGA, FieldProgrammable Gate Array)不具備通用處理器(GPP, General PurposeProcessor)的廣泛適應性、優良的可移植性以及較短的開發周期,故基於GPP對發送端和接收端的信號進行處理不失為一種較好的解決方法。
[0005]現有的用於信道估計和頻域均衡的算法在實現過程中都是按照串行的方法逐步進行處理，這大大增加了信號處理時延，影響了信號接收端的實時性。
【發明內容】
[0006]有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種信道估計及頻域均衡方法和裝置、通用處理器，能並行高效地估計出OFDM符號的導頻位置及非導頻符號位置的信道估計值估計值。
[0007]為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的:
[0008]一種信道估計及頻域均衡方法，包括:
[0009]利用單指令多數據流SIMD指令分別使用接收到的正交頻分復用OFDM符號的多個導頻符號進行信道估計；[0010]根據所述OFDM符號的多個導頻符號位置的信道估計值估計值，利用SMD指令分別計算所述OFDM符號的非導頻符號位置的信道估計值。
[0011]優選地，所述方法還包括:
[0012]根據所述OFDM符號的多個導頻符號位置的信道估計值估計導頻符號位置的信道的噪聲；
[0013]根據導頻符號位置的信道的噪聲信息對所述OFDM符號的非導頻符號進行頻域均衡。
[0014]優選地，所述利用SMD指令分別使用接收到的OFDM符號的多個導頻符號進行信道估計，包括:
[0015]將所述OFDM符號的非導頻符號和本地導頻符號分別存儲於連續的內存中，以當前處理能力支持的處理位寬為單位，利用SMD指令分別將所述OFDM符號的非導頻符號除以本地導頻符號，得到所述OFDM符號的導頻符號位置的信道估計值。
[0016]優選地，所述根據所述OFDM符號的多個導頻符號位置的信道估計值估計值，利用SIMD指令分別計算所述OFDM符號的非導頻符號位置的信道估計值，包括:
[0017]根據OFDM符號的導頻圖樣確定各非導頻符號位置的插值係數，或預設各非導頻符號位置的插值係數；
[0018]將非導頻符號位置的插值係數和所述OFDM符號的導頻符號位置的信道估計值分別存儲於連續的內存中；
[0019]利用SMD指令將所述OFDM符號的導頻符號位置的信道估計值與插值係數進行乘運算，再與相鄰導頻符號位置的信道估計值與插值係數相乘結果進行加運算，得出所述OFDM符號的非導頻符號位置的信道。
[0020]優選地，根據所述OFDM符號的多個導頻符號位置的信道估計值估計導頻符號位置的信道的噪聲，包括:
[0021]選取時域上相鄰、頻域上導頻子載波位置相同的兩個OFDM的導頻符號,假設該兩個OFDM符號上分別有N個導頻子載波，其信道估計值分別為氧=[成,,兔、、H2 =[./?:0,/711?.,/7, ；v.,,],則噪聲方差的估計值為:
【權利要求】
1.一種信道估計及頻域均衡方法，其特徵在於，所述方法包括: 利用單指令多數據流SIMD指令分別使用接收到的正交頻分復用OFDM符號的多個導頻符號進行信道估計得到導頻位置的信道估計值； 根據所述OFDM符號的多個導頻符號位置的信道估計值，利用SIMD指令分別計算所述OFDM符號的非導頻符號位置的信道估計值。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 根據所述OFDM符號的多個導頻符號位置的信道估計值估計導頻符號位置的信道的噪聲； 根據導頻符號位置的信道的噪聲信息對所述OFDM符號的非導頻符號進行頻域均衡。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述利用SIMD指令分別使用接收到的正交頻分復用OFDM符號的多個導頻符號進行信道估計，包括: 將所述OFDM符號的非導頻符號和本地導頻符號分別存儲於連續的內存中，以當前處理能力支持的處理位寬為單位，利用SMD指令分別將所述OFDM符號的非導頻符號除以本地導頻符號，得到所述OFDM符號的導頻符號位置的信道估計值。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述根據所述OFDM符號的多個導頻符號位置的信道估計值，利用SIMD指令分別計算所述OFDM符號的非導頻符號位置的信道估計值，包括: 根據OFDM符號的導頻圖樣確定各非導頻符號位置的插值係數，或預設各非導頻符號位置的插值係數； 將非導頻符號位置的插值係數和所述OFDM符號的導頻符號位置的信道分別存儲於連續的內存中； 利用SIMD指令將所述OFDM符號的導頻符號位置的信道估計值與插值係數進行乘運算，再與相鄰導頻符號位置的信道估計值與插值係數相乘結果進行加運算，得出所述OFDM符號的非導頻符號位置的信道估計值。
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，根據所述OFDM符號的多個導頻符號位置的信道估計值估計導頻符號位置的信道的噪聲，包括: 選取時域上相鄰、頻域上導頻子載波位置相同的兩個OFDM的導頻符號，假設該兩個OFDM符號上分別有N個導頻子載波，其信道估計值分別為矣=丨氣H2 =IH2mM1j,.1 ,則噪聲方差的估計值為:
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6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述根據導頻符號位置的信道的噪聲信息對所述OFDM符號的非導頻符號進行頻域均衡，包括: 按下式對所述OFDM符號的非導頻符號Y進行頻域均衡: r = Y.W = Y.λ2;其中,表示所述OFDM符號的非導頻符號的信道估計值，表I +σ?H示g的共軛，|if表示#的模平方。
7.一種信道估計及頻域均衡裝置，其特徵在於，所述裝置包括信道估計單元和計算單元，其中: 信道估計單元，用於利用單指令多數據流SIMD指令分別使用接收到的正交頻分復用OFDM符號的多個導頻符號進行信道估計； 計算單元，用於根據所述OFDM符號的多個導頻符號位置的信道估計值，利用SIMD指令分別計算所述OFDM符號的非導頻符號位置的信道估計值。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括噪聲估計單元和均衡單元，其中: 噪聲估計單元，用於根據所述OFDM符號的多個導頻符號位置的信道估計值估計導頻符號位置的信道的噪聲； 均衡單元，用於根據導頻符號位置的信道的噪聲信息對所述OFDM符號的非導頻符號進行頻域均衡。
9.根據權利要求7或8所述的裝置，其特徵在於，所述信道估計單元，還用於將所述OFDM符號的非導頻符號和本地導頻符號分別存儲於連續的內存中，以當前處理能力支持的處理位寬為單位，利用SMD指令分別將所述OFDM符號的非導頻符號除以本地導頻符號，得到所述OFDM符號的導頻符號位置的信道估計值。
10.根據權利要求7或8所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括: 確定單元，用於根據OFDM符號的導頻圖樣確定各非導頻符號位置的插值係數，或預設各非導頻符號位置的插值係數； 所述計算單元，還用於將非導頻符號位置的插值係數和所述OFDM符號的導頻符號位置的信道估計值分別存儲於連續的內存中；利用SIMD指令將所述OFDM符號的導頻符號位置的信道估計值與插值係數進行乘運算，再與相鄰導頻符號位置的信道估計值與插值係數相乘結果進行加運算，得出所述OFDM符號的非導頻符號位置的信道估計值。
11.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述噪聲估計單元還用於，選取時域上相鄰、頻域上導頻子載波位置相同的兩個OFDM的導頻符號，假設該兩個OFDM符號上分別有N個導頻子載波，其信道估計值分別為離=[Hm,HhfiJ ?H2H, ,.,],則噪聲方差的估計值為:
12.一種通用處理器，其特徵在於，所述通用處理器包括權利要求7至11任一項所述的信道估計及頻域均衡裝置。
【文檔編號】H04L27/26GK103916351SQ201310001471
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月4日 優先權日:2013年1月4日
【發明者】盧臻, 李洲, 段然, 賀志強, 陳奎林 申請人:中國移動通信集團公司