專利名稱：寬帶碼分多址中抗深衰減的半盲信道估計方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線電系統(tǒng)中的信道估計方法，尤其是涉及一種寬帶碼分多址(WCDMA)中抗深衰減的半盲信道估計方法。
在第三代數(shù)字移動通信中，基于間斷導頻信道估計分三類。其中可用的信息有兩個，一是導頻信道的導頻信息，另一個是數(shù)據(jù)信道的數(shù)據(jù)信息。因此，“信道估計”可以從以下三種出發(fā)點去研究(1)純粹利用導頻信息來估計信道，(2)純粹利用數(shù)據(jù)信息來估計信道，(3)聯(lián)合導頻信息和數(shù)據(jù)信息的信道估計。
對于第一種目前已有的方法包括MMSE、Wienner濾波，LMS、RLS、Kalman濾波，一階線性濾波、一階非線性濾波、高斯插值、Sigmoid插值(非線性濾波)，WMSA(加權(quán)多時隙濾波)，這些方法只利用了導頻信息，優(yōu)點是計算速度快，缺點是當出現(xiàn)嚴重的信道衰減時很難做出正確的估計。
對于第二種，純粹利用數(shù)據(jù)信息來估計信道，不用導頻信息，即盲估計方法。盲估計方法還有待做進一步的研究。由于這類方法還有許多缺陷，性能得不到保證。另外由于在第三代數(shù)字移動通信WCDMA標準中，發(fā)送的信息中有少量的導頻符號，即訓練序列。因此，純的盲估計是無法應用的，對于第三種，利用導頻信息和數(shù)據(jù)信息來聯(lián)合估計信道。這里又分若干類方法，一類是直接估計出數(shù)據(jù)信道；一類是在估計信道的同時，將碼源(符號)序列恢復出來，即在信道估計的同時，實現(xiàn)了均衡。自適應信道跟蹤是另一類方法，由于要用到信道跟蹤，就必須用到判決反饋，判決反饋的缺點是利用最近鄰準則做判決，如果判決結(jié)果是不正確的，接下來信道估計會出現(xiàn)誤差，這樣在判決下一個符號時，容易導致誤差累加。
由于純的盲估計是無法應用的，因此盲估計方法還有待做進一步的研究。而第三類方法，研究者還處在試探性的階段，還未得到完善的結(jié)果。我們這里主要研究第一種情況，即只利用導頻信息進行信道估計。
利用導頻信息進行信道估計的方法有線性插值法、高斯插值法、以及加權(quán)多時隙方法WMSA，這些方法的一個基本特點是簡單的線性處理方法，它們的一個共同缺點是，移動臺的速度不能太快(一般小于100Km/h)；當移動臺的速度太快(一般大于300Km/h)時，信道會出現(xiàn)深衰減，或出現(xiàn)非線性變化，使得利用導頻信道做線性處理的數(shù)據(jù)信道不能真實地反映信道變化情況。
因此，本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，當由于移動臺高速移動等原因使信道產(chǎn)生深衰減時，仍能正確地進行信道估計。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種半盲信道估計方法，對產(chǎn)生深衰減的信道進行信道估計，包括以下步驟(1)找出一個時隙中深衰減的位置；(2)在上述深衰減的位置，利用數(shù)據(jù)信道的數(shù)據(jù)信息估計信道而在上述深衰減以外的位置，利用導頻信道的導頻信息估計信道。
其中，所述利用數(shù)據(jù)信道的數(shù)據(jù)信息估計信道的方法是盲子空間辨識方法。
在上述步驟(1)中，找出一個時隙的深衰減的位置的過程為(a)從一個時隙的左邊開始，利用自適應LMS算法，自適應跟蹤信道變化，利用自適應算法算出在k時刻跟蹤估計的信道為ck(b)測出k時刻對應信號的采樣值為yk；(c)應用最近鄰判決準則，算出信源符號的共軛值 ，然后根據(jù)公式 得到一個新的信道增益為(d)給定一個閾值T，當 大于T時，停止上述過程，記下停止位NF；(e)從一個時隙的右邊開始，重復步驟(a)～(d)記下另一個停止位置NB，得到一個時隙的產(chǎn)生深衰減的區(qū)域為(NF、NB)。在上述步驟(d)中，當 大于T時，還可以進行以下步驟(A)設置另一個閾值THRESH，并對誤差信號個數(shù)加一；(B)反復進行從步驟(a)開始的過程，當誤差信號個數(shù)＞閾值THRESH時，停止上述過程，記下停止位置為NF。
(C)根據(jù)上述步驟(A)、(B)，記下另一個停止位置NB，得到一個時隙的產(chǎn)生深衰減的區(qū)域為(NF、NB)。


圖1是在一個時隙內(nèi)的深衰減示意圖。
圖2是時分導頻信道的結(jié)構(gòu)。
圖3是WCDMA中的相干RAKE接收機的結(jié)構(gòu)。
圖4是在速度為100km/h下不同信噪比時的BER對比圖。
圖5是在速度為300km/h下不同信噪比時的BER對比圖。
圖6是在信噪比為-10dB時不同移動速度下的BER對比圖。
圖7是在信噪比為-12dB時不同移動速度下的BER對比圖。
以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。
本技術的基本思想是給出了一種新穎的信道估計方法，即抗深衰減的半盲信道估計技術，為了敘述方便，我們后面將這種技術記為SBCE。
由于傳統(tǒng)的利用導頻信息來估計信道的方法中，以WMSA算法性能最好，最具有代表性。所以，本文提出的抗深衰減的半盲信道估計技術將主要從各個角度同WMSA算法性能進行對比。
為了介紹本發(fā)明的技術SBCE，首先需要介紹WCDMA標準中的時分導頻信道結(jié)構(gòu)，參見圖2。為了敘述方便，后面用的實例中，一幀是由15個時隙組成，每個時隙導頻為4個符號，數(shù)據(jù)段為36個符號。
對于WMSA方法，當信道是線性變化時，才可能估計準確，當出現(xiàn)深衰減時，信道不再是線性變化，此時WMSA不再實用。從圖4，圖5，圖6，圖7我們可以直觀的看到。
本發(fā)明的基于半盲信道估計的相干RAKE合并技術的核心思想就是利用少量的導頻信息，并聯(lián)合數(shù)據(jù)信息估計深衰減信道；該技術的具體步驟分兩步。在這里，假設移動臺對信息的接收是一次接收一幀的多個時隙的信息后，進行以下的具體分析步驟第一步，首先從一個時隙的左邊開始，此時認為還未發(fā)生深衰減。先從導頻信息出發(fā)，利用自適應LMS算法，自適應跟蹤信道變化，假設利用自適應算法算出在k時刻跟蹤估計的信道為ck，而在k時刻測得對應信號的采樣值為yk，對于多徑情形，采用最大比合并，然后應用最近鄰判決準則，得到判決的的信源符號的共軛值 ，然后根據(jù)公式 得到一個新的信道增益為 ，給定一個閾值T，當 大于T時，我們認為此時判決得到的信源是錯誤的，此時，該時刻可能是信道深衰減開始的起始時刻。但考慮到信道的偶然波動帶來的影響，對誤差信號個數(shù)NUM加一，并給定另一個閾值THRESH，當NUM＞THRESH時，才確認此位置是信道深衰減的開始位置，停止上述過程，記下停止位置為NF。
接下來，從一個時隙的右邊開始，應用上面同樣的思想，得到一個另一個停止位置為NB，從而，深衰減位置為[NF，NB]。
第二步，在深衰減位置區(qū)間[NF，NB]如何有效的估計信道，我們利用盲估計的方法。從圖1中，我們看到在深衰減處，信道的自相關只是在很短的區(qū)間內(nèi)非零，即相關性很弱，此時的信道值與導頻信道幾乎沒有什么關系，因此，若此時，再利用導頻來估計信道，只會帶來更大的誤差；而在區(qū)間[NF，NB]的附近得到的信息，我們又不能確任其正確與否，如果是錯誤的，對后面的信道估計只會帶來更大的誤差；換句話說，在深衰減位置的可用信息只有當前信號的采樣值。
因此，我們在出現(xiàn)深衰減的位置，采用盲估計的方法是較佳的方法。具體來說，可采用現(xiàn)有技術中的盲子空間辨識方法來估計深衰減信道。
由于盲子空間辨識方法等盲估計的方法均為公知技術，在此不再贅述。
以上即構(gòu)成了本專利的新思想與具體的實施步驟。
本專利的主要目的是有效的抑制深衰減，或者說是在信道出現(xiàn)深衰減時，有效地估計信道。在圖4-7中，我們從不同的角度仿真了該思想中提到的算法。信道模型我們采用了在[C.E.Lee，“Mobile Communication EngineerPrinciples and Application”]中介紹的諧波合成方法，頻率選擇性衰減信道的各徑的平均功率，時延均根據(jù)國際電聯(lián)的IUT.M.1225標準設定。接收信號模型，相干RAKE接收機結(jié)構(gòu)在圖3中，前面已做闡述。實驗中的數(shù)據(jù)速率是64K，偽隨機序列采用的是GOLD碼，長度為63。在圖4-7中用的信噪比均是擴頻前的定義，擴頻后，信噪比均需要加上18dB。圖4和圖5是分別在移動速度為100公里/小時，300公里/小時時在不同信噪比下和WMSA的對比，圖6和圖7是分別在信噪比為-10dB，-12dB時和WMSA的BER對比圖，從圖形上，我們可以清楚的看到，在高速下，半盲信道估計(SBCE)要好于WMSA，由于在高速移動下，深衰減頻繁出現(xiàn)，依靠線性補償難以有效的估計深衰減信道，而SBCE確能較好的估計信道。
在低速時，SBCE效果比WMSA要差，主要原因是我們在第一步中采用了自適應的LMS算法，由于在初始的選取和迭代步長，閾值選取的問題，所以出現(xiàn)了這樣的情況，但盡管如此，由于其BER均很低，所以仍是可接受的。
權(quán)利要求
1.一種半盲信道估計方法，對產(chǎn)生深衰減的信道進行信道估計，其特征在于，包括以下步驟(1)找出一個時隙的深衰減的位置；(2)在上述深衰減的位置，利用數(shù)據(jù)信道的數(shù)據(jù)信息估計信道；而在上述深衰減以外的位置，利用導頻信道的導頻信息估計信道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半盲信道估計方法，其特征在于，所述利用數(shù)據(jù)信道的數(shù)據(jù)信息估計信道的方法是盲子空間辨識方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半盲信道估計方法，其特征在于，在上述步驟(1)中，找出一個時隙的深衰減的位置的過程為(a)從一個時隙的左邊開始，利用自適應LMS算法，自適應跟蹤信道變化，利用自適應算法算出在k時刻跟蹤估計的信道為ck；(b)測出k時刻對應信號的采樣值為yk；(c)應用最近鄰判決準則，算出信源符號的共軛值 ，然后根據(jù)公式 得到一個新的信道增益為 (d)給定一個閾值T，當 大于T時，停止上述過程，記下停止位置NF；(e)從一個時隙的右邊開始，重復步驟(a)～(d)記下另一個停止位置NB，得到一個時隙的產(chǎn)生深衰減的區(qū)域為(NF、NB)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半盲信道估計方法，其特征在于，在上述步驟(d)中，當 大于T時，還可以進行以下步驟(A)設置另一個閾值THRESH，并對誤差信號個數(shù)加一；(B)反復進行從步驟(a)開始的過程，當誤差信號個數(shù)＞閾值THRESH時，停止上述過程，記下停止位置為NF。(C)根據(jù)上述步驟(A)、(B)，記下另一個停止位置NB，得到一個時隙的產(chǎn)生深衰減的區(qū)域為(NF、NB)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種寬帶碼分多址中抗深衰減的半盲信道估計方法。本發(fā)明在上述深衰減的位置,利用數(shù)據(jù)信道的數(shù)據(jù)信息估計信道,例如采用盲子空間辨識方法;而在上述深衰減以外的位置,利用導頻信道的導頻信息估計信道。本發(fā)明能解決信道估計中由于深衰減帶來的問題,從而在移動臺高速移動時,仍能正確地進行信道估計。
文檔編號H04J13/00GK1327316SQ0010939
公開日2001年12月19日 申請日期2000年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月1日
發(fā)明者周小波 申請人:華為技術有限公司