專利名稱：基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法及其實(shí)現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法及其實(shí)現(xiàn)裝置，尤其是涉及一種UTRA TDD(Universal Terrestrial Radio Access-Time DivisionDuplex，基于時(shí)分雙工的通用陸地?zé)o線接收)移動(dòng)通信系統(tǒng)中基于訓(xùn)練序列的信道估計(jì)方法及其實(shí)現(xiàn)裝置。
背景技術(shù)：
UTRA TDD系統(tǒng)(例如TD-SCDMA系統(tǒng))是一種基于時(shí)分雙工的第三代碼分多址數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，其中涉及不少關(guān)鍵技術(shù)，如聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)，智能天線波束賦形技術(shù)，同步控制技術(shù)等。這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)都是建立在信道估計(jì)的基礎(chǔ)上，信道估計(jì)的準(zhǔn)確度對(duì)聯(lián)合檢測(cè)、波束賦形以及同步控制的性能有著極為重要的影響，因此良好的信道估計(jì)技術(shù)成為決定UTRA TDD系統(tǒng)性能優(yōu)良的必要條件。
現(xiàn)有的UTRA TDD系統(tǒng)信道估計(jì)方法通常為Steiner B.，BAIER P等人在1993年12月的期刊《Frequenz》第47卷中發(fā)表的文章“Low cost channelestimation in the uplink receiver of CDMA mobile radio systems”里提出的信道估計(jì)方法，即采用B.Steiner估計(jì)器，通過(guò)合理設(shè)置訓(xùn)練序列，構(gòu)造出右循環(huán)的Toepliz矩陣，從而用低代價(jià)的FFT與IFFT(快速傅立葉變換與快速傅立葉反變換)運(yùn)算來(lái)代替復(fù)雜的矩陣求逆(偽逆)運(yùn)算。
上述方法中運(yùn)用的B.Steiner估計(jì)器是一種低代價(jià)的信道估計(jì)器，其估計(jì)精度受信道中加性噪聲的影響，導(dǎo)致估計(jì)值與真實(shí)值相比誤差較大，影響系統(tǒng)性能，因此在2002年的《通信學(xué)報(bào)》第23卷第10期中，北京交通大學(xué)的康紹莉、裘正定等人發(fā)表文章“TD-SCDMA系統(tǒng)中低代價(jià)信道估計(jì)方法的改進(jìn)”提出基于門限檢測(cè)的降噪方法，利用很小的運(yùn)算量即能抑制掉信道沖擊響應(yīng)序列的一些噪聲抽頭，從而有效地部分消除加性噪聲帶來(lái)的影響。
然而，上述兩種信道估計(jì)方法都是基于時(shí)隙的，即利用一個(gè)時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)的中間訓(xùn)練序列部分做一次信道估計(jì)，然后用該次信道估計(jì)的結(jié)果對(duì)該時(shí)隙數(shù)據(jù)部分進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)。由于移動(dòng)環(huán)境中衰弱信道是一個(gè)時(shí)變的隨機(jī)過(guò)程，尤其當(dāng)用戶高速運(yùn)動(dòng)時(shí)(例如速度大于每小時(shí)120公里)，真實(shí)的信道環(huán)境在一個(gè)時(shí)隙(如TD-SCDMA中為675μs)內(nèi)變化已經(jīng)很大，用一個(gè)靜態(tài)的量已經(jīng)不能表示信道的真實(shí)情況，于是在2003年4月的全球信號(hào)處理大會(huì)(GSPx)上，由Dae Soon Cho和Deuk Su Lyu發(fā)表的會(huì)議論文“ImprovedJoint Channel Estimation Method with Interpolation”中提出了一種利用相鄰時(shí)隙信道估計(jì)的結(jié)果做線性插值的方法來(lái)獲得相對(duì)準(zhǔn)確的時(shí)隙邊緣的信道沖擊響應(yīng)的UTRA TDD系統(tǒng)信道估計(jì)方法。但是，這種利用相鄰時(shí)隙信道估計(jì)插值的方法在用戶為單時(shí)隙業(yè)務(wù)時(shí)并不可行，因?yàn)樵撚脩粝噜彽膬蓚€(gè)時(shí)隙相隔一個(gè)子幀(TD-SCDMA一個(gè)子幀為5ms)，高速運(yùn)動(dòng)用戶的信道相關(guān)性已經(jīng)很弱，不能用作插值；而即便是多時(shí)隙業(yè)務(wù)的用戶相鄰兩個(gè)時(shí)隙的信道變化往往也不是簡(jiǎn)單的線性變化，因而線性插值還是會(huì)引入不少的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法及其實(shí)現(xiàn)裝置，采用該方法及其實(shí)現(xiàn)裝置能大大提高信道估計(jì)的準(zhǔn)確度，進(jìn)而提高整個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法，它包括如下步驟(a)對(duì)來(lái)自于無(wú)線接收端的頻帶信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，得到相互分離的訓(xùn)練序列字段和數(shù)據(jù)字段，其中數(shù)據(jù)字段包括相互分離的若干數(shù)據(jù)子字段；(b)對(duì)步驟(a)中得到的訓(xùn)練序列字段進(jìn)行初始信道估計(jì)和門限后處理，得到本時(shí)隙信道沖擊響應(yīng)的初始靜態(tài)值；
(c)利用步驟(b)中得到的初始信道沖擊響應(yīng)的初始靜態(tài)值分別對(duì)步驟(a)得到的所有數(shù)據(jù)子字段做數(shù)據(jù)檢測(cè)，并進(jìn)行硬判決，得到各用戶解調(diào)后的比特序列；(d)利用步驟(c)中得到的比特序列和步驟(b)中得到的初始信道沖擊響應(yīng)的初始靜態(tài)值分別對(duì)各數(shù)據(jù)子字段進(jìn)行迭代處理，得到各數(shù)據(jù)子字段所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值；(e)利用步驟(d)中得到的各數(shù)據(jù)子字段所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值分別對(duì)各自數(shù)據(jù)子字段做數(shù)據(jù)檢測(cè)，綜合所有的數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果得到各用戶的最優(yōu)比特序列。
進(jìn)一步地，本方法還具有如下特點(diǎn)，所述步驟(d)可進(jìn)一步分為如下步驟(d1)針對(duì)各數(shù)據(jù)子字段，將比特序列進(jìn)行分段，得到與各數(shù)據(jù)子字段相對(duì)應(yīng)的比特子序列，并對(duì)各比特子序列分別進(jìn)行調(diào)制擴(kuò)頻重構(gòu)各自碼片序列，將該碼片序列作為數(shù)據(jù)子字段的訓(xùn)練序列，分別構(gòu)造各自的Toepliz矩陣；(d2)確定各Toepliz矩陣的迭代增益系數(shù)；(d3)將步驟(b)中得到的初始信道沖擊響應(yīng)的初始靜態(tài)值作為迭代的初始值，分別把各數(shù)據(jù)子字段以及與數(shù)據(jù)子字段相對(duì)應(yīng)的各自Toepliz矩陣、Toepliz矩陣的迭代增益系數(shù)代入迭代方程，反復(fù)迭代直至滿足迭代終止條件，得到各數(shù)據(jù)子字段對(duì)應(yīng)的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)。
進(jìn)一步地，本方法還具有如下特點(diǎn)所述迭代方程為h(n+1)＝h(n)+μ·GH·[e-G·h(n)]其中，h(n+1)表示迭代后的信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值；h(n)分別表示當(dāng)前信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值；n表示迭代次數(shù)，初始迭代值h(0)為步驟(b)中得到的初始信道沖擊響應(yīng)的初始靜態(tài)值；e表示數(shù)據(jù)子字段；G表示Toepliz矩陣；μ表示G的迭代增益系數(shù)；GH表示G的共軛轉(zhuǎn)置。
進(jìn)一步地，本方法還具有如下特點(diǎn)，所述迭代增益系數(shù)的取值范圍滿足如下條件0<μ<2λmax]]>其中，λmax為空間相關(guān)矩陣RG＝GH·G的最大特征值。
進(jìn)一步地，本方法還具有如下特點(diǎn)所述迭代增益系數(shù)的取值為μ＝1/trace(RG)或μ＝2/trace(RG)。
進(jìn)一步地，本方法還具有如下特點(diǎn)，所述迭代終止條件為‖h(n+1)-h(n)‖＜ε其中，ε的取值范圍為0.001<ϵ||h(n)||<0.01.]]>進(jìn)一步地，本方法還具有如下特點(diǎn)所述步驟(a)中的數(shù)字化處理包括對(duì)頻帶信號(hào)放大、濾波、下變頻后進(jìn)行采樣，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換得到基帶數(shù)字接收信號(hào)，并且根據(jù)時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)將基帶數(shù)字接收信號(hào)的訓(xùn)練序列字段和數(shù)據(jù)字段分離開(kāi)，其中數(shù)據(jù)字段包括相互分離的若干數(shù)據(jù)子字段。
進(jìn)一步地，本方法還具有如下特點(diǎn)所述步驟(e)中數(shù)據(jù)檢測(cè)采用聯(lián)合檢測(cè)的方法或采用Rake接收機(jī)加上串行或并行干擾消除過(guò)程。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法的實(shí)現(xiàn)裝置，該裝置包括有數(shù)據(jù)接收分離單元、初始信道估計(jì)及后處理單元、分段信道估計(jì)單元和數(shù)據(jù)檢測(cè)單元，數(shù)據(jù)接收分離單元用于數(shù)字化處理無(wú)線接收端的頻帶信號(hào)，得到相互分離的訓(xùn)練序列字段和數(shù)據(jù)字段，該數(shù)據(jù)字段包括相互分離的若干數(shù)據(jù)子字段；初始信道估計(jì)及后處理單元用于對(duì)訓(xùn)練序列字段進(jìn)行初始信道估計(jì)和門限后處理，得到本時(shí)隙信道沖擊響應(yīng)的初始靜態(tài)值；數(shù)據(jù)檢測(cè)單元用于對(duì)各數(shù)據(jù)子字段及其對(duì)應(yīng)的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值做數(shù)據(jù)檢測(cè)，并進(jìn)行硬判決，得到各用戶解調(diào)后的比特子序列及最優(yōu)比特序列；分段信道估計(jì)單元用于結(jié)合比特序列和初始靜態(tài)值對(duì)各數(shù)據(jù)子字段進(jìn)行迭代處理，得到各數(shù)據(jù)子字段所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值。
進(jìn)一步地，本實(shí)現(xiàn)裝置還具有如下特點(diǎn)所述分段信道估計(jì)單元包括有Toepliz矩陣生成子單元、迭代系數(shù)產(chǎn)生子單元、信道沖擊響應(yīng)更新子單元和迭代中止判決子單元，Toepliz矩陣生成子單元用于接收各比特子序列、擴(kuò)頻碼和擾碼信息，對(duì)比特子序列進(jìn)行擴(kuò)頻重構(gòu)生成與各數(shù)據(jù)子字段相對(duì)應(yīng)的Toepliz矩陣；迭代系數(shù)產(chǎn)生子單元接收來(lái)自Toepliz矩陣生成子單元的信息，生成Toepliz矩陣迭代增益系數(shù)；信道沖擊響應(yīng)更新子單元根據(jù)各數(shù)據(jù)子字段以及與其對(duì)應(yīng)的Toepliz矩陣、迭代增益系數(shù)和當(dāng)前信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值分別進(jìn)行迭代，得出迭代后的信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值；迭代中止判決子單元接收信道沖擊響應(yīng)更新子單元的迭代結(jié)果，判斷該迭代結(jié)果是否滿足迭代條件，若滿足則輸出各數(shù)據(jù)子字段對(duì)應(yīng)的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法及其實(shí)現(xiàn)裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明利用判決反饋以及分段迭代時(shí)隙內(nèi)數(shù)據(jù)各子字段來(lái)獲得各個(gè)數(shù)據(jù)子字段的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值，克服了采用現(xiàn)有信道估計(jì)方法無(wú)法跟蹤由于用戶高速運(yùn)動(dòng)而引起的時(shí)隙內(nèi)信道不規(guī)則變化的缺陷，從而大大降低了信道估計(jì)誤差，提高了數(shù)據(jù)檢測(cè)的準(zhǔn)確程度以及信道估計(jì)的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高了整個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能。


圖1是UTRA TDD移動(dòng)通信系統(tǒng)中常規(guī)時(shí)隙結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是本發(fā)明中基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法實(shí)現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是圖2中分段信道估計(jì)單元的細(xì)化結(jié)構(gòu)框圖；圖4是本發(fā)明中基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法的流程示意圖；圖5是圖4中分段信道估計(jì)模塊的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖6是本發(fā)明中基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法與傳統(tǒng)的B.Steiner估計(jì)器加上門限判決后處理方法的系統(tǒng)誤碼率仿真性能對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式
為深入了解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本實(shí)施例針對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)(時(shí)分復(fù)用-同步碼分多址移動(dòng)通信系統(tǒng))的基站接收機(jī)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方案，同樣地，本發(fā)明適用于其他UTRA TDD系統(tǒng)的基站和終端，以至于可擴(kuò)展至任何的利用訓(xùn)練序列做信道估計(jì)的移動(dòng)通信系統(tǒng)。
如圖2所示，本發(fā)明中基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法的實(shí)現(xiàn)裝置包括有數(shù)據(jù)接收分離單元、初始信道估計(jì)及后處理單元、分段信道估計(jì)單元和數(shù)據(jù)檢測(cè)單元；其中，數(shù)據(jù)接收分離單元用于數(shù)字化處理無(wú)線接收端的頻帶信號(hào)e，得到相互分離的訓(xùn)練序列字段e_mid和包括相互分離的若干數(shù)據(jù)子字段的數(shù)據(jù)字段e_data，并將訓(xùn)練序列字段e_mid和數(shù)據(jù)字段e_data分別傳送至初始信道估計(jì)及后處理單元、分段信道估計(jì)單元和數(shù)據(jù)檢測(cè)單元；初始信道估計(jì)及后處理單元用于將訓(xùn)練序列字段e_mid進(jìn)行初始信道估計(jì)和門限后處理，得到該時(shí)隙信道沖擊響應(yīng)的一個(gè)初始靜態(tài)值h0，并將該初始靜態(tài)值h0傳送至分段信道估計(jì)單元和數(shù)據(jù)檢測(cè)單元；分段信道估計(jì)單元用于結(jié)合來(lái)自數(shù)據(jù)檢測(cè)單元的比特序列d0和來(lái)自于初始信道估計(jì)及后處理單元的初始靜態(tài)值h0對(duì)數(shù)據(jù)字段e_data進(jìn)行分段迭代處理，得到各數(shù)據(jù)子字段所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值h，并將該最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值h發(fā)送至數(shù)據(jù)檢測(cè)單元；數(shù)據(jù)檢測(cè)單元用于對(duì)數(shù)據(jù)字段e_data及其對(duì)應(yīng)的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值h做數(shù)據(jù)檢測(cè)，并進(jìn)行硬判決，得到各用戶解調(diào)后的比特子序列d0以及針對(duì)最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值h的最優(yōu)比特序列d，并將該比特子序列d0反饋至分段信道估計(jì)單元，將最優(yōu)比特序列d輸出。
如圖3所示，分段信道估計(jì)單元包括有Toepliz矩陣生成子單元、迭代系數(shù)產(chǎn)生子單元、信道沖擊響應(yīng)更新子單元和迭代中止判決子單元，Toepliz矩陣生成子單元用于接收各比特子序列d0i、擴(kuò)頻碼c和擾碼信息PN，對(duì)比特子序列d0i進(jìn)行擴(kuò)頻重構(gòu)生成與各數(shù)據(jù)子字段相對(duì)應(yīng)的Toepliz矩陣Gi，并將該Toepliz矩陣Gi傳送至迭代系數(shù)產(chǎn)生子單元和信道沖擊響應(yīng)更新子單元；迭代系數(shù)產(chǎn)生子單元接收來(lái)自Toepliz矩陣生成子單元的Toepliz矩陣Gi，生成Toepliz矩陣迭代增益系數(shù)，并將其發(fā)送至信道沖擊響應(yīng)更新子單元；信道沖擊響應(yīng)更新子單元根據(jù)各數(shù)據(jù)子字段ei以及與其對(duì)應(yīng)的Toepliz矩陣Gi、Gi的迭代增益系數(shù)、初始靜態(tài)值h0、當(dāng)前信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值hi(n)分別進(jìn)行迭代，得出迭代后的信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值hi(n+1)并將其發(fā)送至迭代中止判決子單元進(jìn)行判斷；迭代中止判決子單元接收信道沖擊響應(yīng)更新子單元的迭代結(jié)果hi(n+1)，判斷該迭代結(jié)果是否滿足迭代條件，若滿足則以該迭代結(jié)果作為各數(shù)據(jù)子字段對(duì)應(yīng)的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)hi，opt，并將其輸出，若否則反饋該迭代結(jié)果hi(n+1)作為當(dāng)前信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值繼續(xù)迭代，直至滿足迭代條件。
如圖4所示，本發(fā)明中基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法包括如下步驟步驟1，數(shù)據(jù)接收分離單元A將天線處接收到的頻帶信號(hào)e放大、濾波、下變頻后進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換得到基帶數(shù)字接收信號(hào)，并且根據(jù)時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)，將訓(xùn)練序列字段e_mid和數(shù)據(jù)字段e_data分離開(kāi)來(lái)，該數(shù)據(jù)字段e_data包括有相互分離的若干數(shù)據(jù)子字段，形如[e1 e2…ei_max]，該數(shù)據(jù)子字段的最大分段數(shù)按照分段后的碼片序列長(zhǎng)度不小于128，最小分段數(shù)為2(即TD-SCDMA時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)定義的Data1和Data2)來(lái)設(shè)定；TD-SCDMA的突發(fā)結(jié)構(gòu)如圖1所示，突發(fā)中間的144碼片為訓(xùn)練序列Midamble，兩邊各352碼片長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)部分，最后的16碼片GP為保護(hù)區(qū)間；步驟2，分離后的訓(xùn)練序列字段e_mid送到初始信道估計(jì)及后處理單元進(jìn)行初始信道估計(jì)和門限后處理，得到本時(shí)隙信道沖擊響應(yīng)的一個(gè)初始靜態(tài)值h0；步驟3，數(shù)據(jù)檢測(cè)單元利用步驟2得到的初始信道沖擊響應(yīng)的初始靜態(tài)值h0對(duì)步驟1分離出的所有數(shù)據(jù)部分e_data(TD-SCDMA定義為兩個(gè)352碼片長(zhǎng)數(shù)據(jù)塊的Data1和Data2)做數(shù)據(jù)檢測(cè)，并進(jìn)行硬判決，得到各個(gè)用戶的解調(diào)后的比特序列d0；步驟4，針對(duì)各數(shù)據(jù)子字段ei，將比特序列d0進(jìn)行分段，得到與各數(shù)據(jù)子字段相對(duì)應(yīng)的比特子序列di，并緩存所有數(shù)據(jù)，初始化i＝1；然后，利用比特子序列di、初始靜態(tài)值h0以及用于擴(kuò)頻重構(gòu)的擴(kuò)頻碼c、擾碼PN分別對(duì)各數(shù)據(jù)子字段ei進(jìn)行迭代處理，得到各數(shù)據(jù)子字段ei所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值hi，opt；如圖5所示，本步驟可進(jìn)一步細(xì)分為如下步驟步驟41，針對(duì)各數(shù)據(jù)子字段ei，將比特序列d0進(jìn)行分段，得到與各數(shù)據(jù)子字段相對(duì)應(yīng)的比特子序列di，并緩存所有數(shù)據(jù)，初始化i＝1；然后利用比特子序列di、擴(kuò)頻碼c和擾碼PN進(jìn)行調(diào)制擴(kuò)頻重構(gòu)出相應(yīng)的碼片序列，并且將此重構(gòu)的碼片序列作為該數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練序列，構(gòu)造新的Toepliz矩陣Gi；步驟42，確定出各Toepliz矩陣Gi的迭代增益系數(shù)μi，μi的取值范圍滿足如下條件0<μi<2λmax]]>其中，λmax為空間相關(guān)矩陣RG＝GiH·Gi的最大特征值，為了避開(kāi)復(fù)雜的矩陣特征值求解的過(guò)程，實(shí)際應(yīng)用中我們可以令μi＝1/trace(RGi)，或采用μi＝2/trace(RGi)迭代收斂的速度更快；步驟43，將初始信道沖擊響應(yīng)的初始靜態(tài)值h(0)作為迭代的初始值，即初始化hi(0)＝h(0)，并令n＝0，把數(shù)據(jù)子字段ei以及與數(shù)據(jù)子字段相對(duì)應(yīng)的Toepliz矩陣Gi、Toepliz矩陣的迭代增益系數(shù)μi代入迭代方程，該迭代方程為hi(n+1)＝hi(n)+μi·GiH·[ei-Gi·hi(n)]，反復(fù)迭代直至滿足迭代終止條件，得到數(shù)據(jù)子字段ei對(duì)應(yīng)的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)hi，opt，其中，迭代終止條件為‖h(n+1)-h(n)‖＜ε，ε為一個(gè)很小的正數(shù)，其取值范圍可為0.001<ϵ||h(n)||<0.01;]]>步驟5，數(shù)據(jù)檢測(cè)單元利用各數(shù)據(jù)子字段的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)hi，opt，分別進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，得到相應(yīng)的最優(yōu)比特子序列di，opt，然后再比較判斷是否將所有數(shù)據(jù)子字段均迭代檢測(cè)完成，即判斷i是否小于等于i_max，若i小于i_max，則緩存di，opt，并將i加1，取出相應(yīng)的分段數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代檢測(cè)；若i大于i_max，則停止循環(huán)，級(jí)聯(lián)所有數(shù)據(jù)子字段的檢測(cè)結(jié)果[d1，optd2，opt…di_max，opt]，得到本時(shí)隙各用戶解調(diào)后的最優(yōu)比特序列dopt；其中，數(shù)據(jù)檢測(cè)可以采用MUD方法(如聯(lián)合檢測(cè))，也可以采用Rake接收機(jī)加上串行或并行干擾消除過(guò)程。
由于TD-SCDMA時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)包括有兩個(gè)數(shù)據(jù)塊Data1和Data2，因此可以將數(shù)據(jù)字段分為兩個(gè)數(shù)據(jù)子字段，以數(shù)據(jù)子字段Data1為例，進(jìn)一步描述如何構(gòu)造Toepliz矩陣Gi。
設(shè)數(shù)據(jù)子字段Data1中第k個(gè)用戶對(duì)應(yīng)的比特序列為dk，對(duì)應(yīng)調(diào)制后的符號(hào)序列為sk，擴(kuò)頻碼為ck，擾碼為PN，則可以得到在數(shù)據(jù)子字段Data1中該用戶擴(kuò)頻加擾后的碼片序列mk＝sk(ck·*PN)其中符號(hào)表示Kronecker乘積用以擴(kuò)頻，.*表示點(diǎn)乘用以加擾，第k個(gè)用戶重構(gòu)后的當(dāng)前數(shù)據(jù)塊碼片序列(設(shè)長(zhǎng)度為L(zhǎng))可以構(gòu)成Toepliz矩陣Gk=mk,100mk,2mk,10...mk,2...0mk,L......mk,10mk,L...mk,200......00mk,L]]>由此，該數(shù)據(jù)塊的系統(tǒng)傳輸方程可以表示為e=(Σi=1KGi·hi)+n=G1G2...GK·h1h2...hK+n=Gh+n]]>其中e為數(shù)據(jù)子字段Data1，n為加性噪聲，h為本數(shù)據(jù)子字段中所有用戶的信道沖擊響應(yīng)，K表示用戶數(shù)。
本實(shí)施例中采用LMS算法(最小均方算法)進(jìn)行最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)的估計(jì)，同樣地，本發(fā)明也可以采用如RLS算法(遞歸最小平方算法)、Kalman濾波器(卡爾曼濾波器)等其他迭代方式估計(jì)出時(shí)隙內(nèi)當(dāng)前數(shù)據(jù)塊的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)。
本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)裝置的數(shù)據(jù)接收分離單元中包括有射頻電路、中頻電路及FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列)器件以外，所有處理單元都由DSP實(shí)現(xiàn)。
圖6所示為本發(fā)明中基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法與傳統(tǒng)的B.Steiner估計(jì)器加上門限判決后處理方法在系統(tǒng)誤碼率方面的仿真性能對(duì)比，仿真環(huán)境為5用戶、擴(kuò)頻因子為8的TD-SCDMA系統(tǒng)，業(yè)務(wù)為12.2k語(yǔ)音業(yè)務(wù)，編碼方式采用1/2卷積碼，信道模型為3GPP(第三代移動(dòng)通信伙伴項(xiàng)目組)測(cè)試信道case3，用戶運(yùn)動(dòng)速度為120km/h(即每小時(shí)120公里)，接收端采用聯(lián)合檢測(cè)算法。
從圖6中，可以清楚的看到，本發(fā)明中基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法將獲得2dB左右的系統(tǒng)性能增益，并且在仿真過(guò)程中分段數(shù)僅僅為2，即TD-SCDMA系統(tǒng)時(shí)隙突發(fā)自身的Data1和Data2部分，如果增大分段數(shù)目，則本發(fā)明所述的信道估計(jì)方法將獲得更多的系統(tǒng)性能增益，即具有更高的信道估計(jì)準(zhǔn)確性，從而提高整個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能。
權(quán)利要求
1.一種基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(a)對(duì)來(lái)自于無(wú)線接收端的頻帶信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，得到相互分離的訓(xùn)練序列字段和數(shù)據(jù)字段，其中數(shù)據(jù)字段包括相互分離的若干數(shù)據(jù)子字段；(b)對(duì)步驟(a)中得到的訓(xùn)練序列字段進(jìn)行初始信道估計(jì)和門限后處理，得到本時(shí)隙信道沖擊響應(yīng)的初始靜態(tài)值；(c)利用步驟(b)中得到的初始信道沖擊響應(yīng)的初始靜態(tài)值分別對(duì)步驟(a)得到的所有數(shù)據(jù)子字段做數(shù)據(jù)檢測(cè)，并進(jìn)行硬判決，得到各用戶解調(diào)后的比特序列；(d)利用步驟(c)中得到的比特序列和步驟(b)中得到的初始信道沖擊響應(yīng)的初始靜態(tài)值分別對(duì)各數(shù)據(jù)子字段進(jìn)行迭代處理，得到各數(shù)據(jù)子字段所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值；(e)利用步驟(d)中得到的各數(shù)據(jù)子字段所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值分別對(duì)各自數(shù)據(jù)子字段做數(shù)據(jù)檢測(cè)，綜合所有的數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果得到各用戶的最優(yōu)比特序列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法，其特征在于，所述步驟(d)可進(jìn)一步分為如下步驟(d1)針對(duì)各數(shù)據(jù)子字段，將比特序列進(jìn)行分段，得到與各數(shù)據(jù)子字段相對(duì)應(yīng)的比特子序列，并對(duì)各比特子序列分別進(jìn)行調(diào)制擴(kuò)頻重構(gòu)各自碼片序列，將該碼片序列作為數(shù)據(jù)子字段的訓(xùn)練序列，分別構(gòu)造各自的Toepliz矩陣；(d2)確定各Toepliz矩陣的迭代增益系數(shù)；(d3)將步驟(b)中得到的初始信道沖擊響應(yīng)的初始靜態(tài)值作為迭代的初始值，分別把各數(shù)據(jù)子字段以及與數(shù)據(jù)子字段相對(duì)應(yīng)的各自Toepliz矩陣、Toepliz矩陣的迭代增益系數(shù)代入迭代方程，反復(fù)迭代直至滿足迭代終止條件，得到各數(shù)據(jù)子字段對(duì)應(yīng)的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法，其特征在于所述迭代方程為h(n+1)＝h(n)+μ·GH·[e-G·h(n)]其中，h(n+1)表示迭代后的信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值；h(n)分別表示當(dāng)前信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值；n表示迭代次數(shù)，初始迭代值h(0)為步驟(b)中得到的初始信道沖擊響應(yīng)的初始靜態(tài)值；e表示數(shù)據(jù)子字段；G表示與e相對(duì)應(yīng)的Toepliz矩陣；μ表示G的迭代增益系數(shù)；GH表示G的共軛轉(zhuǎn)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法，其特征在于，所述迭代增益系數(shù)的取值范圍滿足如下條件0<μ<2λmax]]>其中，λmax為空間相關(guān)矩陣RG＝GH·G的最大特征值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法，其特征在于所述迭代增益系數(shù)的取值為μ＝1/trace(RG)或μ＝2/trace(RG)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法，其特征在于，所述迭代終止條件為‖h(n+1)-h(n)‖＜ε其中，ε的取值范圍為0.001<ϵ||h(n)||<0.01.]]>
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法，其特征在于所述步驟(a)中的數(shù)字化處理包括對(duì)頻帶信號(hào)放大、濾波、下變頻后進(jìn)行采樣，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換得到基帶數(shù)字接收信號(hào)，并且根據(jù)時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)將基帶數(shù)字接收信號(hào)的訓(xùn)練序列字段和數(shù)據(jù)字段分離開(kāi)，其中數(shù)據(jù)字段包括相互分離的若干數(shù)據(jù)子字段。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法，其特征在于所述步驟(e)中數(shù)據(jù)檢測(cè)采用聯(lián)合檢測(cè)的方法或采用Rake接收機(jī)加上串行或并行干擾消除過(guò)程。
9.一種基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法的實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于該裝置包括有數(shù)據(jù)接收分離單元、初始信道估計(jì)及后處理單元、分段信道估計(jì)單元和數(shù)據(jù)檢測(cè)單元，數(shù)據(jù)接收分離單元用于數(shù)字化處理無(wú)線接收端的頻帶信號(hào)，得到相互分離的訓(xùn)練序列字段和數(shù)據(jù)字段，該數(shù)據(jù)字段包括相互分離的若干數(shù)據(jù)子字段；初始信道估計(jì)及后處理單元用于對(duì)訓(xùn)練序列字段進(jìn)行初始信道估計(jì)和門限后處理，得到本時(shí)隙信道沖擊響應(yīng)的初始靜態(tài)值；數(shù)據(jù)檢測(cè)單元用于對(duì)各數(shù)據(jù)子字段及其對(duì)應(yīng)的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值做數(shù)據(jù)檢測(cè)，并進(jìn)行硬判決，得到各用戶解調(diào)后的比特子序列及最優(yōu)比特序列；分段信道估計(jì)單元用于結(jié)合比特序列和初始靜態(tài)值對(duì)各數(shù)據(jù)子字段進(jìn)行迭代處理，得到各數(shù)據(jù)子字段所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于所述分段信道估計(jì)單元包括有Toepliz矩陣生成子單元、迭代系數(shù)產(chǎn)生子單元、信道沖擊響應(yīng)更新子單元和迭代中止判決子單元，Toepliz矩陣生成子單元用于接收各比特子序列、擴(kuò)頻碼和擾碼信息，對(duì)比特子序列進(jìn)行擴(kuò)頻重構(gòu)生成與各數(shù)據(jù)子字段相對(duì)應(yīng)的Toepliz矩陣；迭代系數(shù)產(chǎn)生子單元接收來(lái)自Toepliz矩陣生成子單元的信息，生成Toepliz矩陣迭代增益系數(shù)；信道沖擊響應(yīng)更新子單元根據(jù)各數(shù)據(jù)子字段以及與其對(duì)應(yīng)的Toepliz矩陣、迭代增益系數(shù)和當(dāng)前信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值分別進(jìn)行迭代，得出迭代后的信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值；迭代中止判決子單元接收信道沖擊響應(yīng)更新子單元的迭代結(jié)果，判斷該迭代結(jié)果是否滿足迭代條件，若滿足則輸出各數(shù)據(jù)子字段對(duì)應(yīng)的最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于判決反饋與分段迭代的信道估計(jì)方法及其實(shí)現(xiàn)裝置，該方法包括如下步驟，對(duì)頻帶信號(hào)進(jìn)行處理，得到訓(xùn)練序列字段和數(shù)據(jù)字段；對(duì)訓(xùn)練序列字段進(jìn)行初始信道估計(jì)和門限后處理，得到本時(shí)隙信道沖擊響應(yīng)的初始靜態(tài)值；利用初始靜態(tài)值分別對(duì)各數(shù)據(jù)子字段做數(shù)據(jù)檢測(cè)，得到各用戶解調(diào)后的比特序列；利用比特序列和初始靜態(tài)值對(duì)各數(shù)據(jù)子字段進(jìn)行迭代處理，得到最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值；利用最優(yōu)信道沖擊響應(yīng)估計(jì)值做數(shù)據(jù)檢測(cè)，得到最優(yōu)比特序列。本方法的實(shí)現(xiàn)裝置包括有數(shù)據(jù)接收分離單元、初始信道估計(jì)及后處理單元、分段信道估計(jì)單元及數(shù)據(jù)檢測(cè)單元。采用本發(fā)明能大大提高信道估計(jì)的準(zhǔn)確度，進(jìn)而提高整個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能。
文檔編號(hào)H04L25/02GK1622539SQ200410098648
公開(kāi)日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月15日
發(fā)明者耿鵬 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司