專利名稱：一種萊斯衰落信道k因子的估計(jì)方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信系統(tǒng)信道估計(jì)技術(shù)，特別是指一種在無(wú)線通信系統(tǒng)中對(duì)萊斯 衰落信道K因子的估計(jì)方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
在無(wú)線通信系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)無(wú)線信道傳播到達(dá)接收機(jī)，經(jīng)過(guò)了不 同的路徑，通常被稱為多徑。這些路徑是由散射、反射、或者繞射引起的，所有的這些失真 機(jī)理在不至于誤解的情況下，被籠統(tǒng)的稱為“散射”。信號(hào)的強(qiáng)度衰減可以被抽象為三個(gè)因 素平均傳播損耗、宏觀衰落、和微觀衰落。平均傳播損耗與傳播距離的平方或者更高次冪 成正比。宏觀衰落是由建筑物和自然物體，如樹木的遮擋引起的，習(xí)慣稱為陰影衰落，有時(shí) 也稱為長(zhǎng)期衰落。陰影衰落可以近似的通過(guò)服從正態(tài)分布的對(duì)數(shù)域的接收信號(hào)功率來(lái)刻 畫。微觀衰落是由多徑的加強(qiáng)或者抵消的累加效果引起的。對(duì)于微觀衰落，如果衰落是由 大量獨(dú)立的散射分量的疊加引起的，接收信號(hào)的I路(同相分量)和Q路(正交分量)服 從獨(dú)立零均值高斯分布?？梢酝茖?dǎo)出接收信號(hào)的包絡(luò)服從瑞利分布。這種衰落被稱為瑞 利(Rayleigh)衰落。如果在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間存在一條直射徑，信號(hào)的包絡(luò)不再服從瑞 利分布，而是萊斯(Rician，或者Ricean)分布。直射分量與散射分量的功率比被稱為萊斯 衰落的因子K。習(xí)慣上K以dB(分貝)為單位表示。K = -c dB(g卩，K = O)表示接收信 號(hào)只有散射分量沒(méi)有直射分量，退化為瑞利衰落；K = +⑴dB( S卩，K = +⑴)表示接收信號(hào) 只有直射分量沒(méi)有散射分量。在無(wú)線通信系統(tǒng)中，如果發(fā)射機(jī)和接收機(jī)已知信道狀態(tài)信息，可以提高系統(tǒng)的容 量和可靠性。目前，多天線系統(tǒng)的興起，加強(qiáng)了獲得信道狀態(tài)信息的重要性。如，發(fā)射機(jī)可 以根據(jù)信道的K因子選擇合適的空時(shí)編碼，或者是預(yù)編碼方案。公開披露的估計(jì)萊斯衰落信道K因子的方法有多種，如，在文獻(xiàn) L. J. Greenstein,D. G. Michelson,and V. Erceg,"Moment-basedestimation of the Ricean K-factor，” IEEE Commun. Lett.，vol. 3, pp. 175-176，June 1999.中公開了一種較為實(shí)用 的方法。為了方便描述，這里將該方法簡(jiǎn)稱為GME法。參見圖1所示，采用現(xiàn)有技術(shù)的萊斯衰落信道K因子估計(jì)的無(wú)線通信系統(tǒng)包括發(fā) 射機(jī)和接收機(jī)。發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)天線系統(tǒng)發(fā)射到空中，信號(hào)經(jīng)過(guò)無(wú)線信道后被接收 機(jī)的天線系統(tǒng)接收。在圖1中，接收機(jī)包含了信道估計(jì)模塊和K因子估計(jì)模塊。信道估 計(jì)模塊將估計(jì)的信道響應(yīng)射0作為輸入提供給κ因子估計(jì)模塊。在OFDM系統(tǒng)中常用的信
道估計(jì)方法是最小二乘法(LS，Least Square) <formula>formula see original document page 4</formula>式中，X(i)表示第i個(gè)采樣
的發(fā)射導(dǎo)頻符號(hào)，Y(i)表示第i個(gè)采樣的接收導(dǎo)頻信號(hào)。在K因子估計(jì)模塊中，如果采用 GME法，則是求出信道的功率增益G(O=IiG)I2，再求出信道功率增益的一階矩，即G(i)的 均值Ga = E(G(i))，和二階矩，即G(i)相對(duì)于Ga的均方根(RMS, Root Mean Square)抖動(dòng)Gy =^E((Gii)-Ga)2).最后根據(jù)公式K =。計(jì)出萊斯衰落信道的K @子?，F(xiàn)有技術(shù)，比如GME法，前提是假設(shè)信道估計(jì)是完美的，然而在實(shí)際的無(wú)線通信系統(tǒng)中，由于熱噪聲的存在，影響了 K因子估計(jì)的精度。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種萊斯衰落信道K因子的估計(jì)方法和設(shè)備， 進(jìn)一步提高萊斯衰落信道K因子估計(jì)的精度?；谏鲜瞿康谋景l(fā)明提供的一種萊斯衰落信道K因子的估計(jì)方法，包括根據(jù)采樣的導(dǎo)頻信號(hào)估算信道響應(yīng)；估算熱噪聲功率；根據(jù)信道響應(yīng)和熱噪聲功率的估算結(jié)果，估算萊斯衰落信道的K因子。可選的，該方法所述估算萊斯衰落信道K因子進(jìn)一步包括根據(jù)對(duì)第i個(gè)采樣發(fā)射導(dǎo)頻和第i個(gè)采樣接收導(dǎo)頻信號(hào)估算得到的信道響應(yīng)，計(jì) 算信道功率增益G (i)；計(jì)算所述信道功率增益G (i)的一階矩Ga ；計(jì)算所述信道功率增益G (i)的二階矩Gv ；
Ig2 -g2計(jì)算所述估算萊斯衰落信道K因子K = ρ D ρ其中，Pn為所述熱噪聲
Ga -Vcra _C/v；
功率估算值?？蛇x的，該方法所述信道的功率增益G⑴根據(jù)公式=I g(i) I2計(jì)算，其中，她為 根據(jù)對(duì)第i個(gè)采樣發(fā)射導(dǎo)頻和第i個(gè)采樣接收導(dǎo)頻信號(hào)估算得到的信道響應(yīng)?？蛇x的，該方法所述根據(jù)采樣的導(dǎo)頻信號(hào)估算信道響應(yīng)進(jìn)一步包括用最小二乘
"·、 Y(J)
法估算信道響應(yīng)= %其中x(i)表示第i個(gè)采樣的發(fā)射導(dǎo)頻符號(hào)，Y(i)表示第i個(gè) 采樣的接收導(dǎo)頻信號(hào)?；谏鲜瞿康模景l(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)萊斯衰落信道K因子估計(jì)的設(shè)備，包括信道估計(jì)模塊，用于根據(jù)采樣的導(dǎo)頻信號(hào)估算信道響應(yīng)；噪聲估計(jì)模塊，用于估算熱噪聲功率；K因子估計(jì)模塊，根據(jù)信道響應(yīng)和熱噪聲功率的估算結(jié)果，估算萊斯衰落信道的K 因子。
IQ2 _q2可選的，該設(shè)備所述K因子估計(jì)模塊，根據(jù)公式& =^ V； 二 估算所述萊
ijO -^jGa -Gv -Pn
斯衰落信道K因子；其中，G(i)為基于對(duì)第i個(gè)采樣發(fā)射導(dǎo)頻和第i個(gè)采樣接收導(dǎo)頻信號(hào)估算得到的信道響 應(yīng)，計(jì)算得到的信道功率增益；Ga為所述信道功率增益G(i)的一階矩，Gv為所述信道功率 增益G(i)的二階矩，Pn為所述熱噪聲功率估算值。
可選的，該設(shè)備所述K因子估計(jì)模塊，根據(jù)公式G(0 =I g(i) I2計(jì)算所述信道的功率 增益，其中，射0為根據(jù)對(duì)第i個(gè)采樣發(fā)射導(dǎo)頻和第i個(gè)采樣接收導(dǎo)頻信號(hào)估算得到的信道 響應(yīng)?？蛇x的，該設(shè)備信道估計(jì)模塊，用最小二乘法估算信道響應(yīng)《？ω = @其中X(i)
表示第i個(gè)采樣的發(fā)射導(dǎo)頻符號(hào)，Y(i)表示第i個(gè)采樣的接收導(dǎo)頻信號(hào)?？蛇x的，該實(shí)現(xiàn)萊斯衰落信道K因子估計(jì)的設(shè)備設(shè)置在接收機(jī)中。從上面所述可以看出，本發(fā)明提供的萊斯衰落信道K因子的估計(jì)方法和設(shè)備，由 于考慮了熱噪聲的影響，大大提高了萊斯衰落信道K因子的估計(jì)精度，尤其是在低信噪比 的情況下，可顯示出很大的優(yōu)越性。


圖1為采用現(xiàn)有技術(shù)的萊斯衰落信道K因子估計(jì)的無(wú)線通信系統(tǒng)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例萊斯衰落信道K因子估計(jì)的無(wú)線通信系統(tǒng)示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明的萊斯衰落信道K因子估計(jì)方法性能的比較示意圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述，其中說(shuō)明本發(fā)明的示例性實(shí)施例。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的萊斯衰落信道K因子的估計(jì)方法先用最小二乘法估
v.、 m
計(jì)信道響應(yīng)《ω = 其中x(i)表示第i個(gè)采樣的發(fā)射導(dǎo)頻符號(hào)，Y(i)表示第i個(gè)采樣 的接收導(dǎo)頻信號(hào)；然后求出信道的功率增益=I g(012 ；再求出信道功率增益的一階矩，即G(i)的均值Ga = E(G(i))，和二階矩，即G(i)
相對(duì)于Ga的均方根抖動(dòng)<formula>formula see original document page 6</formula>
并且估算出熱噪聲功率Pn ；最后根據(jù)公式K = 一~V, ；~ ；估計(jì)出萊斯衰落
<formula>formula see original document page 6</formula>
信道的K因子。參見圖2所示，采用本發(fā)明的萊斯衰落信道K因子估計(jì)的無(wú)線通信系統(tǒng)包括發(fā)射 機(jī)和接收機(jī)。發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)天線系統(tǒng)發(fā)射到空中，信號(hào)經(jīng)過(guò)無(wú)線信道后被接收機(jī) 的天線系統(tǒng)接收。在圖2中，接收機(jī)包含了本發(fā)明實(shí)現(xiàn)萊斯衰落信道K因子估計(jì)的設(shè)備，該 設(shè)備包括信道估計(jì)模塊、噪聲估計(jì)模塊和K因子估計(jì)模塊。與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，增加了噪聲估計(jì)模塊。雖然現(xiàn)有技術(shù)的某些無(wú)線通信系統(tǒng) 也可能包含噪聲估計(jì)模塊，但是噪聲估計(jì)模塊估計(jì)的熱噪聲功率結(jié)果并不提供給K因子估 計(jì)模塊。而在本發(fā)明中，信道估計(jì)模塊和噪聲估計(jì)模塊的估計(jì)結(jié)果同時(shí)作為輸入提供給K 因子估計(jì)模塊。信道估計(jì)模塊將估計(jì)的信道響應(yīng)射0作為輸入提供給K因子估計(jì)模塊。在OFDM系Yd)
統(tǒng)中常用的信道估計(jì)方法是最小二乘法挪=競(jìng)式中，X(i)表示第i個(gè)采樣的發(fā)射導(dǎo) 頻符號(hào)，Y(i)表示第i個(gè)采樣的接收導(dǎo)頻信號(hào)。噪聲估計(jì)模塊估計(jì)出熱噪聲功率Pn作為輸入提供給K因子估計(jì)模塊。其中，本實(shí)施例中，噪聲估計(jì)模塊對(duì)熱噪聲功率的估計(jì)可以采用基于導(dǎo)頻子載波、 數(shù)據(jù)子載波、空閑子載波等多種方式。在K因子估計(jì)模塊中，求出信道的功率增益，再求出信道功率增 益的一階矩，即G(i)的均值Ga = E(G(i))，和二階矩，即G(i)相對(duì)于Ga的均方根抖動(dòng)<formula>formula see original document page 7</formula>子。參見圖3所示，圖中表示的是在K = OdB (K = 1)時(shí)，不同信噪比下的仿真結(jié)果，其 中水平的實(shí)線代表K因子的完美估計(jì)結(jié)果，星號(hào)連接的虛線代表利用現(xiàn)有技術(shù)對(duì)K因子的 估計(jì)結(jié)果，菱形連接的虛線代表利用本發(fā)明方法得出的K因子估計(jì)結(jié)果?？梢钥吹讲捎帽?發(fā)明的方法，大大提高了 K因子的估計(jì)精度，特別是在低信噪比的區(qū)間。例如，在信噪比為 OdB時(shí)，采用現(xiàn)有技術(shù)的估計(jì)方法得到的K因子約為-4. 7dB，與實(shí)際值相差了 4. 7dB ；而采 用本發(fā)明的估計(jì)方法得到的K因子約為0. 2dB，與實(shí)際值只有差了 0. 2dB的誤差。本發(fā)明的描述是為了示例和說(shuō)明起見而給出的，而并不是無(wú)遺漏的或者將本發(fā)明 限于所公開的形式。很多修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯然的。選擇和描 述實(shí)施例是為了更好說(shuō)明本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理 解本發(fā)明從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種萊斯衰落信道K因子的估計(jì)方法，其特征在于，包括根據(jù)采樣的導(dǎo)頻信號(hào)估算信道響應(yīng)；估算熱噪聲功率；根據(jù)信道響應(yīng)和熱噪聲功率的估算結(jié)果，估算萊斯衰落信道的K因子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述估算萊斯衰落信道K因子進(jìn)一步包括根據(jù)對(duì)第i個(gè)采樣發(fā)射導(dǎo)頻和第i個(gè)采樣接收導(dǎo)頻信號(hào)估算得到的信道響應(yīng)，計(jì)算信 道功率增益G (i)；計(jì)算所述信道功率增益G (i)的一階矩Ga ； 計(jì)算所述信道功率增益G (i)的二階矩Gv ；iq2 _q2計(jì)算所述估算萊斯衰落信道K因子<formula>formula see original document page 2</formula>其中，Pn為所述熱噪聲功率估算值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述信道的功率增益G(i)根據(jù)公式 G⑴=I射OI2計(jì)算，其中，i(0為根據(jù)對(duì)第i個(gè)采樣發(fā)射導(dǎo)頻和第i個(gè)采樣接收導(dǎo)頻信號(hào)估算 得到的信道響應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)采樣的導(dǎo)頻信號(hào)估算信道響應(yīng)進(jìn)一步包括用最小二乘法估算信道響應(yīng)MO =雙其中X(i)表示第i個(gè)采樣的發(fā)射導(dǎo)頻符號(hào)，Y(i)表示第i個(gè)采樣的接收導(dǎo)頻信號(hào)。
5.一種實(shí)現(xiàn)萊斯衰落信道K因子估計(jì)的設(shè)備，其特征在于，包括 信道估計(jì)模塊，用于根據(jù)采樣的導(dǎo)頻信號(hào)估算信道響應(yīng)；噪聲估計(jì)模塊，用于估算熱噪聲功率；K因子估計(jì)模塊，根據(jù)信道響應(yīng)和熱噪聲功率的估算結(jié)果，估算萊斯衰落信道的K因子。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述K因子估計(jì)模塊，根據(jù)公式Ig2 -g2k=^ Vo2 二 。估算所述萊斯衰落信道κ因子；其中，G(i)為基于對(duì)第i個(gè)采樣發(fā)射導(dǎo)頻和第i個(gè)采樣接收導(dǎo)頻信號(hào)估算得到的信道響應(yīng)， 計(jì)算得到的信道功率增益；Ga為所述信道功率增益G(i)的一階矩，Gv為所述信道功率增益 G(i)的二階矩，Pn為所述熱噪聲功率估算值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述K因子估計(jì)模塊，根據(jù)公式 G⑴=I射OI2計(jì)算所述信道的功率增益，其中，射0為根據(jù)對(duì)第i個(gè)采樣發(fā)射導(dǎo)頻和第i個(gè)采 樣接收導(dǎo)頻信號(hào)估算得到的信道響應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的設(shè)備，其特征在于，信道估計(jì)模塊，用最小二乘法估算信道響應(yīng)其中x(i)表示第i個(gè)采樣的發(fā)射導(dǎo)頻符號(hào)，γ( )表示第i個(gè)采樣的接收導(dǎo)頻信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，該實(shí)現(xiàn)萊斯衰落信道K因子估計(jì)的設(shè)備設(shè) 置在接收機(jī)中。
全文摘要
本發(fā)明公開一種實(shí)現(xiàn)萊斯衰落信道K因子估計(jì)的方法和設(shè)備，包括信道估計(jì)模塊，用于根據(jù)采樣的導(dǎo)頻信號(hào)估算信道響應(yīng)；噪聲估計(jì)模塊，用于估算熱噪聲功率；K因子估計(jì)模塊，根據(jù)信道響應(yīng)和熱噪聲功率的估算結(jié)果，估算萊斯衰落信道的K因子。本發(fā)明提供的萊斯衰落信道K因子的估計(jì)方法，由于考慮了熱噪聲的影響，大大提高了萊斯衰落信道K因子的估計(jì)精度，尤其是在低信噪比的情況下，可顯示出很大的優(yōu)越性。
文檔編號(hào)H04W52/04GK101801073SQ200910008670
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月11日
發(fā)明者喬嘉, 張晶 申請(qǐng)人:Ut斯達(dá)康通訊有限公司