專利名稱：基于多相分解的多天線信道估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別涉及信道估計(jì)方法。

背景技術(shù)：
為了滿足未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)容量、頻譜利用率、數(shù)據(jù)傳輸速率等多方面越來(lái)越高的需求，現(xiàn)有LTE(Long Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn)項(xiàng)目)標(biāo)準(zhǔn)中，采用了多天線(Multiple Input Multiple Output，多輸入多輸出)技術(shù)和OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用)技術(shù)。其中MIMO技術(shù)可以在不增加帶寬的前提下，成倍的提高系統(tǒng)容量和頻譜利用率，另一方面，OFDM技術(shù)是寬帶傳輸中的代表性技術(shù)，具有抗多徑衰落能力強(qiáng)，對(duì)窄帶干擾和噪聲不敏感、帶寬擴(kuò)展靈活等一系列優(yōu)點(diǎn)。
在無(wú)線通信系統(tǒng)中，為了獲得更好的接收性能，一般采用相干檢測(cè)技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)相干檢測(cè)，則需要獲得信道參數(shù)，因此需要在接收端進(jìn)行信道估計(jì)。為了能夠及時(shí)準(zhǔn)確的估計(jì)出信道參數(shù)，實(shí)際的通信系統(tǒng)常采用基于導(dǎo)頻輔助的信道估計(jì)方法。在多天線系統(tǒng)中，對(duì)于每個(gè)接收通道，需要估計(jì)多個(gè)信道參數(shù)；在OFDM系統(tǒng)中，待估計(jì)的信道參數(shù)一般是指信道頻域響應(yīng)參數(shù)。
針對(duì)在同一時(shí)頻資源上采用碼分導(dǎo)頻的多天線系統(tǒng)存在多種信道估計(jì)方法，在現(xiàn)有的信道估計(jì)方法中，信道參數(shù)的精確估計(jì)都牽涉到復(fù)雜的矩陣運(yùn)算，如大維度的矩陣求逆，而這種復(fù)雜矩陣運(yùn)算會(huì)給整個(gè)通信系統(tǒng)增加巨大的負(fù)擔(dān)，同時(shí)也會(huì)降低處理速度。為解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提出信道估計(jì)方法，利用多相抽取及解相關(guān)的方法使得多天線信道估計(jì)方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度更低，而多相抽取后的插值采用離散余弦變換及濾波的方法使得多天線信道估計(jì)方法性能更加準(zhǔn)確。


發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明提供了一種基于多相分解的多天線信道估計(jì)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中多天線信道估計(jì)的性能較差，且復(fù)雜度較高的問(wèn)題，利用多相分解、插值及解相關(guān)等方法，以較低的復(fù)雜度避免了多天線信道估計(jì)求逆的問(wèn)題，并提高了多天線信道估計(jì)性能。
技術(shù)方案本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于多相分解的多天線信道估計(jì)方法，包括 a.接收經(jīng)過(guò)離散傅里葉變換的導(dǎo)頻符號(hào)處的頻域接收信號(hào)； b.對(duì)所述的頻域接收信號(hào)進(jìn)行相位修正； c.對(duì)所述相位修正的頻域接收信號(hào)進(jìn)行多相分解，獲取多相信號(hào)； d.對(duì)所述多相信號(hào)進(jìn)行插值處理，獲取各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)不同線性組合的估計(jì)值； e.根據(jù)發(fā)送天線的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)獲取解相關(guān)矩陣，利用該解相關(guān)矩陣對(duì)各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)不同線性組合的估計(jì)值進(jìn)行解相關(guān)處理，獲取各頻點(diǎn)上導(dǎo)頻符號(hào)處的信道參數(shù)； f.根據(jù)所述導(dǎo)頻符號(hào)處的信道參數(shù)，獲取數(shù)據(jù)符號(hào)處的信道參數(shù)。
所述對(duì)頻域接收信號(hào)進(jìn)行相位修正包括 利用已知的導(dǎo)頻符號(hào)的基本序列對(duì)頻域接收信號(hào)進(jìn)行相位修正，導(dǎo)頻符號(hào)為幅度歸一化的，相位修正的接收信號(hào)矢量為
其中，X＝Diag{x｝，x表示導(dǎo)頻符號(hào)的基本序列矢量，Diag{□}表示以括號(hào)內(nèi)的矢量為主對(duì)角元素的對(duì)角陣，()H表示對(duì)矩陣進(jìn)行共軛轉(zhuǎn)置，

表示頻域接收信號(hào)，yk為信號(hào)矢量y的第k個(gè)元素，表示第k個(gè)頻點(diǎn)的接收信號(hào)，k＝1，...，Nb，Nb為導(dǎo)頻符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)在頻域方向的個(gè)數(shù)，()T表示對(duì)矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)置。
所述對(duì)相位修正的接收信號(hào)進(jìn)行多相分解，獲取多相信號(hào)包括多相分解是指對(duì)相位修正的接收信號(hào)矢量

的前P個(gè)頻點(diǎn)分別為起始點(diǎn)，P為抽取間隔，分解出P組多相信號(hào)，第p組多相信號(hào)矢量為sp， 其中sp＝[sp，1，sp，2，...，sp，N]T，

i＝1，2，...，N，i′＝(i-1)×P+p，

ni表示第i個(gè)發(fā)送天線導(dǎo)頻的循環(huán)時(shí)間移位地址，P表示系統(tǒng)可以支持的等間隔循環(huán)時(shí)間移位的個(gè)數(shù)，NT表示發(fā)送天線的個(gè)數(shù)，GCD(□)表示括號(hào)內(nèi)所有元素的最大公約數(shù)。
所述對(duì)多相信號(hào)進(jìn)行插值包括 對(duì)每組多相信號(hào)單獨(dú)進(jìn)行樣條插值，或?qū)γ拷M多相信號(hào)單獨(dú)進(jìn)行線性插值，或?qū)γ拷M多相信號(hào)以離散余弦變換及濾波的方法單獨(dú)進(jìn)行插值，獲得各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)在各多相信號(hào)對(duì)應(yīng)的線性組合的估計(jì)值。
所述離散余弦變換及濾波的插值方法包括 5a.對(duì)每組多相信號(hào)矢量進(jìn)行離散余弦變換離散余弦變換采用第II類離散余弦變換，變換矩陣為 其中，CNII是長(zhǎng)度為N的第II類離散余弦變換矩陣，N為每組多相信號(hào)包含頻點(diǎn)的個(gè)數(shù)，k，l，w為中間變量； 每組多相信號(hào)矢量進(jìn)行離散余弦變換后，獲得離散余弦變換域中的信號(hào)矢量為
5b.對(duì)變換后的信號(hào)矢量進(jìn)行單點(diǎn)濾波對(duì)離散余弦變換域上的信號(hào)矢量進(jìn)行單點(diǎn)濾波，得到濾波后的信號(hào)矢量
其中，Γp為第p個(gè)多相信號(hào)對(duì)應(yīng)的單點(diǎn)濾波矩陣，它是一個(gè)Nb×Nb的對(duì)角陣；如果所述離散余弦變換域上的信號(hào)矢量的統(tǒng)計(jì)信息已知，所述單點(diǎn)濾波矩陣Γp的第k個(gè)對(duì)角元素可表示為 其中，sp，kD表示矢量spD的第k個(gè)元素，E{}表示取期望，||2表示絕對(duì)值的平方，σz2表示噪聲方差，Nb表示導(dǎo)頻符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)在頻域方向的個(gè)數(shù)； 如果所述離散余弦變換域上的信號(hào)矢量的統(tǒng)計(jì)信息未知，所述單點(diǎn)濾波矩陣Γp為Nb×Nb的單位陣； 5c.對(duì)濾波后的信號(hào)矢量進(jìn)行擴(kuò)展的逆離散余弦變換及映射，獲得各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)在各多相信號(hào)對(duì)應(yīng)的線性組合的估計(jì)值；對(duì)濾波后的信號(hào)矢量進(jìn)行擴(kuò)展的逆離散余弦變換及映射包括 各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)在第p組多相信號(hào)對(duì)應(yīng)的線性組合的估計(jì)值矢量可表示為

Λp為第p個(gè)多相信號(hào)對(duì)應(yīng)的Nb×(Nb+P-1)映射矩陣，C表示擴(kuò)展的逆離散余弦變換陣，
l＝1，2，...，N，k＝1，2，...，Nb+P-1， 其中w，l，k為中間變量，各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)不同線性組合的估計(jì)值可表示成矩陣形式
所述根據(jù)發(fā)送天線的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)獲取解相關(guān)矩陣包括 根據(jù)發(fā)送天線導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)中的循環(huán)移位矢量的周期特性，計(jì)算解相關(guān)矩陣U
其中

表示NT×NT的單位陣，

表示NT×P的全零陣，wi為表示第i個(gè)發(fā)送天線的導(dǎo)頻符號(hào)的循環(huán)移位矢量，[]*表示對(duì)矩陣進(jìn)行共軛操作。
所述利用解相關(guān)矩陣對(duì)各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)不同線性組合的估計(jì)值進(jìn)行解相關(guān)處理，獲取各頻點(diǎn)上導(dǎo)頻符號(hào)處的信道參數(shù)包括 利用解相關(guān)矩陣U各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)不同線性組合的估計(jì)值進(jìn)行解相關(guān)，獲得發(fā)送天線的信道頻域響應(yīng)參數(shù)的估計(jì)值，第i個(gè)發(fā)送天線的信道頻域響應(yīng)參數(shù)的估計(jì)值為

其中，ui表示解相關(guān)矩陣U的第i列。
根據(jù)所述導(dǎo)頻符號(hào)上的信道參數(shù)，獲取數(shù)據(jù)符號(hào)處的信道參數(shù)具體包括根據(jù)所述導(dǎo)頻符號(hào)上的信道頻域響應(yīng)參數(shù)，利用線性插值的方式，獲取數(shù)據(jù)符號(hào)處的信道頻域響應(yīng)參數(shù). 有益效果本發(fā)明實(shí)施例提供的多天線信道估計(jì)方法，由于考慮了發(fā)送天線上的導(dǎo)頻具有循環(huán)移位的特性，接收端的頻域接收信號(hào)為多相混合信號(hào)，利用多相分解和解相關(guān)的方法使得多天線信道估計(jì)方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度更低，而多相分解后的插值采用離散余弦變換及濾波的方法使得多天線信道估計(jì)方法性能更加準(zhǔn)確。



為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅表明本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他實(shí)施例的附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種信道估計(jì)方法的流程圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的又一種信道估計(jì)方法的流程圖。

具體實(shí)施例方式 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
如圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多天線信道估計(jì)方法的流程圖，其方法包括 101.接收經(jīng)過(guò)離散傅里葉變換的導(dǎo)頻符號(hào)處的頻域接收信號(hào)。
在本發(fā)明實(shí)施例中，可以是對(duì)接收天線上的導(dǎo)頻符號(hào)處的接收信號(hào)進(jìn)行去循環(huán)前綴操作后，再對(duì)其進(jìn)行離散傅里葉變換，可以得到頻域的接收信號(hào)，而信道估計(jì)器接收該頻域信號(hào)后，對(duì)該頻域信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理。
102.對(duì)所述的頻域接收信號(hào)進(jìn)行相位修正。
在本發(fā)明實(shí)施例中，導(dǎo)頻符號(hào)的幅度是歸一化的，并且接收端已知導(dǎo)頻符號(hào)的基本序列，因此可以利用導(dǎo)頻符號(hào)的基本序列對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行相位修正。
103.對(duì)所述相位修正的頻域接收信號(hào)進(jìn)行多相分解，獲取多相信號(hào)。
在本發(fā)明實(shí)施例中，多相分解是指對(duì)頻域接收信號(hào)矢量以不同的頻點(diǎn)為起始點(diǎn)，等間隔抽取出若干組信號(hào)矢量，抽取出的每組信號(hào)矢量都稱作一組多相信號(hào)，各組多相信號(hào)構(gòu)成多相信號(hào)。
對(duì)相位修正的接收信號(hào)矢量

的前P個(gè)頻點(diǎn)分別為起始點(diǎn)，P為抽取間隔，分解出P組多相信號(hào)，第p組多相信號(hào)矢量為sp， 其中sp＝[sp，1，sp，2，...，sp，N]T，

i＝1，2，...，N，i′＝(i-1)×P+p，間隔

ni表示第i個(gè)發(fā)送天線導(dǎo)頻的循環(huán)時(shí)間移位地址，P表示系統(tǒng)可以支持的等間隔循環(huán)時(shí)間移位的個(gè)數(shù)，NT表示發(fā)送天線的個(gè)數(shù)，GCD(□)表示括號(hào)內(nèi)所有元素的最大公約數(shù)。
104.對(duì)所述多相信號(hào)進(jìn)行插值處理，獲取各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)不同線性組合的估計(jì)值。
在本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)多相分解的每組多相信號(hào)單獨(dú)進(jìn)行插值，插值方法采用分段線性插值或樣條插值，獲得各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)在各多相信號(hào)對(duì)應(yīng)的線性組合的估計(jì)值，具體的，各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)在第p組多相信號(hào)對(duì)應(yīng)的線性組合的估計(jì)值矢量可表示為


表示第k個(gè)頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)在第p組多相信號(hào)對(duì)應(yīng)線性組合的估計(jì)值，將各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)的所有線性組合的估計(jì)值表示成矩陣
105.根據(jù)發(fā)送天線的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)獲取解相關(guān)矩陣，利用該解相關(guān)矩陣對(duì)各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)不同線性組合的估計(jì)值進(jìn)行解相關(guān)處理，獲取各頻點(diǎn)上導(dǎo)頻符號(hào)處的信道參數(shù)。
在本發(fā)明實(shí)施例中，解相關(guān)矩陣U計(jì)算方法如下，
其中

表示NT×NT的單位矩陣，

表示NT×P的全零矩陣，[]*表示對(duì)矩陣進(jìn)行共軛操作，wi為表示第i個(gè)發(fā)送天線導(dǎo)頻的循環(huán)移位矢量。利用解相關(guān)矩陣U對(duì)各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)不同線性組合的估計(jì)值進(jìn)行解相關(guān)，獲得發(fā)送天線的信道頻域響應(yīng)參數(shù)的估計(jì)值，第i個(gè)發(fā)送天線的信道頻域響應(yīng)參數(shù)的估計(jì)值為

其中，ui表示解相關(guān)矩陣U的第i列。
106.根據(jù)所述導(dǎo)頻符號(hào)上的信道參數(shù)，獲取數(shù)據(jù)符號(hào)處的信道參數(shù)。
本發(fā)明實(shí)施例提供的多天線信道估計(jì)方法，由于考慮了發(fā)送天線上的導(dǎo)頻具有循環(huán)移位的特性，接收端的接收信號(hào)是一個(gè)多相混合信號(hào)，利用多相分解、插值及解相關(guān)的方法，使得在多天線信道估計(jì)性能更加準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度更低。
如圖2所示，本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種多天線信道估計(jì)方法的流程圖，該方法具體可以應(yīng)用在空分的正交頻分多址系統(tǒng)的場(chǎng)景中，本實(shí)施例考慮NT個(gè)發(fā)送天線和NR個(gè)接收天線，此時(shí)傳輸信道為多天線發(fā)送和多天線接收信道，即MIMO(Multiple Input Multiple Output)信道，需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例以MIMO信道為例說(shuō)明，但并不一定要限定于MIMO的場(chǎng)景中。該信道估計(jì)方法具體可以包括以下內(nèi)容 201.構(gòu)造發(fā)送端的時(shí)域、頻域二維導(dǎo)頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； 本實(shí)施例中首先在發(fā)送端構(gòu)造一個(gè)二維導(dǎo)頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具體的，可以是構(gòu)造導(dǎo)頻序列及導(dǎo)頻擺放的位置。本實(shí)施例中可以采用塊狀導(dǎo)頻，一幀或者時(shí)隙中時(shí)域符號(hào)數(shù)為Ns，導(dǎo)頻符號(hào)在時(shí)域方向的數(shù)目為Np，頻域子載波長(zhǎng)度為Nc，導(dǎo)頻符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)占用的頻域子載波個(gè)數(shù)為Nb，且一般有Nb＜Nc。發(fā)送端導(dǎo)頻符號(hào)的基本序列由CAZAC(恒模零相關(guān))系列產(chǎn)生，而不同發(fā)送天線的導(dǎo)頻序列可以由基本序列的不同循環(huán)移位得到，并且不同發(fā)送天線的導(dǎo)頻序列占用相同的時(shí)頻資源，假設(shè)一幀中第np個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)的基本序列

則所有發(fā)送天線在該導(dǎo)頻符號(hào)上的導(dǎo)頻序列與導(dǎo)頻符號(hào)的基本序列

之間滿足下列循環(huán)移位關(guān)系 其中

表示第i個(gè)發(fā)送天線在一幀中的第np個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)的導(dǎo)頻序列，Diag{□}表示以括號(hào)內(nèi)的矢量為主對(duì)角元素的對(duì)角陣，ni表示第i個(gè)發(fā)送天線的循環(huán)時(shí)間移位地址，取值范圍如下 并且當(dāng)i≠j，總滿足ni≠nj，這一條件使得不同發(fā)送天線上的導(dǎo)頻序列不相同，P表示系統(tǒng)可以支持的等間隔循環(huán)時(shí)間移位的個(gè)數(shù)，αi為表示第i個(gè)發(fā)送天線的循環(huán)移位因子，wi為表示第i個(gè)發(fā)送天線導(dǎo)頻的循環(huán)移位矢量，Wi為表示第i個(gè)發(fā)送天線導(dǎo)頻的循環(huán)移位矩陣。
202.對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行離散傅里葉變換，獲取頻域接收信號(hào)。
對(duì)于NR個(gè)接收天線而言，共存在NR個(gè)接收通道，而對(duì)于每個(gè)接收通道，待估計(jì)的信道頻域響應(yīng)參數(shù)為NT×Nb，在接收端第r個(gè)接收通道去除循環(huán)前綴及離散傅里葉變換之后的第np個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)的接收信號(hào)矢量為
其中ΩT表示子載波反映射矩陣，F(xiàn)N表示N×N的歸一化DFT矩陣，N表示頻域的子載波總個(gè)數(shù)，

表示第r個(gè)接收天線第np個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)上去除循環(huán)前綴的接收信號(hào)矢量，

y(r，np，k)表示第r個(gè)接收天線第np個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)上第k個(gè)頻點(diǎn)上的接收信號(hào)，

表示第np個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)上，第i個(gè)發(fā)送天線到第r個(gè)接收天線的信道頻域響應(yīng)參數(shù)組成的列向量，

表示復(fù)高斯加性白噪聲，假設(shè)該加性高斯噪聲的分布參數(shù)中均值為0，方差為σz2?？紤]到信道估計(jì)是針對(duì)每個(gè)接收通道的每個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)單獨(dú)進(jìn)行的，因此可以忽略標(biāo)號(hào)np和r，公式(3)可寫(xiě)成 其中Xi＝Diag{xi}，公式(4)表示出了某個(gè)接收通道的某個(gè)導(dǎo)頻段接收信號(hào)的基本模型。
203.對(duì)導(dǎo)頻符號(hào)處的頻域接收信號(hào)進(jìn)行相位修正，獲取相位修正的接收信號(hào)。
將構(gòu)造好的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)送到接收端，這樣發(fā)送端和接收端都已經(jīng)知道了這樣的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由于導(dǎo)頻符號(hào)是幅度歸一化的，因此可以在接收端利用已知導(dǎo)頻符號(hào)的基本序列對(duì)頻域接收信號(hào)進(jìn)行相位修正，具體的，相位修正的導(dǎo)頻符號(hào)處的接收信號(hào)可表示為 其中X＝Diag{x｝，x表示導(dǎo)頻符號(hào)基本序列矢量，()H表示對(duì)矩陣進(jìn)行共軛轉(zhuǎn)置，

從公式(5)中可看出相位修正的接收信號(hào)矢量

的每個(gè)頻點(diǎn)的元素都可以由NT個(gè)發(fā)送天線在對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)的信道頻域響應(yīng)參數(shù)的一種線性組合與噪聲項(xiàng)之和表示，而每種線性組合由所有的循環(huán)位移矢量共同決定。
204.對(duì)相位修正的接收信號(hào)進(jìn)行多相分解，獲取多相信號(hào)。
由于接收信號(hào)矢量中每個(gè)頻點(diǎn)的元素都可以由所有發(fā)送天線在對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)的信道頻域響應(yīng)參數(shù)的一種線性組合與噪聲項(xiàng)之和表示，而每個(gè)頻點(diǎn)的線性組合方式由所有的循環(huán)位移矢量，根據(jù)Wi的矩陣性質(zhì)，上述的線性組合并不是毫無(wú)規(guī)律的，Wi的對(duì)角元素構(gòu)成的矢量wi具有周期特性，周期為P/GCD(ni，P)，其中GCD(□)表示括號(hào)內(nèi)所有元素的最大公約數(shù)。因此上述的線性組合隨著頻點(diǎn)的變化而周期性變化，周期
多相分解是指對(duì)相位修正的接收信號(hào)矢量

的前P個(gè)頻點(diǎn)分別為起始點(diǎn)，P為抽取間隔，分解出P組多相信號(hào)，第p組多相信號(hào)矢量為sp，其中sp＝[sp，1，sp，2，...，sp，N]T，

i＝1，2，...，N，i′＝(i-1)×P+p，N＝Nb/P表示第p組多相信號(hào)中頻點(diǎn)的個(gè)數(shù)，i和i′為中間變量。
205.對(duì)多相分解的多相信號(hào)進(jìn)行插值，獲取各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)不同線性組合的估計(jì)值。
對(duì)多相分解的每組多相信號(hào)單獨(dú)進(jìn)行插值，獲取各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)在各多相信號(hào)對(duì)應(yīng)的線性組合的估計(jì)值。具體的，對(duì)于多相分解后的第p組多相信號(hào)矢量sp，其矢量中只包括頻點(diǎn)序號(hào)屬于集合

的頻點(diǎn)的多天線信道參數(shù)在第p組多相信號(hào)對(duì)應(yīng)的線性組合的估計(jì)值，集合

定義為
根據(jù)第p組多相信號(hào)矢量sp，插值獲得剩余頻點(diǎn)的天線信道參數(shù)在第p組多相信號(hào)對(duì)應(yīng)的線性組合的估計(jì)值矢量

。這里的插值方法可以采用各種能夠輕易想到的方法，如線性插值，樣條插值等，在本實(shí)施例中，我們給出一種基于離散余弦變換及濾波的插值方法 對(duì)多相分解后的第p組多相信號(hào)矢量sp進(jìn)行第II類離散余弦變換，得到離散余弦變換域后的信號(hào)矢量

其中CNII表示第II類離散余弦變換矩陣，其矩陣中的元素表示如下 (6) 對(duì)變換后的矢量進(jìn)行濾波，具體來(lái)說(shuō)，可以在離散余弦變換域上對(duì)信號(hào)矢量進(jìn)行單點(diǎn)濾波 其中Γp為第p個(gè)多相信號(hào)對(duì)應(yīng)的單點(diǎn)濾波矩陣，它是一個(gè)Nb×Nb的對(duì)角陣，本實(shí)施例中，還可以根據(jù)不同情況選擇不同的濾波矩陣 如果信號(hào)矢量的統(tǒng)計(jì)信息已知，則Γp的第k個(gè)對(duì)角元素可表示為 其中sp，kD表示矢量spD的第k個(gè)元素。
如果信道矢量的統(tǒng)計(jì)信息未知，則Γp為Nb×Nb的單位陣。
當(dāng)統(tǒng)計(jì)信息已知時(shí)，通過(guò)單點(diǎn)濾波可以去除變換后的信號(hào)中的噪聲，當(dāng)然本發(fā)明實(shí)施例中的濾波方式并不局限于單點(diǎn)濾波，也可以采用其他類型的濾波方式，如基于最小均方誤差準(zhǔn)則的濾波，與單點(diǎn)濾波相對(duì)應(yīng)，為多點(diǎn)濾波，濾波矩陣包括矩陣的求逆，復(fù)雜度較高。
對(duì)濾波后的信號(hào)矢量進(jìn)行擴(kuò)展的逆離散余弦變換及映射，得到離散余弦插值后的矢量

其中C表示擴(kuò)展的逆離散余弦變換陣，其矩陣中的元素表示如下 l＝1，2，...，N，k＝1，2，...，Nb+P-1， 矩陣Λp為第p個(gè)多相信號(hào)對(duì)應(yīng)的Nb×(Nb+P-1)映射矩陣，矩陣中的元素表示如下
利用上述插值方法，我們得到各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)在第p組多相信號(hào)對(duì)應(yīng)的線性組合的估計(jì)值矢量可表示為

將各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)的不同線性組合的估計(jì)值表示成矩陣
206.根據(jù)發(fā)送天線的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)獲取解相關(guān)矩陣，利用該解相關(guān)矩陣對(duì)各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)不同線性組合的估計(jì)值進(jìn)行解相關(guān)處理，獲取各頻點(diǎn)上導(dǎo)頻符號(hào)上的信道參數(shù)。
矩陣

每一行元素都是對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)的多天線信道頻域響應(yīng)參數(shù)的不同線性組合的估計(jì)值，可利用解相關(guān)矩陣對(duì)所述多天線信道頻域響應(yīng)參數(shù)的不同線性組合的估計(jì)值進(jìn)行解相關(guān)處理，還原多天線的信道頻域響應(yīng)參數(shù)。
解相關(guān)矩陣U計(jì)算方法如下，
其中

表示NT×NT的單位陣，

表示NT×P的全零陣，[]*表示對(duì)矩陣進(jìn)行共軛操作。利用解相關(guān)矩陣U對(duì)各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)不同線性組合的估計(jì)值進(jìn)行解相關(guān)，獲得發(fā)送天線的信道頻域響應(yīng)參數(shù)的估計(jì)值，第i個(gè)發(fā)送天線的信道頻域響應(yīng)參數(shù)的估計(jì)值 其中，ui表示解相關(guān)矩陣U的第i列。
207.根據(jù)導(dǎo)頻符號(hào)上的信道參數(shù)，通過(guò)插值或擬合的方法獲取數(shù)據(jù)符號(hào)處的信道參數(shù)。
舉例來(lái)說(shuō)，本步驟中可以通過(guò)線性插值的方式來(lái)獲取數(shù)據(jù)符號(hào)處的信道參數(shù) 假設(shè)兩個(gè)相鄰導(dǎo)頻在一幀中處于第n1和n2個(gè)符號(hào)，分別用

和

表示第i個(gè)發(fā)送天線的導(dǎo)頻符號(hào)上的信道頻域響應(yīng)參數(shù)，那么該發(fā)送天線的第n個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的信道頻域響應(yīng)參數(shù)估計(jì)可以表示為 此外，根據(jù)導(dǎo)頻符號(hào)上的信道頻域響應(yīng)參數(shù)獲取數(shù)據(jù)符號(hào)處的信道頻域響應(yīng)參數(shù)還可以有其他實(shí)現(xiàn)方式，例如可以通過(guò)均值替代的方式來(lái)獲取。
本發(fā)明實(shí)施例提供的多天線信道估計(jì)方法，由于考慮了發(fā)送天線上的導(dǎo)頻具有循環(huán)移位的特性，接收端的接收信號(hào)是一個(gè)多相混合信號(hào)，利用多相分解及解相關(guān)的方法使得多天線信道估計(jì)方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度更低，而多相分解后的插值采用離散余弦變換及濾波的方法使得多天線信道估計(jì)方法性能更加準(zhǔn)確。
本發(fā)明實(shí)施例可以利用軟件實(shí)現(xiàn)，相應(yīng)的軟件程序可以存貯在可讀取的存貯介質(zhì)中，例如，計(jì)算機(jī)的硬盤(pán)、緩存或光盤(pán)中。
以上所述，儀為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍以所述的權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種基于多相分解的多天線信道估計(jì)方法，其特征在于該方法包括
a.接收經(jīng)過(guò)離散傅里葉變換的導(dǎo)頻符號(hào)處的頻域接收信號(hào)；
b.對(duì)所述的頻域接收信號(hào)進(jìn)行相位修正；
c.對(duì)所述相位修正的頻域接收信號(hào)進(jìn)行多相分解，獲取多相信號(hào)；
d.對(duì)所述多相信號(hào)進(jìn)行插值處理，獲取各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)不同線性組合的估計(jì)值；
e.根據(jù)發(fā)送天線的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)獲取解相關(guān)矩陣，利用該解相關(guān)矩陣對(duì)各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)不同線性組合的估計(jì)值進(jìn)行解相關(guān)處理，獲取各頻點(diǎn)上導(dǎo)頻符號(hào)處的信道參數(shù)；
f.根據(jù)所述導(dǎo)頻符號(hào)處的信道參數(shù)，獲取數(shù)據(jù)符號(hào)處的信道參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多相分解的多天線信道估計(jì)方法，其特征在于所述對(duì)頻域接收信號(hào)進(jìn)行相位修正包括
利用已知的導(dǎo)頻符號(hào)的基本序列對(duì)頻域接收信號(hào)進(jìn)行相位修正，導(dǎo)頻符號(hào)為幅度歸一化的，相位修正的接收信號(hào)矢量為
其中，X＝Diag{x}，x表示導(dǎo)頻符號(hào)的基本序列矢量，Diag{□}表示以括號(hào)內(nèi)的矢量為主對(duì)角元素的對(duì)角陣，()H表示對(duì)矩陣進(jìn)行共軛轉(zhuǎn)置，
表示頻域接收信號(hào)，yk為信號(hào)矢量y的第k個(gè)元素，表示第k個(gè)頻點(diǎn)的接收信號(hào)，k＝1，...，Nb，Nb為導(dǎo)頻符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)在頻域方向的個(gè)數(shù)，()T表示對(duì)矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多相分解的多天線信道估計(jì)方法，其特征在于，所述對(duì)相位修正的接收信號(hào)進(jìn)行多相分解，獲取多相信號(hào)包括
多相分解是指對(duì)相位修正的接收信號(hào)矢量
的前P個(gè)頻點(diǎn)分別為起始點(diǎn)，P為抽取間隔，分解出P組多相信號(hào)，第p組多相信號(hào)矢量為sp，
其中sp＝[sp，1，sp，2，...，sp，N]T，
i＝1，2，...，N，i′＝(i-1)×P+p，
ni表示第i個(gè)發(fā)送天線導(dǎo)頻的循環(huán)時(shí)間移位地址，P表示系統(tǒng)可以支持的等間隔循環(huán)時(shí)間移位的個(gè)數(shù)，NT表示發(fā)送天線的個(gè)數(shù)，GCD(□)表示括號(hào)內(nèi)所有元素的最大公約數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多相分解的多天線信道估計(jì)方法，其特征在于，
所述對(duì)多相信號(hào)進(jìn)行插值包括
對(duì)每組多相信號(hào)單獨(dú)進(jìn)行樣條插值，或?qū)γ拷M多相信號(hào)單獨(dú)進(jìn)行線性插值，或?qū)γ拷M多相信號(hào)以離散余弦變換及濾波的方法單獨(dú)進(jìn)行插值，獲得各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)在各多相信號(hào)對(duì)應(yīng)的線性組合的估計(jì)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于多相分解的多天線信道估計(jì)方法，其特征在于，所述離散余弦變換及濾波的插值方法包括
5a.對(duì)每組多相信號(hào)矢量進(jìn)行離散余弦變換離散余弦變換采用第II類離散余弦變換，變換矩陣為
k，l＝1，2，...，N
其中，CNII是長(zhǎng)度為N的第II類離散余弦變換矩陣，N為每組多相信號(hào)包含頻點(diǎn)的個(gè)數(shù)，k，l，w為中間變量；
每組多相信號(hào)矢量進(jìn)行離散余弦變換后，獲得離散余弦變換域中的信號(hào)矢量為
5b.對(duì)變換后的信號(hào)矢量進(jìn)行單點(diǎn)濾波對(duì)離散余弦變換域上的信號(hào)矢量進(jìn)行單點(diǎn)濾波，得到濾波后的信號(hào)矢量
其中，Γp為第p個(gè)多相信號(hào)對(duì)應(yīng)的單點(diǎn)濾波矩陣，它是一個(gè)Nb×Nb的對(duì)角陣；如果所述離散余弦變換域上的信號(hào)矢量的統(tǒng)計(jì)信息已知，所述單點(diǎn)濾波矩陣Γp的第k個(gè)對(duì)角元素可表示為
k＝1，2，...，Nb
其中，sp，kD表示矢量spD的第k個(gè)元素，E{}表示取期望，||2表示絕對(duì)值的平方，σz2表示噪聲方差，Nb表示導(dǎo)頻符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)在頻域方向的個(gè)數(shù)；
如果所述離散余弦變換域上的信號(hào)矢量的統(tǒng)計(jì)信息未知，所述單點(diǎn)濾波矩陣Γp為Nb×Nb的單位陣；
5c.對(duì)濾波后的信號(hào)矢量進(jìn)行擴(kuò)展的逆離散余弦變換及映射，獲得各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)在各多相信號(hào)對(duì)應(yīng)的線性組合的估計(jì)值；對(duì)濾波后的信號(hào)矢量進(jìn)行擴(kuò)展的逆離散余弦變換及映射包括
各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)在第p組多相信號(hào)對(duì)應(yīng)的線性組合的估計(jì)值矢量可表示為
Λp為第p個(gè)多相信號(hào)對(duì)應(yīng)的Nb×(Nb+P-1)映射矩陣，C表示擴(kuò)展的逆離散余弦變換陣，
l＝1，2，...，N，k＝1，2，...，Nb+P-1，
其中w，l，k為中間變量，各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)不同線性組合的估計(jì)值可表示成矩陣形式
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多相分解的多天線信道估計(jì)方法，其特征在于，所述根據(jù)發(fā)送天線的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)獲取解相關(guān)矩陣包括
根據(jù)發(fā)送天線導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)中的循環(huán)移位矢量的周期特性，計(jì)算解相關(guān)矩陣U
其中
表示NT×NT的單位陣，
表示NT×P的全零陣，wi為表示第i個(gè)發(fā)送天線的導(dǎo)頻符號(hào)的循環(huán)移位矢量，[]*表示對(duì)矩陣進(jìn)行共軛操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多相分解的多天線信道估計(jì)方法，其特征在于，所述利用解相關(guān)矩陣對(duì)各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)不同線性組合的估計(jì)值進(jìn)行解相關(guān)處理，獲取各頻點(diǎn)上導(dǎo)頻符號(hào)處的信道參數(shù)包括
利用解相關(guān)矩陣U各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)不同線性組合的估計(jì)值進(jìn)行解相關(guān)，獲得發(fā)送天線的信道頻域響應(yīng)參數(shù)的估計(jì)值，第i個(gè)發(fā)送天線的信道頻域響應(yīng)參數(shù)的估計(jì)值為
其中，ui表示解相關(guān)矩陣U的第i列。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多相分解的多天線信道估計(jì)方法，其特征在于，根據(jù)所述導(dǎo)頻符號(hào)上的信道參數(shù)，獲取數(shù)據(jù)符號(hào)處的信道參數(shù)具體包括根據(jù)所述導(dǎo)頻符號(hào)上的信道頻域響應(yīng)參數(shù)，利用線性插值的方式，獲取數(shù)據(jù)符號(hào)處的信道頻域響應(yīng)參數(shù)。
全文摘要
基于多相分解的多天線信道估計(jì)方法包括接收經(jīng)過(guò)離散傅里葉變換的導(dǎo)頻符號(hào)處的頻域接收信號(hào)；對(duì)所述的頻域接收信號(hào)進(jìn)行相位修正；對(duì)所述相位修正的頻域接收信號(hào)進(jìn)行多相分解，獲取多相信號(hào)；對(duì)所述多相信號(hào)進(jìn)行插值處理，獲取各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)不同線性組合的估計(jì)值；根據(jù)發(fā)送天線的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)獲取解相關(guān)矩陣，利用該解相關(guān)矩陣對(duì)各頻點(diǎn)上多天線信道參數(shù)不同線性組合的估計(jì)值進(jìn)行解相關(guān)處理，獲取各頻點(diǎn)上導(dǎo)頻符號(hào)處的信道參數(shù)；根據(jù)所述導(dǎo)頻符號(hào)處的信道參數(shù)，獲取數(shù)據(jù)符號(hào)處的信道參數(shù)。本發(fā)明以較低的復(fù)雜度避免了多天線信道估計(jì)中的求逆問(wèn)題，并且多相分解后的插值采用離散余弦變換及濾波的方法使得多天線信道估計(jì)方法結(jié)果更加精確。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101707582SQ20091018534
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者高西奇, 王聞今, 李珽, 周美麗, 江彬, 仲文, 秦龍 申請(qǐng)人:東南大學(xué)