專利名稱：信道估計方法、裝置及相干檢測系統(tǒng)的制作方法
信道估計方法、裝置及相干檢測系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明實(shí)施例涉及通信領(lǐng)域，特別涉及信道估計方法、裝置及相干檢測系統(tǒng)。
技術(shù)背景
為了滿足未來移動通信對系統(tǒng)容量、頻譜利用率、數(shù)據(jù)傳輸率等多方面越來越 高的需求。在LTE技術(shù)中改進(jìn)并增強(qiáng)了 3G的空中接入技術(shù)，采用了正交頻分(OFDM) 技術(shù)和多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在20MPiz頻譜帶寬下能夠提供下行IOOMbit/ s與上行50Mbit/s的峰值速率，改善了小區(qū)邊緣用戶的性能，提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng) 延遲。其中，MIMO技術(shù)可以在不增加帶寬的情況下，成倍地提高系統(tǒng)容量和頻譜利 用率，越來越多地應(yīng)用到無線通信系統(tǒng)中。OFDM技術(shù)是多載波并行傳輸中的代表性技 術(shù)，因具有抗多徑衰落能力強(qiáng)、對窄帶干擾和窄帶噪聲不敏感、帶寬擴(kuò)展靈活和支持可 變用戶速率等一系列特點(diǎn)。但OFDM系統(tǒng)存在峰均比高的問題，考慮到移動終端的成 本，LTE系統(tǒng)將離散傅立葉變換擴(kuò)頻的正交頻分復(fù)用(DFT-S-OFDM)作為上行鏈路的傳 輸技術(shù)。它在傳統(tǒng)OFDM傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)上采用頻域處理的數(shù)據(jù)擴(kuò)展方式，具有與單載 波傳輸相接近的峰均比性能，并且能夠靈活的分配不同用戶占用的子載波，滿足上行鏈 路的要求。
在無線通信系統(tǒng)中，相干檢測比非相干檢測通?？梢远?_4dB的性能增益，因 此常采用相干檢測技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)相干檢測，需要獲取信道參數(shù)，因此需要在接收端需 進(jìn)行信道估計。為了能夠及時準(zhǔn)確地估計出信道參數(shù)，實(shí)際的通信系統(tǒng)常采用基于導(dǎo)頻 序列的信道估計方法。
本發(fā)明的發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)帶寬通常只 占整個系統(tǒng)帶寬的一小部分，傳統(tǒng)的在整個傳輸帶寬上的基于DFT變換的時域最小二乘 估計(LS)無法獲得；在導(dǎo)頻傳輸窄帶上的基于離散傅立葉變換(DFT)的時域LS估計和 線性最小均方誤差估計(LMMSE)由于DFT變換能量不集中，可能導(dǎo)致信道估計出現(xiàn)嚴(yán) 重的性能底板效應(yīng)，即DFT降噪帶來的好處小于多徑擴(kuò)散能量的損失，從而使得DFT的 性能比LS性能還要差，使得信道估計性能惡化。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種信道估計方法和裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中信道估計的 性能較差的問題?？梢暂^低的復(fù)雜度改善傳統(tǒng)基于DFT的變換域信道估計帶來的性能底 板問題，提高了信道估計性能。
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種信道估計方法，包括
S101.獲取導(dǎo)頻符號在DCT (離散余弦變換)域的信道參數(shù)；
S102.對所述DCT域的信道參數(shù)進(jìn)行濾波；
S103.對所述濾波后的信道參數(shù)進(jìn)行IDCT (逆離散余弦變換)以獲取導(dǎo)頻符號處 的信道頻域衰落系數(shù)；
S104.根據(jù)所述導(dǎo)頻符號處的信道頻域衰落系數(shù)，獲取數(shù)據(jù)符號處的信道頻域衰 落系數(shù)。
本發(fā)明另一實(shí)施例還提供了一種信道估計裝置，包括
模塊1，用于獲取導(dǎo)頻符號DCT域的信道參數(shù)；
模塊2，用于對所述DCT域的信道參數(shù)進(jìn)行濾波；
模塊3，用于對所述濾波后的信道參數(shù)進(jìn)行IDCT以獲取導(dǎo)頻符號處的信道參 數(shù)；
模塊4，用于根據(jù)所述導(dǎo)頻符號處的信道參數(shù)，獲取數(shù)據(jù)符號處的信道參數(shù)。
本發(fā)明另一實(shí)施例還提供了一種相干檢測系統(tǒng)，包括一種信道估計裝置，所述 信道估計裝置包括模塊41，用于獲取導(dǎo)頻符號DCT域的信道參數(shù)；模塊42，用于對 所述DCT域的信道參數(shù)進(jìn)行濾波；模塊43，用于對所述濾波后的信道參數(shù)進(jìn)行IDCT以 獲取導(dǎo)頻符號處的信道參數(shù)；模塊44，用于根據(jù)所述導(dǎo)頻符號處的信道參數(shù)，獲取數(shù)據(jù) 符號處的信道參數(shù)。
本發(fā)明實(shí)施例的方案中，由于DCT變換具有能量集中的作用，經(jīng)過DCT變換之 后的信道參數(shù)能量集中在該矢量的前半部分，從而可以避免在信噪比較高的環(huán)境下由于 能量不集中所帶來的底板效應(yīng)，從而改善了信道估計性能。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描 述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅表明本發(fā)明 的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，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方法的流程圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種信道估計方法的流程圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種信道估計裝置示意圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種信道估計裝置示意圖5為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種相干檢測系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施方式
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)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動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。
參考圖1，示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種信道估計方法的流程圖，所述方法包 括
S101.獲取導(dǎo)頻符號在DCT (離散余弦變換)域的信道參數(shù)；
S102.對所述DCT域的信道參數(shù)進(jìn)行濾波；
S103.對所述濾波后的信道參數(shù)進(jìn)行IDCT (逆離散余弦變換)以獲取導(dǎo)頻符號處的信道參數(shù)；
S104.根據(jù)所述導(dǎo)頻符號處的信道參數(shù)，獲取數(shù)據(jù)符號處的信道參數(shù)。
由于DCT變換具有能量集中的作用，經(jīng)過DCT變換之后的信道頻域衰落系數(shù)能 量集中在該矢量的前半部分，從而可以避免在信噪比較高的環(huán)境下由于能量不集中所帶 來的底板效應(yīng)，而且實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度不高，可以較好的改善信道估計性能。
參考圖2，示出了本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種信道估計方法的流程圖，該方法 具體可以應(yīng)用在空分的正交頻分多址系統(tǒng)中，所述方法包括
S201.構(gòu)造發(fā)送端的時域、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，一幀或者時隙中時域符號數(shù) 為Ns，舉例來說，Ns的個數(shù)可以設(shè)置在12-14之間；導(dǎo)頻符號在時域方向的數(shù)目為NP， 舉例來說，可以將Np設(shè)置為1-3之間的一個整數(shù)；頻域子載波長度為N。，舉例來說，子 載波長度Ne可以設(shè)置為2048;導(dǎo)頻符號和數(shù)據(jù)符號占用的頻域子載波個數(shù)為Nb，舉例來 說，子載波的個數(shù)可以為72-1200之間的一個整數(shù)，通?？梢詫b的取值設(shè)為72、144、 300、600或1200，且一般有Nb<N。，導(dǎo)頻符號的基本序列可以由CAZAC (恒模零自相 關(guān))序列產(chǎn)生，而不同發(fā)送天線/用戶的導(dǎo)頻序列可以由基本序列的不同循環(huán)移位得到， 假設(shè)一幀中的所有導(dǎo)頻符號序列相同，則不同發(fā)送天線/用戶的導(dǎo)頻序列之間滿足下列 循環(huán)移位的關(guān)系、j = Wm-X,.
< Wn = diag {l, , ,..., ei{Nb~l)a"}(公式 1)an = 2πη / Nr
其中X1表示第i個天線/用戶的導(dǎo)頻序列，dkg丨·丨為以括號內(nèi)的矢量為主對 角元素的對角陣，Nt為用戶個數(shù)，W、E和α為中間變量。
假設(shè)天線/用戶的個數(shù)為Ντ，接收天線個數(shù)為Nr，則每個接收通道待估計的信 道參數(shù)個數(shù)為NTXNb，用X1表示第i個天線/用戶的導(dǎo)頻序列，在接收端的其中一個接收 通道去掉循環(huán)保護(hù)之后的第np個導(dǎo)頻段的接收信號為NT
Y( )=嘆{xjH( ") + Z( )(公式 2~)/=1
其中Y(np) = [Y(np，1)，Υ(ηρ，2)，…，(np，Nb)]τ，
Η(ηρ, i)表示第ηρ個導(dǎo)頻符號處第i個天線/用戶到該接收天線的信道頻域衰落 系數(shù)組成的向量，ZCnp)表示加性高斯白噪聲?？紤]到信道估計是對每個導(dǎo)頻段單獨(dú)進(jìn)行 的，因此可以忽略標(biāo)號np，公式2可寫成Nt
Y = J^diag(Xi)Ui+Z (公式幻/=1
公式3表示出了接收信號，基于公式3可以進(jìn)一步推導(dǎo)信道估計方法。
S202.接收端獲取導(dǎo)頻符號處在最小二乘意義上的信道參數(shù)
發(fā)送端可以將構(gòu)造好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)送給接收端，這樣，接收端可以通過接收信 號估計導(dǎo)頻符號處在最小二乘意義上的信道參數(shù)，這里的信道參數(shù)具體可以為導(dǎo)頻所在符號的信道頻域衰落系數(shù)，舉例來說，若要估計第t個天線/用戶的信道參數(shù)，可以根據(jù) 公式3推導(dǎo)得出導(dǎo)頻符號在最小二乘意義上的信道頻域衰落系數(shù)
Hiiis=^jxf YNT
=H,+ Yj diag{xf }diag{χ,.}H, + diag{xf}Z (公式 4)i=l，i*t
Nt= Hi+ X Vf^+diag^Z =\, Φ 其中，最小二乘意義上的信道頻域衰落系數(shù)估計是指估計誤差的平方和最小的 信道參數(shù)估計值。此外，在另一個實(shí)施例中，也可以不取最小二乘意義上的信道參數(shù)， 直接將導(dǎo)頻符號的信道頻域衰落系數(shù)變換至離散余弦變換域。
S203.將所述最小二乘意義上的信道參數(shù)變換至DCT域
具體來說，可以利用離散余弦變換將得到的信道頻域衰落系數(shù)變換至離散余弦 變換域，
^=CnHusNt
I =Cli +CNb γ W^Hi +CNdiag{x^}z (公式 5)
其中Cit是Ht對應(yīng)DCT域的信道參數(shù)，是長度為Nb的離散余弦變換矩陣，頻 域信道衰落系數(shù)經(jīng)過DCT變換就可以得到DCT域信道參數(shù)。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，還可以根據(jù)天線/用戶的類型采用不同的DCT矩 陣，例如，
當(dāng)為單天線/用戶時，可以采用第II類離散余弦變換矩陣Gt .r ηnk{l + 0.5)
\C" =WiCOS~J-k, 1 = 0，…，Nb-II—^Kfl//
(公式 6)fl/美，k = 0
Wi =\_[42/^Tb, k^o
此時，公式5可以寫成
3丨=C^ 叫(公式 7)
= d1/7 + C"Ndiag[\" } Z
其中Ci1, π表示是H1在DCT II型變換域下的信道參數(shù)；特別的，當(dāng)為兩天線/用 戶(兩天線或者兩用戶)時，本發(fā)明實(shí)施例中采用第I類離散余弦變換矩陣<^4.

C7nklc08^ITk' 1 = °'…，Nb-I(公式8) l"2(iV廣 1)，I = Q,Nb-I
W, =·, ^-7
其中，C^是長度為Nb的第I類離散余弦變換矩陣，Nb為導(dǎo)頻符號和數(shù)據(jù)符號 在頻域方向的個數(shù)，k，1，w為中間變量。
此時，公式5可以寫成
d, =C^Has
=At l +C^ W ( )_1 [ ,(公式 9)
= dti + Jdi,^ + C1、diag {xf}z
其中t，t' e {1，2}且t乒t'，4 τ表示是Ht在DCT I型變換域下的信道參 數(shù)，J為反對角矩陣。
在本實(shí)施例中，由于對兩天線/用戶時采用第I類離散余弦變換矩陣，而不同發(fā)送天線/用戶的導(dǎo)頻序列之間滿足循環(huán)移位的關(guān)系，因此有
Wt- -t = W1 = W^1
其中，W可以表示不同天線之間的循環(huán)位移關(guān)系。
并且在DCT I型變換陣的作用下有C^Wi對角矩陣。
一 0 ... 0Nb ”t'-t \CNb=J，其中J為NbXNb的反J =01 00 0
由于DCT變換具有能量集中的作用，經(jīng)過DCT變換之后，Cit,工的能量集中在該 矢量的前半部分，后半部分全為0，因此從公式中可以看出，I將天線/用戶t在DCT I 型變換域下的信道頻域衰落系數(shù)與天線/用戶t'完全分離，消除了天線/用戶之間的干 擾。
S204.對變換后的信道參數(shù)進(jìn)行濾波
具體來說，可以在DCT域上對信道參數(shù)進(jìn)行單點(diǎn)濾波
孓=ΓΩ成(公式 10)
其中Ω為Nb X Nb的映射矩陣，Ω =ONb-LL = Nb/Nx, Γ為單點(diǎn)濾波矩陣，它是一個對角陣；
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
如果信道頻域衰落系數(shù)的統(tǒng)計信息已知，Γ的第k個對角元素可表示成
rk’k = 1 J l2)(公式 11)}
其中& t是向量&的第k個元素，d = ‘ ，Λtdk是向量d的第k個元素，Oz2是噪聲方差。
如果信道頻域衰落系數(shù)的統(tǒng)計信息未知，?？杀硎境?br> 權(quán)利要求
1.一種信道估計方法，其特征在于，包括 獲取導(dǎo)頻符號處在DCT域的信道參數(shù)； 對所述DCT域的信道參數(shù)進(jìn)行濾波；對所述濾波后的信道參數(shù)進(jìn)行IDCT變換，以獲取導(dǎo)頻符號處的信道參數(shù)； 根據(jù)所述導(dǎo)頻符號處的信道參數(shù)，獲取數(shù)據(jù)符號處的信道參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取導(dǎo)頻符號處在DCT域的信道參 數(shù)具體包括將所述導(dǎo)頻符號的信道頻域衰落系數(shù)變換至DCT域。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取導(dǎo)頻符號處在DCT域的信道參 數(shù)具體包括獲取導(dǎo)頻符號處在最小二乘意義上的信道頻域衰落系數(shù)； 將所述導(dǎo)頻符號處在最小二乘意義上的信道頻域衰落系數(shù)變換至DCT域。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述將信道頻域衰落系數(shù)變換至DCT 域具體包括當(dāng)為兩天線或者兩用戶時，采用第I類離散余弦變換矩陣
5.如權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法還包括構(gòu)造發(fā)送 端的時域、頻域二維導(dǎo)頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求2至3任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述對所述DCT域的信道 參數(shù)進(jìn)行濾波具體包括，對DCT域上的信道參數(shù)進(jìn)行單點(diǎn)濾波成其中Ω為 NbXNb的映射矩陣，Nb為導(dǎo)頻符號和數(shù)據(jù)符號在頻域方向的個數(shù)，Γ為單點(diǎn)濾波矩陣。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，如果所述DCT域上的信道參數(shù)的統(tǒng)計信 息已知，所述單點(diǎn)濾波矩陣Γ的第k個對角元素表示成其中a t是向量d的第k個元素，as^^^lcAftflHc^}么是向量d的第k個元素， * t ,<是噪聲方差；如果所述DCT域上的信道參數(shù)的統(tǒng)計信息未知，所述Γ表示成其中 L' = ^Nb, β =。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述對所述濾波后的信道參數(shù)進(jìn)行IDCT 變換具體包括，當(dāng)為兩天線/用戶時采用第I類逆離散余弦變換矩陣
9.如權(quán)利要求1、2、3、8任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述導(dǎo)頻符 號處的信道參數(shù)，獲取數(shù)據(jù)符號處的信道參數(shù)具體包括根據(jù)所述導(dǎo)頻符號處的信道頻 域衰落系數(shù)，利用線性插值的方式，獲取數(shù)據(jù)符號處的信道頻域衰落系數(shù)。
10.如權(quán)利要求1、2、3、8任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述方法還包括，根據(jù) 獲取的數(shù)據(jù)符號處的信道參數(shù)進(jìn)行相干檢測。
11.一種信道估計裝置，其特征在于，包括模塊1，用于獲取導(dǎo)頻符號DCT域的信道參數(shù)；模塊2，用于對所述DCT域的信道參數(shù)進(jìn)行濾波；模塊3，用于對所述濾波后的信道參數(shù)進(jìn)行IDCT以獲取導(dǎo)頻符號處的信道參數(shù)；模塊4，用于根據(jù)所述導(dǎo)頻符號處的信道參數(shù)，獲取數(shù)據(jù)符號處的信道參數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述模塊4包括子模塊41，用于根據(jù)導(dǎo) 頻符號處的信道頻域衰落系數(shù)，進(jìn)行線性插值處理，從而獲取數(shù)據(jù)符號處的信道頻域衰 落系數(shù)。
13.如權(quán)利要求11或12所述的裝置，其特征在于，所述裝置使用在空分/正交頻分 多址系統(tǒng)中。
14.一種相干檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求11-12任意一項(xiàng)所述的信道估 計裝置。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種信道估計方法、裝置及一種相干檢測系統(tǒng)。其中信道估計方法，包括獲取導(dǎo)頻符號在DCT域的信道參數(shù)；對DCT域的信道參數(shù)進(jìn)行濾波；對濾波后的信道參數(shù)進(jìn)行IDCT；根據(jù)導(dǎo)頻符號處的信道頻域衰落系數(shù)，獲取數(shù)據(jù)符號處的信道頻域衰落系數(shù)。信道估計裝置，包括模塊1用于獲取導(dǎo)頻符號DCT域的信道參數(shù)；模塊2用于對DCT域的信道參數(shù)進(jìn)行濾波；模塊3用于對濾波后的信道參數(shù)進(jìn)行IDCT；模塊4用于根據(jù)導(dǎo)頻符號處的信道參數(shù)，獲取數(shù)據(jù)符號處的信道參數(shù)。一種相干檢測系統(tǒng)，包括前述的信道估計裝置。本發(fā)明提供的實(shí)施例中，由于DCT變換具有能量集中的作用，經(jīng)過DCT變換之后的信道參數(shù)能量集中在矢量的前半部分，從而可以平底效應(yīng)，改善信道估計性能。
文檔編號H04L27/26GK102025678SQ200910190429
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者仲文, 周美麗, 王東明, 秦一平, 高西奇 申請人:華為技術(shù)有限公司