專利名稱：基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字電視廣播領(lǐng)域，特別涉及ー種基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
廣播信道的特點在于1)遲延大，長達數(shù)百個符號率時間間隔；2)單個OFDM塊內(nèi)信道響應(yīng)不變或變化較小；3)各種加性干擾廣泛存在等，因此，如何正確估計信道以便解碼數(shù)據(jù)成為各研究人員關(guān)注的重點。已有的信道估計方法主要有I、Che-Shen Yeh 等人在文獻“Che-Shen Yeh, Yinyi Lin, and Yiyan Wu,OFDM System Channel Estimation Using Time—Domain Training Sequence forMobile Reception of Digital Terrestrial Broadcasting, IEEE TRANSACTIONS ONBROADCASTING, VOL. 46，NO. 3，SEPTEMBER 2000 “中提出了ー種基于訓(xùn)練序列的估計方法。2>Yan-Chang Chen等人在文獻“Yan-Chang Chen,Wen-Jeng Lin, Jung-Shan Lin,Channel Estimation Technique with Assistance oi PN-しodea Training Sequencesfor Wireless OFDM Communications, IWCMC’ 07” 中分析了米用最小方差(least-square,LS)、簡化的最小方差(simplified LS, SLS),混合最小方差(Hybrid LS, HLS)、和最大似然(maximum likelihood, ML)進行信道估計的性能。3、周雷等人在公開號為CN 1346187A的中國專利文獻中提出了一種基于已知時延的信道估計方法，其采用共軛梯度算法在已知信道位置下估計CDMA系統(tǒng)的信道響應(yīng)，能消除數(shù)據(jù)干擾。4、Jin H. Kim 等在申請?zhí)枮?29722、主題為'Efficient conjugate gradientbased channel estimator”的美國專利文獻中，針對ATSC提出了一系列的信道估計方法，尤其是將譯碼反饋的信息作為訓(xùn)練序列，采用MMSE準則得到信道估計。為了簡化實現(xiàn)，還使用FFT來進行共軛梯度更新。5、Mark, Fimoff等人在專利號為7035353和7203257的美國專利文獻中提出了結(jié)合相關(guān)和最小方差的方法來進行信道估計，此法需要預(yù)存訓(xùn)練矩陣和噪聲方差。6、Emre Telatar 等人在文獻“Aslan Tchamkerten and I. Emre Telatar, Onthe Use of Training Sequences for Channel Estimation, IEEE TRANSACTIONS ONINFORMATION THEORY, VOL. 52，NO. 3，MARCH 2006”中指出融合信道估計和接收的方法能獲得最優(yōu)性能，但在實際應(yīng)用中，兩者確還是分離的，而且信道估計對系統(tǒng)性能的影響極大。在我國的地面數(shù)字廣播系統(tǒng)(CTTB)中，由于采用的訓(xùn)練序列相關(guān)特性較差，如果采用Che-Shen Yeh等人提出的方法,即直接進行相關(guān)會導(dǎo)致系統(tǒng)性能惡化；而Yan-Chang Chen等人提供的方法復(fù)雜度過高，難以實用；而對于其他幾種估計方法，由于在CTTB的模式I和3中，訓(xùn)練序列相位可能處在變化之中，這樣如果采用Mark，F(xiàn)imoff等人提出的方法，即通過存儲矩陣和噪聲方差來實現(xiàn)最小方差的信道估計，就意味著使用的存儲單元會非常大，難以實現(xiàn)；而如果采用Jin H. Kim等人提出的基于MMSE的估計方法，一方面在線計算運算量大，另一方面通過譯碼反饋來獲得訓(xùn)練序列，其遲延也難以被接受。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種時延小且簡單的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法及系統(tǒng)。為了達到上述目的及其他目的，本發(fā)明提供的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法，包括X、獲得用于當(dāng)前幀信道估計的信道初始矢量；y、基于所接收的接收信號矢量中包含的訓(xùn)練序列矢量及所 述接收信號矢量、計算算法初始矢量；a、基于信道初始矢量、算法初始矢量，采用基于預(yù)處理矩陣的共軛梯度法進行信道估計，以獲得各信道估計值；b、基于第一預(yù)定閾值來對各信道估計值進行降噪處理，以獲得最終的信道估計值。本發(fā)明提供的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計系統(tǒng)，包括第一獲得模塊，用于獲得用作當(dāng)前幀信道估計的信道初始矢量；計算模塊，用于基于接收信號矢量中包含的訓(xùn)練序列矢量及所述接收信號矢量、計算算法初始矢量；信道估計模塊，用于基于信道初始矢量、算法初始矢量，采用基于預(yù)處理矩陣的共軛梯度法進行估計，以獲得各信道估計值；降噪處理模塊，用于基于第一預(yù)定閾值來對各信道估計值進行降噪處理，以獲得最終的信道估計值。作為ー種優(yōu)選方式，所述預(yù)處理矩陣可以是預(yù)先設(shè)置，也可以是基于算法初始矢
量來獲得。綜上所述，本發(fā)明的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法及系統(tǒng)，相較于現(xiàn)有各信道估計方法，具有時延小、計算復(fù)雜度低等優(yōu)點。


圖I為地面數(shù)字廣播系統(tǒng)發(fā)送的信號幀示意圖；圖2為本發(fā)明ー個方面的在地面數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號接收端中基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法的流程圖；圖3為本發(fā)明另ー個方面的在地面數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號接收端中基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法的流程圖；圖4為本發(fā)明又ー個方面的在地面數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號接收端中基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法的流程圖；圖5為本發(fā)明又ー個方面的在地面數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號接收端中基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法的流程圖；圖6為本發(fā)明又ー個方面的在地面數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號接收端中基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法的流程圖；圖7為本發(fā)明ー個方面的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計系統(tǒng)示意圖；圖8為本發(fā)明另ー個方面的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計系統(tǒng)示意圖；圖9為本發(fā)明又ー個方面的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計系統(tǒng)示意圖；圖10為本發(fā)明又ー個方面的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計系統(tǒng)示意圖；圖11為本發(fā)明又ー個方面的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式圖I為ー地面數(shù)字廣播系統(tǒng)，例如CTTB系統(tǒng)，信號發(fā)送端所發(fā)送的信號的幀結(jié)構(gòu)示意圖。該幀信號中包含有長度為L的訓(xùn)練序列，基于圖I所示的ー幀信號，相應(yīng)的地面數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號接收端接收的信號可表示為F = + H，其中，
權(quán)利要求
1.ー種在地面數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號接收端中基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法，其特征在于包括 X、獲得用于當(dāng)前幀信道估計的信道初始矢量； 所述信道估計方法還包括 y、基于所接收的接收信號矢量中包含的訓(xùn)練序列矢量及所述接收信號矢量、計算算法初始矢量； a、基于信道初始矢量、算法初始矢量，采用基于預(yù)處理矩陣的共軛梯度法進行信道估計，以獲得各信道估計值； b、基于第一預(yù)定閾值來對各信道估計值進行降噪處理，以獲得最終的信道估計值。
2.如權(quán)利要求I所述的在地面數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號接收端中基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法，其特征在于還包括 -基于第二預(yù)定閾值來對前一次的各信道估計值進行降噪，以更新信道初始矢量，并基于更新后的信道初始矢量重復(fù)步驟a。
3.如權(quán)利要求2所述的在地面數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號接收端中基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法，其特征在于還包括 zl、基于前一次估計的結(jié)果，來更新所述接收信號矢量； z2、基于所述訓(xùn)練序列矢量及更新后的接收信號矢量，重新計算算法初始矢量，并基于重新計算出的算法初始矢量重復(fù)步驟a。
4.如權(quán)利要求3所述的在地面數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號接收端中基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法，其特征在于所述步驟zl還包括 -基于前一次估計的結(jié)果來確定所述接收信號矢量中的訓(xùn)練序列的前一個數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)，以更新所述接收信號矢量。
5.如權(quán)利要求3所述的在地面數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號接收端中基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法，其特征在于所述步驟zl還包括 -基于前一次估計的結(jié)果來確定所述接收信號矢量中的訓(xùn)練序列的前一個數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)和后一個數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)，以更新所述接收信號矢量。
6.如權(quán)利要求I至5中任一項所述的在地面數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號接收端中基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法，其特征在于所述方法還包括 m、基于算法初始矢量來獲得預(yù)處理矩陣。
7.如權(quán)利要求6所述的在地面數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號接收端中基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法，其特征在于當(dāng)信道估計是基于最小方差進行時，所述步驟a還包括 -基于信道初始矢量石。、算法初始矢量R及P、及預(yù)處理矩陣M，按照以下公式計算各迭代初始值及，P O :r0 = P-RKA =Μ—%，Ρι =も，P。= r0Tz0 ； -基于迭代初始值及、P O及預(yù)處理矩陣M，進行N次迭代計算以獲得各信道估計值&，其中，第k次迭代計算為 ^ = rPuA =Pk-J A=LJk K 兔，
8.如權(quán)利要求7所述的在地面數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號接收端中基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法，其特征在于所述步驟Zl包括 基于訓(xùn)練序列矢量T及更新后的接收信號矢量F"，按照下式重新計算算法初始矢量RRP:
9.如權(quán)利要求7所述的在地面數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號接收端中基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法，其特征在于所述步驟Zl包括 基于訓(xùn)練序列矢量T及更新后的接收信號矢量P，按照下式重新計算算法初始矢量RRP:
10.如權(quán)利要求7所述的在地面數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號接收端中基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法，其特征在于步驟m還包括 基于算法初始矢量R，按照以下方式將(L+1)*(L+1)的0矩陣進行處理來獲得預(yù)處理矩陣 i =0,1,......L,當(dāng) i < d 時，M(i, i) = R(i, i) ;M(i, i+d) = R(i, i+d)；否則，當(dāng) i <= L-d 時，M(i, i) = R(i, i) ;M(i, i+d) = R(i, i+d) ； (i, i_d) = R(i,i-d)； 其他情形時，M(i, i) = R(i, i) ；M(i, i-d) = R(i, i-d)； 其中，L為訓(xùn)練序列長度，d為訓(xùn)練序列中去除循環(huán)前綴后完整序列的長度，R(i, i)為算法初始矢量R中第i行i列的值。
11.如權(quán)利要求7所述的在地面數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號接收端中基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法，其特征在于所述步驟I包括 基于訓(xùn)練序列矢量T及所接收的接收信號矢量F，按照下式計算算法初始矢量R及P R = T' T+P l{h+1)L,p = T'r , 其中，P為預(yù)定值，L為訓(xùn)練序列長度，T'為T的轉(zhuǎn)置，I(L+1)為L+1維的單位矩陣。
12.如權(quán)利要求I所述的在地面數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號接收端中基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法，其特征在于所述步驟X包括 基于前一幀的信道估計結(jié)果，來獲得所述信道初始矢量。
13.如權(quán)利要求I所述的在地面數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號接收端中基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法，其特征在于所述步驟X包括 將所述接收信號矢量包含的訓(xùn)練序列矢量與預(yù)先存儲的訓(xùn)練序列進行相關(guān)，來獲得所述信道初始矢量。
14.一種基于時域訓(xùn)練序列的信道估計系統(tǒng)，其特征在于包括第一獲得模塊，用于獲取用作當(dāng)前幀信道估計的信道初始矢量； 計算模塊，用于基于所接收的接收信號矢量包含的訓(xùn)練序列矢量及所述接收信號矢量、計算算法初始矢量； 信道估計模塊，用于基于信道初始矢量、算法初始矢量，采用基于預(yù)處理矩陣的共軛梯度法進行信道估計，以獲得各信道估計值； 降噪處理模塊，用于基于第一預(yù)定閾值來對各信道估計值進行降噪處理，以獲得最終的信道估計值。
15.如權(quán)利要求14所述的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計系統(tǒng)，其特征在于還包括 信道初始矢量更新模塊，用于基于第二預(yù)定閾值來對前一次的各信道估計值進行降噪，以更新信道初始矢量，以便所述信道估計模塊進行再次信道估計。
16.如權(quán)利要求15所述的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計系統(tǒng)，其特征在于還包括 接收信號更新模塊，用于基于前一次估計的結(jié)果，來更新所述接收信號矢量； 重新計算模塊，用于基于訓(xùn)練序列矢量、及更新后的接收信號矢量，重新計算用作梯度算法的初始矢量，以便所迷信道估計模塊進行再次信道估計。
17.如權(quán)利要求16所述的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計系統(tǒng)，其特征在于所述接收信號更新模塊還包括 第一更新単元，用于基于前一次估計的結(jié)果來確定所述接收信號矢量中的訓(xùn)練序列的前一個數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)，以更新所述接收信號矢量。
18.如權(quán)利要求16所述的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計系統(tǒng)，其特征在于所述接收信號更新模塊還包括 第二更新単元，用于基于前一次估計的結(jié)果來確定所述接收信號矢量中的訓(xùn)練序列的前一個數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)和后一個數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)，以更新所述接收信號矢量。
19.如權(quán)利要求14至18中任一項所述的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計系統(tǒng)，其特征在于 所述信道估計系統(tǒng)還包括 第二獲得模塊，用于獲取預(yù)處理矩陣； 所述信道估計模塊還用于 基于信道初始矢量、算法初始矢量、及所述預(yù)處理矩陣，采用基于預(yù)處理矩陣的共軛梯度法進行信道估計，以獲得各信道估計值。
20.如權(quán)利要求19所述的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)信道估計是基于最小方差進行時，所述信道估計模塊還包括 迭代初始值計算單元，用于基于信道初始矢量反、算法初始矢量R及P、及預(yù)處理矩陣M，按照以下公式計算各迭代初始值A(chǔ) > P0:r0 = P-RKA =Μ—%，Ρι =も，P。= r0Tz0 ； 迭代單元，用于基于迭代初始值A(chǔ)、P C1及預(yù)處理矩陣M，進行N次迭代計算以獲得各信道估計值&，其中，第k次迭代計算為^ = ^PkA =Pk-I IH+5kpJk=K免，. 4 =M—1Ia =d= p k/ p k-i pk+i = ^+/ °A 瓦為A的共軛矩陣，€為6 A的共軛矩陣，Pk/P H為Pk和P H中對應(yīng)元素相除，ZhoPk為對應(yīng)元素相乘。
21.如權(quán)利要求20所述的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計系統(tǒng)，其特征在于所述重新計算模塊還包括 第一子計算單元，用于基于訓(xùn)練序列矢量T及更新后的接收信號矢量P，按照下式重新計算算法初始矢量R及戶R = T' T+9V),p = T'f', 其中，T'為T的轉(zhuǎn)置，P為預(yù)定值，0 = (^§{[1-^"10]}，1為訓(xùn)練序列長度。
22.如權(quán)利要求20所述的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計系統(tǒng)，其特征在于所述重新計算單元還包括 第二子計算單元，用于基于訓(xùn)練序列矢量T及更新后的接收信號矢量，按照下式重新計算算法初始矢量R及戶R = T' T,p = T'r'\
23.如權(quán)利要求20所述的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計系統(tǒng)，其特征在于所述第二獲得模塊還包括 第一子獲取單元，用于基于算法初始矢量R，按照以下方式將(L+1)*(L+1)的0矩進行處理來獲得預(yù)處理矩陣 i = 0,1,......L,當(dāng) i < d 時，M(i, i) = R(i, i) ;M(i, i+d) = R(i, i+d)；否貝1J，當(dāng) i <= L-d 時，M(i, i) = R(i, i) ；M(i, i+d) = R(i, i+d) ； (i, i-d) = R(i,i-d)；其他情形時，M(i, i) = R(i, i) ；M(i, i-d) = R(i, i-d)； 其中，L為訓(xùn)練序列長度，d為訓(xùn)練序列中去除循環(huán)前綴后完整序列的長度，R(i, i)為算法初始矢量R中第i行i列的值。
24.如權(quán)利要求19所述的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計系統(tǒng)，其特征在于所述計算模塊還包括 第三子計算單元，用于基于訓(xùn)練序列矢量T及所接收的接收信號矢量F，按照下式計算算法初始矢量R及P :R = T' T+P l{h+1)L,p = T'r , 其中，P為預(yù)定值，L為訓(xùn)練序列長度，T'為T的轉(zhuǎn)置，I(L+1)為L+1維的單位矩陣。
25.如權(quán)利要求14所述的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計系統(tǒng)，其特征在于所述第一獲得模塊還包括 第二子計算單元，用于基于前一幀的信道估計結(jié)果，來獲得所述信道初始矢量。
26.如權(quán)利要求14所述的基于時域訓(xùn)練序列的信道估計系統(tǒng)，其特征在于所述第一計算模塊還包括 第四子計算單元，用于將所述接收信號矢量包含的訓(xùn)練序列矢量與預(yù)先存儲的訓(xùn)練序列進行相關(guān)，以計算所述信道初始矢量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于時域訓(xùn)練序列的信道估計方法及系統(tǒng)。其中，所述信道估計系統(tǒng)先獲得用于當(dāng)前幀信道估計的信道初始矢量，并基于所接收的接收信號矢量中包含的訓(xùn)練序列矢量及所述接收信號矢量、計算算法初始矢量，接著再基于信道初始矢量、算法初始矢量，采用基于預(yù)處理矩陣的共軛梯度法進行估計，以獲得各信道估計值，最后，基于第一預(yù)定閾值來對各信道估計值進行降噪處理，以獲得最終的信道估計值。相較于現(xiàn)有各信道估計方法，其時延小，計算復(fù)雜度低，易于實現(xiàn)。
文檔編號H04L27/26GK102651723SQ201110045180
公開日2012年8月29日 申請日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者吳美武, 聶遠飛, 胡剛 申請人:瀾起科技(上海)有限公司