專利名稱：廣義多載波系統(tǒng)頻域信道估計裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于移動通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及廣義多載波系統(tǒng)頻域信道估計裝置。
背景技術(shù)：
目前，第三代(3G)移動通信技術(shù)已經(jīng)給人們的生活帶來了前所未有的體驗，但人們的需求并沒有因此而停滯，3GPP LTE (或B3G)正建立一個能獲得高傳輸速率、低等待時間、基于包優(yōu)化可演進的無線接入架構(gòu)。針對LTE物理層的上行傳輸要求，我國提出了一種基于離散傅立葉變換擴頻廣義多載波(DFT-S-GMC)系統(tǒng)上行傳輸方案。該方案具有低峰均比、對時頻同步誤差及多址干擾魯棒的優(yōu)勢。由于無線信道的陰影衰落和頻率選擇性衰落對實際通信系統(tǒng)的影響比較嚴(yán)重，所以必須努力降低無線信道的影響，這就對無線DFT-S-GMC系統(tǒng)的信道估計技術(shù)提出了很大的挑戰(zhàn)，信道估計的好壞將直接影響到整個系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。由于在DFT-S-GMC上行傳輸方案中，數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻采用了不同的調(diào)制方式，所以傳統(tǒng)均勻?qū)ьl分配方案的設(shè)計存在兩個主要問題一是每個用戶被分配的導(dǎo)頻個數(shù)將十分稀少，即導(dǎo)頻密度低，難以滿足奈奎斯特的時頻采樣定理要求，信道估計精度不高；二是根據(jù)IEEE802. 16e子幀參數(shù)，由于導(dǎo)頻塊長度僅是數(shù)據(jù)塊長度的一半，所以難以由導(dǎo)頻塊的信道頻響直接估計數(shù)據(jù)塊的信道頻響。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有時域去噪方法受制于導(dǎo)頻個數(shù)和分布均勻要求的局限性而導(dǎo)致的估計精度不高的問題，提供一種適用于塊衰落信道環(huán)境下的離散傅立葉擴頻廣義多載波系統(tǒng)的信道估計裝置，以獲得較優(yōu)的信道估計性能，且執(zhí)行復(fù)雜度不高。本實用新型為解決上述技術(shù)問題提供廣義多載波頻域信道估計裝置，包括發(fā)射模塊，用于按照DFT-S-GMC發(fā)射方案原理將數(shù)據(jù)進行映射，并根據(jù)數(shù)據(jù)的映射方式分配導(dǎo)頻；接收提取模塊，用于按照IEEE 802. 16e子幀結(jié)構(gòu)接收提取導(dǎo)頻信號并估計導(dǎo)頻子載波處的頻道響應(yīng)；平滑濾波模塊，用于對收到的導(dǎo)頻子載波進行線性頻域平滑濾波；過采樣模塊，用于對收到的濾波后的結(jié)果進行過采樣；內(nèi)插外推模塊，用于將采樣后的頻道響應(yīng)估計值在時間維上進行內(nèi)插及外推，以得到導(dǎo)頻子帶對應(yīng)的數(shù)據(jù)子帶處的信道頻響估計值。所述的發(fā)射模塊首先用于對用戶的并行數(shù)據(jù)塊進行DFT擴頻操作；然后將用戶的頻域數(shù)據(jù)按照集中式或分布式的映射方式映射到相應(yīng)的子帶上，其它子帶上數(shù)據(jù)為零，形成映射輸出序列；接著對映射序列進行IFBT變換，并進行N個數(shù)據(jù)塊的存儲、移位、累加和循環(huán)數(shù)據(jù)成塊的操作，最后添加循環(huán)前綴構(gòu)成一塊完整的DFT-S-GMC數(shù)據(jù)符號，以完成數(shù)據(jù)子帶調(diào)制；再將特定用戶的導(dǎo)頻按照和數(shù)據(jù)相同的影射方式映射到和用戶數(shù)據(jù)子帶相對應(yīng)的位置上，其它子帶為零，以形成一個正交頻分復(fù)用導(dǎo)頻符號；對映射后的導(dǎo)頻序列進行逆傅立葉變換，插入循環(huán)前綴后形成短導(dǎo)頻塊，以完成導(dǎo)頻子帶調(diào)制；最后將得到的數(shù)據(jù)塊和導(dǎo)頻塊按照IEEE 802. 16e子幀參數(shù)組成一個完整的DFT-S-GMC子幀通過發(fā)射天線發(fā)射出去。所述的接收提取模塊是按照IEEE 802. 16e子幀結(jié)構(gòu)提取導(dǎo)頻塊，然后對每一塊的導(dǎo)頻接收信號去除循環(huán)前綴后的信號進行傅立葉變換，得到經(jīng)過無線信道傳輸?shù)膶?dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號，根據(jù)發(fā)射端使用的導(dǎo)頻映射模式分別提取導(dǎo)頻子載波位置的接收符號，計算得每個導(dǎo)頻塊處導(dǎo)頻子載波處的信道頻響的最小二乘估計。所述的平滑濾波模塊使用的線性頻域平滑濾波方法中的加權(quán)因子選擇應(yīng)遵循如下原則信道頻響在相鄰子信道上變化很快，即頻選較嚴(yán)重時應(yīng)增加加權(quán)因子的值，如果信噪比減少，就減少加權(quán)因子的取值。所述的過采樣模塊對濾波后的導(dǎo)頻子載波處的頻道響應(yīng)估計值進行兩倍率的采樣。本實用新型的有益效果是本實用新型通過平滑濾波模塊實現(xiàn)了最小二乘信道估計值在頻域去噪的目的，再利用過采樣模塊和內(nèi)插外推模塊解決了短導(dǎo)頻塊估計長數(shù)據(jù)塊的信道估計問題，不僅復(fù)雜度增加不多，而且獲得了更高的估計精度，并能適更適用于實際的應(yīng)用場景。

圖I是本實用新型的廣義多載波系統(tǒng)信道估計裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步說明。本實用新型的一種廣義多載波系統(tǒng)信道估計裝置的實施例我們以單用戶DFT-S-GMC上行傳輸系統(tǒng)為例來進行說明，其通信環(huán)境為頻選較為嚴(yán)重的塊衰落PB信道，用戶的移動速度為150km/h，載波頻率為2GHz，且系統(tǒng)帶寬為5MHz，數(shù)據(jù)長塊傅立葉變換大小為512，循環(huán)前綴長度為39，導(dǎo)頻短塊傅立葉變換大小為256，循環(huán)前綴長度為31，子帶個數(shù)為4，映射模式為分布式，子帶位置分別為4、10、21、25。背景噪聲服從零均值的復(fù)加性高斯分布。數(shù)據(jù)符號是由二進制數(shù)經(jīng)過碼率為1/2的turbo編碼、截短、幀內(nèi)交織和QPSK星座映射而形成，導(dǎo)頻符號采用時頻域恒模CAZAC序列。如圖I所示，該裝置的包括發(fā)射模塊、接收提取模塊、平滑濾波模塊、過采樣模塊和內(nèi)插外推模塊，每個模塊具體的工作過程如下發(fā)射模塊首先按照DFT-S-GMC發(fā)射方案原理分別進行數(shù)據(jù)塊分布式映射，經(jīng)過逆濾波器組變換(IFBT)將用戶數(shù)據(jù)映射到相應(yīng)的子帶位置上，其余子帶為零，并完成用戶數(shù)據(jù)的頻域維和時域維的復(fù)用、循環(huán)數(shù)據(jù)成塊形成完整的DFT-S-GMC數(shù)據(jù)符號。具體過程為首先特定特定用戶u在第n個時刻的并行數(shù)據(jù)塊<( )進行Ku點DFT擴頻操作為%( )，其中，0彡n<N-l，N是每個傳輸數(shù)據(jù)塊中復(fù)用的逆濾波器組變換的符號個數(shù)，Ku
是分配給用戶u的子帶個數(shù)，且滿足±1 =M ’ U是整個上行系統(tǒng)所容納的用戶數(shù)，M是系
U=I
統(tǒng)的子帶總數(shù)；其次，將用戶U的頻域數(shù)據(jù)％( )，0彡k' ( Ku按照分布式的映射方式映、射到相應(yīng)的子帶上，其它子帶上數(shù)據(jù)為零，形成映射輸出序列為圪，
O彡m彡M-1，0彡k'彡κ-1，0彡η彡D-l，C為特定用戶子帶偏移，R為重復(fù)因子；對映射序列進行IFBT變換，并進行N個數(shù)據(jù)塊的存儲、移位、累加和循環(huán)數(shù)據(jù)成塊的操作，最后添加循環(huán)前綴構(gòu)成一塊完整的DFT-S-GMC數(shù)據(jù)符號，完成數(shù)據(jù)子帶調(diào)制。再將用戶N個導(dǎo)頻按照和數(shù)據(jù)相同的分布式映射方式映射到和用戶u數(shù)據(jù)子帶相對應(yīng)的位置上，而其它子帶處均為零，形成一個正交頻分復(fù)用導(dǎo)頻符號，換言之，假設(shè)用戶u第k個子帶的導(dǎo)頻為P； = [K (O),- K ( ),-, K (β -1)]' , O ^ k ( Ku-LO^ u ( U-I，那么對應(yīng)用戶 u 所有 M 個子帶的導(dǎo)頻矢量SPMexl =[P T,___,PmT,，其中m = C+kR(對應(yīng)分布式導(dǎo)頻映射)’Pm = P； ^ Oexl，否則Pm=Oex^ ΡΓ。然后，對映射后的導(dǎo)頻序列進行逆傅立葉變換，插入循環(huán)前綴后形成短導(dǎo)頻塊，完成導(dǎo)頻子帶調(diào)制。最后根據(jù)IEEE 802. 16e子幀參數(shù)將得到數(shù)據(jù)塊和導(dǎo)頻塊組成一 個完整的DFT-S-GMC子幀發(fā)射出去。接收提取模塊首先按照IEEE 802. 16e子幀結(jié)構(gòu)提取導(dǎo)頻塊，然后對每一塊的導(dǎo)頻接收信號去除循環(huán)前綴后的信號進行傅立葉變換，得到經(jīng)過無線信道傳輸?shù)膶?dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號，根據(jù)發(fā)射模塊使用的導(dǎo)頻映射模式分別提取導(dǎo)頻子載波位置的接收符號為Y[l,kq]=化(011[1，10+1[1，10，其中卬1;(0表示當(dāng)前用戶在第I個符號塊傳輸期間在第kq, k = O,…，K-l;q = 0，…，Q-I個子載處的導(dǎo)頻符號值。由于在一個LTE子幀內(nèi)，第2個短塊和第7個短塊是導(dǎo)頻傳輸塊，所以I = 2和7，計算得到每個導(dǎo)頻塊處導(dǎo)頻子載波處的信道頻響的最小二乘估計為々[7為]=叩為]/朽⑷,k = O,…，K-I ；q = O,…，Q_l，l = 2，7。平滑濾波模塊使用頻域平滑濾波方法對由接收提取模塊得到的最小二乘信道估
計值進行濾波去噪，即麵Λ] = 為-1〗-。邵+ ￥_為+1]，其中參數(shù)a是加權(quán)因子，
它的選擇影響了信道估計性能，當(dāng)a I時相當(dāng)于沒有頻域濾波的最小二乘信道估計方法，這里取a = O. 5，a值的選擇應(yīng)遵循如下原則如果信道頻響在相鄰子信道上變化很快，即頻選較嚴(yán)重，那么應(yīng)該增加a值；如果信噪比減少，那么就應(yīng)該減少加權(quán)因子a的取值。過采樣模塊利用DFT過采樣特性，對濾波后的短導(dǎo)頻塊的相應(yīng)子帶處的信道頻響進行兩倍率的過采樣操作，其具體過程為首先對第k個子帶的第q,個子載波進行偶數(shù)子載波處信道頻響的過采樣，即所^]=部,^], q' = 0,2, ---,2Q-2, k = O, ···, K-1 ;然后
利用線性內(nèi)插方法估計奇數(shù)子載波處信道頻響估計值為可/人卜^可/人一 +可/人+⑴^'
=1,3,…，2Q-3;最后對第k個子帶最后奇數(shù)子載波處的信道頻響估計值進行外推處理為= Hu,k2e_2] =O內(nèi)插外推模塊用于將經(jīng)過采樣后的信道頻響估計值在時間維上進行線性內(nèi)插及外推，以得到導(dǎo)頻子帶對應(yīng)的數(shù)據(jù)子帶處的信道頻響估計值，即所1，&]=所2，&]，
H[^,kq,] = H[7 kqi]，_ + 2,kg,] = 丁H[2,kg,] + :H[7 kq,]，I = 1，…，4。本實用新型的發(fā)射模塊采用了和數(shù)據(jù)映射模式相一致的導(dǎo)頻映射模式，并通過平滑濾波模塊對最小二乘信道估計的頻域去噪，最后利用過采樣模塊和內(nèi)插外推模塊解決了短導(dǎo)頻塊估計長數(shù)據(jù)塊的信道估計問題，因此在復(fù)雜度增加不多的前提下有效地改善了信道估計的性能。盡管本實用新型結(jié)合特定實施例進行了描述，但是對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以在不背離本實用新型的精神或范圍的情況下進行修改或變化。這樣 的修改和變化都應(yīng)被視作在本實用新型的范圍和附加的權(quán)利要求書范圍之內(nèi) 。
權(quán)利要求1.廣義多載波系統(tǒng)頻域信道估計裝置，其特征在于包括 發(fā)射模塊，用于按照DFT-S-GMC發(fā)射方案原理將數(shù)據(jù)進行映射，井根據(jù)數(shù)據(jù)的映射方式分配導(dǎo)頻； 接收提取模塊，用于按照IEEE 802. 16e子幀結(jié)構(gòu)接收提取導(dǎo)頻信號并估計導(dǎo)頻子載波處的頻道響應(yīng)； 平滑濾波模塊，用于對收到的導(dǎo)頻子載波進行線性頻域平滑濾波； 過采樣模塊，用于對收到的濾波后的結(jié)果進行過采樣； 內(nèi)插外推模塊，用于將采樣后的頻道響應(yīng)估計值在時間維上進行內(nèi)插及外推，以得到導(dǎo)頻子帶對應(yīng)的數(shù)據(jù)子帶處的信道頻響估計值。
專利摘要本實用新型涉及廣義多載波系統(tǒng)頻域信道估計裝置，該信道估計裝置包括發(fā)射模塊、接收提取模塊、平滑濾波模塊、內(nèi)插外推模塊和過采樣模塊。發(fā)射模塊，用于按照DFT-S-GMC發(fā)射方案原理將數(shù)據(jù)進行映射，并根據(jù)數(shù)據(jù)的映射方式分配導(dǎo)頻；接收提取模塊，用于接收提取導(dǎo)頻信號并估計導(dǎo)頻子載波處的頻道響應(yīng)；平滑濾波模塊，用于對收到的導(dǎo)頻子載波進行線性頻域平滑濾波；過采樣模塊，用于對收到的濾波后的結(jié)果進行過采樣；內(nèi)插外推模塊，用于將采樣后的頻道響應(yīng)估計值在時間維上進行內(nèi)插及外推，以得到導(dǎo)頻子帶對應(yīng)的數(shù)據(jù)子帶處的信道頻響估計值。該裝置適用于塊衰落信道環(huán)境下的離散傅立葉擴頻廣義多載波系統(tǒng)，能夠獲得較優(yōu)的信道估計性能，且執(zhí)行復(fù)雜度不高。
文檔編號H04L27/26GK202395807SQ20112046755
公開日2012年8月22日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者張雷鳴, 徐美玉, 楊雷, 王丹, 王勇 申請人:河南科技大學(xué)