專利名稱：一種信道估計的發(fā)射、接收裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種頻分多址系統(tǒng)(FDMA)信道估計的發(fā)射、接收裝置及方法，尤其涉及一種時域?qū)ьl序列生成裝置及其方法。
背景技術(shù)：
目前，常用的頻分多址系統(tǒng)由兩種，一種是多載波頻分多址(MC-FDMA)系統(tǒng)，另一種是單載波頻分多址(SC-FDMA)系統(tǒng)?；诙噍d波調(diào)制技術(shù)的頻分多址系統(tǒng)，具有實現(xiàn)復(fù)雜度低，時頻顆粒度小，頻域均衡復(fù)雜度小等優(yōu)點。其主要缺點是發(fā)射信號功率峰均比高，時頻同步精度要求高，容易因為同步不好造成用戶間干擾，影響通信的總體性能。因此，多載波頻分多址(MC-FDMA)技術(shù)一般用于寬帶無線移動通信的下行鏈路。單載波頻分多址是近年來國際上提出來的一種既具備單載波通信低功率峰均比特性，又具備多載波通信實現(xiàn)簡單和資源調(diào)度靈活特性的新型頻分多址通信系統(tǒng)。一般而言，由于單載波頻分多址系統(tǒng)中各載波相對獨立，同時各載波的帶寬遠大于多載波頻分多址系統(tǒng)中子載波的帶寬，使得單載波頻分多址系統(tǒng)對時頻同步的要求也遠低于多載波頻分多址系統(tǒng)。因此，單載波頻分多址技術(shù)更適合于寬帶移動通信的上行鏈路解決方案。
在基于分組交換的多址通信系統(tǒng)中，一般采用塊傳輸方式。基于循環(huán)前綴的塊傳輸可以采用簡單的單點頻域均衡以降低接收機復(fù)雜度。用于頻域均衡的信道頻率響應(yīng)一般采用基于導(dǎo)頻輔助的信道估計方法來估計。用于信道估計的導(dǎo)頻既可以是頻域?qū)ьl，也可以是時域?qū)ьl序列。
頻域?qū)ьl的方法是在發(fā)送信號的一些子載波上傳輸接收端已知的導(dǎo)頻符號，在其余子載波上傳輸數(shù)據(jù)符號，顯然該方法只適合于子載波帶寬較窄的多載波系統(tǒng)，而不適合于子載波帶寬較寬的單載波系統(tǒng)。此外，頻域?qū)ьl在頻域的插入間隔受到信道相干帶寬的限制。當(dāng)導(dǎo)頻的頻域數(shù)目較少導(dǎo)致導(dǎo)頻間隔接近信道的相干帶寬時，將會嚴(yán)重惡化通過插值獲得的數(shù)據(jù)子信道的估計性能；而當(dāng)導(dǎo)頻的頻域數(shù)目較多時，系統(tǒng)頻譜利用率又將降低。
時域?qū)ьl序列的方法是每隔若干個數(shù)據(jù)塊發(fā)送一個導(dǎo)頻塊。導(dǎo)頻塊既可以由相關(guān)特性較好的時域序列構(gòu)成，也可以由頻域?qū)ьl經(jīng)過離散逆傅立葉變換獲得。當(dāng)導(dǎo)頻塊由相關(guān)特性較好的時域序列構(gòu)成時，接收端通過互相關(guān)操作，可以估計整個系統(tǒng)帶寬對應(yīng)的信道相應(yīng)。而采用頻域?qū)ьl獲得的導(dǎo)頻塊時，接收端則可以根據(jù)需要只估計單個用戶占用頻帶的信道相應(yīng)。在多址系統(tǒng)上行鏈路中，為避免多址干擾，各用戶的導(dǎo)頻信號必須在時域或頻域正交。對于采用時域序列導(dǎo)頻塊的信道估計，每個用戶信號的導(dǎo)頻塊長度一般為信道時延長度與系統(tǒng)同時支持最大用戶數(shù)的乘積。當(dāng)信道時延長度和系統(tǒng)同時支持最大用戶數(shù)較多時，導(dǎo)頻塊的長度將大于數(shù)據(jù)塊的長度。而當(dāng)采用多個發(fā)射天線時，導(dǎo)頻塊的長度將成倍增加，這將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的頻譜利用率。在頻分多址系統(tǒng)中，由于每個用戶只占用整個系統(tǒng)帶寬的一部分。對于采用頻域?qū)ьl獲得的導(dǎo)頻塊的信道估計，導(dǎo)頻塊的長度最大為數(shù)據(jù)塊的長度。
導(dǎo)頻塊的間隔取決于信道的時變特性，當(dāng)信道變化較快時，導(dǎo)頻塊插入的時間間隔必須減小，從而導(dǎo)致導(dǎo)頻塊的開銷將增大。此時，必須進一步減小導(dǎo)頻塊的長度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種頻分多址系統(tǒng)的信道估計方法及其裝置，其可減小導(dǎo)頻塊的長度，從而減小導(dǎo)頻開銷，提高系統(tǒng)的頻譜利用率。
本發(fā)明提供一種信道估計發(fā)射裝置，包括頻域?qū)ьl生成裝置、用于生成一個并行頻域?qū)ьl序列；導(dǎo)頻映射裝置、其將頻域?qū)ьl序列等間隔映射到相應(yīng)的子載波上，對沒有導(dǎo)頻映射的子載波傳輸0，這樣輸入并行的頻域?qū)ьl序列變換成相應(yīng)的N點頻域?qū)ьl序列，所述在N點等于數(shù)據(jù)塊長度；N點的IFFT變換裝置、用于對輸入的經(jīng)過映射的N點序列進行N點IFFT變換，生成多個相同序列的級聯(lián)的時域?qū)ьl序列；導(dǎo)頻序列截短裝置、用于截取IFFT變換后輸出的時域序列，即取該時域序列中多個相同序列中的部分序列。
對應(yīng)地，本發(fā)明的信道估計接收裝置，包括導(dǎo)頻序列重構(gòu)裝置、將接收的時域?qū)ьl序列重復(fù)級聯(lián)，構(gòu)成N點的序列；N點FFT變換裝置、用于對輸入的序列進行N點的FFT變換，輸出序列為N點的頻域序列；導(dǎo)頻解映射裝置，用于根據(jù)發(fā)射端導(dǎo)頻序列生成裝置中的導(dǎo)頻映射方法，在相應(yīng)的子載波上從N點FFT變換輸出的序列中提取經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號；
導(dǎo)頻點信道估計裝置，用于從提取的經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號中，根據(jù)發(fā)射的導(dǎo)頻信號估計相應(yīng)導(dǎo)頻點的頻率響應(yīng)；非導(dǎo)頻點插值裝置，用于從估計的導(dǎo)頻點的信道頻率響應(yīng)，通過插值估計出導(dǎo)頻點之間的其余子載波的信道頻率響應(yīng)。
本發(fā)明的另一種信道估計發(fā)射裝置，包括頻域?qū)ьl生成裝置、用于生成一個并行頻域?qū)ьl序列；導(dǎo)頻映射裝置、將頻域?qū)ьl序列映射到相應(yīng)的子載波上，對于沒有導(dǎo)頻映射的子載波傳輸0，這樣輸入并行的頻域?qū)ьl序列變換成相應(yīng)的N’點頻域?qū)ьl序列，所述N’點等于導(dǎo)頻塊長度；N′點IFFT變換裝置，用于對輸入的經(jīng)過映射的N′點序列進行N′點IFFT變換，生成N’點時域?qū)ьl序列。
對應(yīng)地，本發(fā)明的信道估計接收裝置，包括N’點FFT變換裝置、用于對輸入的序列時域?qū)ьl序列進行N′點的FFT變換，輸出序列為N′點的頻域序列；導(dǎo)頻解映射裝置、用于根據(jù)發(fā)射端導(dǎo)頻序列生成裝置中的導(dǎo)頻映射方法，在相應(yīng)的子載波上從N’點FFT變換輸出的序列中提取經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號；導(dǎo)頻點信道估計裝置，用于從提取的經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號中，根據(jù)發(fā)射的導(dǎo)頻信號估計相應(yīng)導(dǎo)頻點的頻率響應(yīng)；非導(dǎo)頻點插值裝置，用于從估計的導(dǎo)頻點的信道頻率響應(yīng)，通過插值估計出導(dǎo)頻點之間的其余子載波的信道頻率響應(yīng)。
同時，本發(fā)明還提供一種信道估計發(fā)射方法，包括如下步驟首先，生成一個并行頻域?qū)ьl序列；將頻域?qū)ьl序列等間隔映射到相應(yīng)的子載波上，對沒有導(dǎo)頻映射的子載波傳輸0，這樣輸入并行的頻域?qū)ьl序列變換成相應(yīng)的N點頻域?qū)ьl序列，所述在N點等于數(shù)據(jù)塊長度；對輸入的經(jīng)過映射的N點序列進行N點IFFT變換，生成由多個相同序列的級聯(lián)的時域?qū)ьl序列；截取IFFT變換后輸出的時域序列，即取該時域序列中多個相同序列中的部分序列。
所述的部分序列為所述時域序列的前N′點數(shù)據(jù)，所述的N’點為導(dǎo)頻塊的長度，所述N為N’的整數(shù)倍。
本發(fā)明的另一種信道估計發(fā)射方法，包括如下步驟首先，生成一個并行頻域?qū)ьl序列；將頻域?qū)ьl序列映射到相應(yīng)的子載波上，對于沒有導(dǎo)頻映射的子載波傳輸0，這樣輸入并行的頻域?qū)ьl序列變換成相應(yīng)的N’點頻域?qū)ьl序列，所述N’點等于導(dǎo)頻塊長度；對輸入的經(jīng)過映射的N′點序列進行N′點TFFT變換，生成N’點時域?qū)ьl序列。
相應(yīng)地，本發(fā)明的一種信道估計接收方法，包括如下步驟將接收到的時域?qū)ьl序列重復(fù)級聯(lián)，構(gòu)成N點的序列；對輸入的序列進行N點的FFT變換，輸出序列為N點的頻域序列；根據(jù)發(fā)射端導(dǎo)頻序列生成裝置中的導(dǎo)頻映射方法，在相應(yīng)的子載波上從N點FFT變換輸出的序列中提取經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號；從提取的經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號中，根據(jù)發(fā)射的導(dǎo)頻信號估計相應(yīng)導(dǎo)頻點的頻率響應(yīng)；從估計的導(dǎo)頻點的信道頻率響應(yīng)，通過插值估計出導(dǎo)頻點之間的其余子載波的信道頻率響應(yīng)。
一種信道估計接收方法，包括如下步驟對輸入的時域?qū)ьl序列進行N′點的FFT變換，輸出序列為N′點的頻域序列；根據(jù)發(fā)射端導(dǎo)頻序列生成裝置中的導(dǎo)頻映射方法，在相應(yīng)的子載波上從N’點FFT變換輸出的序列中提取經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號；從提取的經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號中，根據(jù)發(fā)射的導(dǎo)頻信號估計相應(yīng)導(dǎo)頻點的頻率響應(yīng)；從估計的導(dǎo)頻點的信道頻率響應(yīng)，通過插值估計出導(dǎo)頻點之間的其余子載波的信道頻率響應(yīng)。
本發(fā)明在保證信道估計性能的條件下，縮短了導(dǎo)頻的長度，減小了導(dǎo)頻的開銷，從而提高了系統(tǒng)的頻譜效率。


圖1是本發(fā)明的頻分多址系統(tǒng)的信道估計發(fā)射裝置示意圖。
圖2是圖1所示的時域?qū)ьl序列生成裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖1所示的時域?qū)ьl序列生成裝置的另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是M個子頻帶的單載波頻分多址系統(tǒng)導(dǎo)頻插入示意圖。
圖5是本發(fā)明的頻分多址系統(tǒng)的信道估計接收裝置示意圖。
圖6是圖5所示的頻域?qū)ьl提取裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是圖5所示的頻域?qū)ьl提取裝置的另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是本發(fā)明的頻分多址系統(tǒng)的信道估計性能仿真圖。
具體實施例方式
如圖1所示本發(fā)明的頻分多址系統(tǒng)的信道估計發(fā)射裝置包括依次連接的
一個頻域?qū)ьl生成裝置1、用于生成一個并行頻域?qū)ьl序列{Pk，k＝0，1，2，...，NP-1}，其中，NP為頻域?qū)ьl數(shù)目。該數(shù)目取決于需要估計的信道的帶寬和信道的相干時間。
一個時域?qū)ьl序列生成裝置2、將頻域?qū)ьl序列{Pk，k＝0，1，2，...，NP-1}等間隔映射到相應(yīng)的子載波上，對沒有導(dǎo)頻映射的子載波傳輸0，使得，輸入并行的頻域?qū)ьl序列經(jīng)過IFFT變換后獲得時域?qū)ьl序列。
一個保護間隔的添加裝置3、用于在上述生成的時域?qū)ьl序列的頭或尾部添加一個特定長度的保護間隔，用于減少信道間干擾(該保護間隔的長度應(yīng)大于信道最大時延擴展長度)。優(yōu)選地，保護間隔添加裝置可采用循環(huán)前綴(CP)添加裝置，也即將所述數(shù)據(jù)塊尾部的一部分復(fù)制到其的前端，形成最終的帶CP的數(shù)據(jù)塊符號。經(jīng)過循環(huán)前綴添加裝置，輸入數(shù)據(jù)塊序列{dk，k＝0，1，2，...，N′-1}變換成完整的長度為N′+C的時域?qū)ьl序列{ek，k＝0，1，2，...，N′+C-1}。這里，C為循環(huán)前綴長度。
需要說明的是，作為數(shù)字通信系統(tǒng)發(fā)射機必要組成部分的與數(shù)據(jù)傳輸有關(guān)信道編碼裝置，數(shù)字調(diào)制裝置，RF變頻裝置和一個發(fā)射天線與本發(fā)明的目的并無直接關(guān)系，在此未進行描述。
其中，時域?qū)ьl序列生成裝置2可有兩種實現(xiàn)方案，分別在圖2和圖3中表示。在實現(xiàn)方案一中，時域?qū)ьl序列生成裝置2包括依次連接的一個導(dǎo)頻映射裝置20，用于根據(jù)需要估計的子信道的帶寬，頻率位置，導(dǎo)頻間隔和發(fā)射天線數(shù)目，將頻域?qū)ьl序列{Pk，k＝0，1，2，...，NP-1}映射到相應(yīng)的子載波上，對于沒有導(dǎo)頻映射的子載波傳輸0。對于采用NT個發(fā)射天線的系統(tǒng)，導(dǎo)頻間隔至少為2NT，即每隔2NT-1個子載波插入1個導(dǎo)頻，其余子載波插零。該導(dǎo)頻間隔須是NT的整數(shù)倍。圖4為有M個子頻帶的單載波-頻分多址系統(tǒng)導(dǎo)頻插入模式。其插入方法是，首先計算每個子頻帶所占的子載波數(shù)目，對于IFFT點數(shù)為N，子頻帶數(shù)目為M的系統(tǒng)，每個子頻帶所占的子載波數(shù)目為N/M。然后，計算第m個子頻帶的導(dǎo)頻起始頻率位置Pm0，并且Pm0＝m×N/M。最后計算第m個子頻帶的導(dǎo)頻序列的子載波序號為PmInd＝Pm0+D×d，d＝0，1，...，Nm-1，其中D為導(dǎo)頻間隔，Nm＝N/(M×D)為第m個子頻帶所需的導(dǎo)頻數(shù)目。導(dǎo)頻間隔D取決于信道相干帶寬和IFFT變換對應(yīng)的子載波帶寬，優(yōu)選地，導(dǎo)頻間隔D取值為2的整數(shù)冪次方，如2、4、8等。經(jīng)過導(dǎo)頻映射裝置，輸入并行的頻域?qū)ьl序列{Pk，k＝0，1，2，...，NP-1}變換成相應(yīng)的頻域符號序列{bk，k＝0，1，2，...，N-1}，其中N等于其后IFFT變換的大小。IFFT變換點數(shù)N等于通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊的長度。
一個N點的IFFT變換裝置21、用于對輸入的并行符號序列{bk，k＝0，1，2，...，N-1}進行N點IFFT變換。如在單載波-頻分多址系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)塊的長度即為頻域均衡的大小；在以O(shè)FDM技術(shù)為基礎(chǔ)的多載波-頻分多址系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)塊的長度即為OFDM符號長度。經(jīng)過IFFT變換裝置，輸入的并行符號序列{bk，k＝0，1，2，...，N-1}變換成相應(yīng)的時域序列{ck，k＝0，1，2，...，N-1}，相互之間的關(guān)系服從ck＝IFFT(bk)；一個導(dǎo)頻序列截短裝置22，用于截短IFFT變換輸出的時域序列{ck，k＝0，1，2，...，N-1}，即取時域序列的前N′點數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，選擇截短序列長度使得上述IFFT變換的點數(shù)N為N′的整數(shù)倍，并且上述IFFT變換的點數(shù)N至少為N′的兩倍。經(jīng)過導(dǎo)頻序列截短裝置，輸入的時域序列變換為序列{dk，k＝0，1，2，...，N′-1}。
由于數(shù)據(jù)塊的長度為N，接收端的導(dǎo)頻塊的長度也必須為N，才能完成頻域單點均衡。如果發(fā)射的導(dǎo)頻塊長度為N，當(dāng)然沒問題。但此時傳輸效率會降低。如果發(fā)射的導(dǎo)頻塊長度小于N，而在接收端又要能重構(gòu)長度為N的導(dǎo)頻塊，則發(fā)射端產(chǎn)生的導(dǎo)頻序列必須是周期信號，即多個相同序列級聯(lián)成長度為N的導(dǎo)頻序列。這樣當(dāng)只傳輸其中的一個序列時，在接收端也可恢復(fù)其它部分，以重構(gòu)出長度為N的導(dǎo)頻塊。在本方案中，長度為N的導(dǎo)頻序列由若干個相同的長度為N′的導(dǎo)頻塊構(gòu)成，在本發(fā)明中只傳輸長度為N′的導(dǎo)頻塊，因此導(dǎo)頻塊長度減小了。
對應(yīng)地，本方案的信道估計發(fā)射方法，包括如下步驟首先，生成一個并行頻域?qū)ьl序列；將頻域?qū)ьl序列等間隔映射到相應(yīng)的子載波上，對沒有導(dǎo)頻映射的子載波傳輸0，這樣輸入并行的頻域?qū)ьl序列變換成相應(yīng)的N點頻域?qū)ьl序列，所述在N點等于數(shù)據(jù)塊長度；對輸入的經(jīng)過映射的N點序列進行N點IFFT變換，生成多個相同序列的級聯(lián)的時域?qū)ьl序列；截取IFFT變換后輸出的時域序列，即取該時域序列的前N′點數(shù)據(jù)，所述的N’點為導(dǎo)頻塊的長度，所述N為N’的整數(shù)倍。
在實現(xiàn)方案二中，時域?qū)ьl序列生成裝置2包括依次連接的導(dǎo)頻映射裝置23，用于根據(jù)需要估計的子信道的帶寬，頻率位置，導(dǎo)頻間隔和發(fā)射天線數(shù)目，將頻域?qū)ьl序列{Pk，k＝0，1，2，...，NP-1}映射到相應(yīng)的子載波上，對于沒有導(dǎo)頻映射的子載波傳輸0。對于采用NT個發(fā)射天線的系統(tǒng)，導(dǎo)頻間隔至少為NT，即每隔NT-1個子載波插入1個導(dǎo)頻，其余子載波插零；圖4為有M個子頻帶的單載波-頻分多址系統(tǒng)導(dǎo)頻插入模式。其插入方法是，首先計算每個子頻帶所占的子載波數(shù)目，對于IFFT點數(shù)為N′，子頻帶數(shù)目為M的系統(tǒng)，每個子頻帶所占的子載波數(shù)目為N′/M。然后，計算第m個子頻帶的導(dǎo)頻起始頻率位置Pm0，并且Pm0＝m×N′/M。最后計算第m個子頻帶的導(dǎo)頻序列的子載波序號為PmInd＝Pm0+D′×d，d＝0，1，...，Nm-1，其中D’為導(dǎo)頻間隔，Nm＝N′/(M×D)為第m個子頻帶所需的導(dǎo)頻數(shù)目。導(dǎo)頻間隔D’取決于信道相干帶寬和IFFT變換對應(yīng)的子載波帶寬，優(yōu)選地，導(dǎo)頻間隔D取值為2的整數(shù)冪次方，如1、2、4、8等。經(jīng)過導(dǎo)頻映射裝置，輸入并行的頻域?qū)ьl序列{Pk，k＝0，1，2，...，NP-1}變換成相應(yīng)的頻域符號序列{bk′，k＝0，1，2，...，N′-1}，其中N′等于其后IFFT變換的大小。
N′點IFFT變換裝置24，用于對輸入的并行符號序列{bk′，k＝0，1，2，...，N′-1}進行N′點IFFT變換。IFFT變換點數(shù)N′等于發(fā)送的時域?qū)ьl序列的長度。選擇時域?qū)ьl序列的長度使得通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊的長度為其整數(shù)倍。如在單載波-頻分多址系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)塊的長度即為頻域均衡的大??；在以O(shè)FDM技術(shù)為基礎(chǔ)的多載波-頻分多址系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)塊的長度即為OFDM符號長度。優(yōu)選地，選擇時域?qū)ьl序列的長度使得上述數(shù)據(jù)塊長度N為N′的整數(shù)倍，并且使得上述數(shù)據(jù)塊長度N至少為N′的兩倍。經(jīng)過N′點IFFT變換裝置，輸入的并行符號序列{bk′，k＝0，1，2，...，N′-1}變換成相應(yīng)的時域序列{dk，k＝0，1，2，...，N′-1}，相互之間的關(guān)系服從dk＝IFFT(bk′)；對應(yīng)地，本方案的信道估計發(fā)射方法，包括如下步驟，首先，生成一個并行頻域?qū)ьl序列；將頻域?qū)ьl序列映射到相應(yīng)的子載波上，對于沒有導(dǎo)頻映射的子載波傳輸0，這樣輸入并行的頻域?qū)ьl序列變換成相應(yīng)的N’點頻域?qū)ьl序列，所述N’點等于導(dǎo)頻塊長度；對輸入的經(jīng)過映射的N′點序列進行N′點IFFT變換，生成N’點時域?qū)ьl序列。
如圖5所示假定為輸入到發(fā)接收機的循環(huán)前綴去除裝置5的串行符號序列；并且假定接收機理想同步。本發(fā)明的頻分多址系統(tǒng)的信道估計接收裝置包括依次連接的保護間隔去除裝置5，用于根據(jù)發(fā)射的時域?qū)ьl序列的結(jié)構(gòu)將接收的導(dǎo)頻序列中的前C(C為循環(huán)前綴長度)個采樣值舍去，形成長度為N′的串行數(shù)據(jù)塊序列；
頻域?qū)ьl提取裝置6，用于對接收的時域?qū)ьl序列{gk，k=0，1，2，..．，N′)進行FFT變換，輸出序列為頻域序列。并且按照發(fā)射導(dǎo)頻子載波位置提取經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號。對應(yīng)兩種導(dǎo)頻序列生成裝置，該頻域?qū)ьl提取裝置6也可有兩種實現(xiàn)方法。
導(dǎo)頻點信道估計裝置7，用于從提取的經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號中，根據(jù)發(fā)射的導(dǎo)頻信號估計相應(yīng)導(dǎo)頻點的頻率響應(yīng)。優(yōu)選地，采用最小二乘估計算法。具體地，第k個導(dǎo)頻點的信道頻率響應(yīng)的估計值為Hk=Pk%/Pk,k=0,1,2,...,Np-1]]>。經(jīng)過導(dǎo)頻點信道估計裝置，輸出序列為{Hk=Pk%/Pk,k=0,1,2,...,NP-1};]]>非導(dǎo)頻點插值裝置8，用于從估計的導(dǎo)頻點的信道頻率響應(yīng)，通過插值估計出導(dǎo)頻點之間的其余子載波的信道頻率響應(yīng)。其中，根據(jù)頻域?qū)ьl提取方法的不同，有兩種插值方法，分別對應(yīng)兩種頻域?qū)ьl提取方法。
需要說明的是，作為數(shù)字通信系統(tǒng)接收機必要組成部分的同步裝置，均衡裝置，信道解碼裝置和數(shù)字解調(diào)裝置與本發(fā)明的目的并無直接關(guān)系，在此未進行描述。
所述頻域?qū)ьl提取裝置6的兩種實現(xiàn)方案，分別在圖6和圖7中表示可以證明，這兩種實現(xiàn)方法提取的頻域?qū)ьl信號除相差一個固定的幅度系數(shù) 外，完全相同。
如圖6所示，在實現(xiàn)方案一中，頻域?qū)ьl提取裝置6包括依次連接的導(dǎo)頻序列重構(gòu)裝置61，用于通過接收的時域?qū)ьl序列{gk，k=0，1，2，...，N′}重構(gòu)發(fā)射端導(dǎo)頻序列生成裝置2的第一種實現(xiàn)方法中N點IFFT變換輸出序列對應(yīng)的時域序列。具體地，將接收的N′點的時域?qū)ьl序列重復(fù)級聯(lián)，構(gòu)成N點的序列。經(jīng)過導(dǎo)頻序列重構(gòu)裝置，輸出序列為N點的時域序列{hk，k=0，1，2，...，N}；N點的FFT變換裝置62，用于對輸入N點的時域序列進行N點的FFT變換。經(jīng)過N點的FFT變換裝置，輸出序列為N點的頻域序列{ik，k=0，1，2，...，N-1}；導(dǎo)頻解映射裝置63，用于根據(jù)發(fā)射端導(dǎo)頻序列生成裝置2的第1種實現(xiàn)方法中的導(dǎo)頻映射方法，在相應(yīng)的子載波上從FFT變換輸出的序列中提取經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號。經(jīng)過導(dǎo)頻解映射裝置，輸出序列為NP點的頻域?qū)ьl序列{Pk%,K=0,1,2,...,NP-1}.]]>對應(yīng)地，本方案的信道估計接收方法，包括如下步驟將接收的N′點的時域?qū)ьl序列重復(fù)級聯(lián)，構(gòu)成N點的序列；對輸入的序列進行N點的FFT變換，輸出序列為N點的頻域序列根據(jù)發(fā)射端導(dǎo)頻序列生成裝置中的導(dǎo)頻映射方法，在相應(yīng)的子載波上從N點FFT變換輸出的序列中提取經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號；從提取的經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號中，根據(jù)發(fā)射的導(dǎo)頻信號估計相應(yīng)導(dǎo)頻點的頻率響應(yīng)；從估計的導(dǎo)頻點的信道頻率響應(yīng)，通過插值估計出導(dǎo)頻點之間的其余子載波的信道頻率響應(yīng)。
如圖7所示在實現(xiàn)方案二中，頻域?qū)ьl提取裝置6包括依次連接的N′點FFT變換裝置64，用于對輸入的序列時域?qū)ьl序列{gk，k=0，1，2，...，N′-1}進行N′點的FFT變換。經(jīng)過N′點的FFT變換裝置，輸出序列為N′點的頻域序列{jk，k=0，1，2，...，N’-1}；導(dǎo)頻解映射裝置64，用于根據(jù)發(fā)射端導(dǎo)頻序列生成裝置2的第2種實現(xiàn)方法中的導(dǎo)頻映射方法，在相應(yīng)的子載波上從FFT變換輸出的序列中提取經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號。經(jīng)過導(dǎo)頻解映射裝置，輸出序列為NP點的頻域?qū)ьl序列{Pk%k=0,1,2,...,Np-1};]]>對于頻域?qū)ьl提取方法1，由于其采用的FFT變換大小為N，該值與頻域均衡的數(shù)據(jù)塊大小相同。因此，導(dǎo)頻點之間的其余子載波的信道頻率響應(yīng)可以直接按照發(fā)射端的導(dǎo)頻間隔D插值即可。
對于頻域?qū)ьl提取方法2，由于其采用的FFT變換大小為N′，頻域均衡的數(shù)據(jù)塊大小為該值的整數(shù)倍。為了使得插值獲得的信道頻率響應(yīng)與N點頻域均衡所需的信道頻率響應(yīng)一致，導(dǎo)頻點之間的其余子載波的信道頻率響應(yīng)必須按照發(fā)射端的導(dǎo)頻間隔D’的L倍插值。其中L=N/N′；信道估計插值算法可以是一階，二階或線性最小均方誤差插值算法。
對應(yīng)地，本發(fā)案的信道估計接收方法，包括對輸入的序列時域?qū)ьl序列進行N′點的FFT變換，輸出序列為N′點的頻域序列；根據(jù)發(fā)射端導(dǎo)頻序列生成裝置中的導(dǎo)頻映射方法，在相應(yīng)的子載波上從N’點FFT變換輸出的序列中提取經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號；從提取的經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號中，根據(jù)發(fā)射的導(dǎo)頻信號估計相應(yīng)導(dǎo)頻點的頻率響應(yīng)；從估計的導(dǎo)頻點的信道頻率響應(yīng)，通過插值估計出導(dǎo)頻點之間的其余子載波的信道頻率響應(yīng)。
假定用于接收段數(shù)據(jù)塊頻域均衡的FFT點數(shù)N為512，頻分多址系統(tǒng)總共有16個子頻帶，則每個子帶占有32個頻點(子載波)。假設(shè)發(fā)射機采用單個發(fā)射天線，由導(dǎo)頻產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的頻域?qū)ьl序列為p(n)，0≤n≤15，導(dǎo)頻間隔為2。所需生成的時域?qū)ьl序列長度為N/2，即256個。不適一般性，假設(shè)導(dǎo)頻用于估計第0個子頻帶的信道響應(yīng)，則經(jīng)過時域?qū)ьl序列生成裝置2中方法1對應(yīng)的導(dǎo)頻映射后對應(yīng)的導(dǎo)頻為X(2n)＝p(n)，0≤n≤15(1)X(2n+1)＝0，將所有512點的導(dǎo)頻進行IFFT的變換得到導(dǎo)頻時域序列為x(m)=IFFTN{X(n)}]]>=1NΣn=0N-1X(n)WNmn]]>=1NΣn=0N/2-1X(2n)WN2mn+1NΣn=0N/2-1X(2n+1)WN2m(n+1),0≤m≤N-1---(2)]]>=1NΣn=0N/2-1X(2n)WN2mn]]>=1NΣn=0N/2-1X(2n)WN/2mn]]>其中，WN＝e-j2π/N。由于X(2n)＝p(n)，x(m)=1NΣn=0N/2-1p(n)WN/2mn]]>=12N/2Σn=0N/2-1p(n)WN/2((m))N/2n,0≤m≤N-1---(3)]]>=12IFFTN/2{p(n)}]]>期中，((x))y表示x模y運算。
由(3)式可見，當(dāng)導(dǎo)頻間隔為2時，經(jīng)過N(N為2的整數(shù)冪次方)點的IFFT得到的時域序列為同一個導(dǎo)頻序列經(jīng)過N/2點的IFFT得到的時域序列的兩個相同版本的級聯(lián)。從而證明，本發(fā)明中，時域?qū)ьl序列生成裝置2，用兩種實現(xiàn)方法生成的時域?qū)ьl序列除了相差一個幅度系數(shù)

外，完全相同。反之，可以證明，在接收端的頻域?qū)ьl提取裝置6中，兩種實現(xiàn)方法提取的頻域?qū)ьl信號除相差一個幅度系數(shù)外，完全相同。
基于一個單載波-頻分多址系統(tǒng)的系統(tǒng)仿真及結(jié)果，可得出仿真參數(shù)


其中，子帶離散分布是指使用的4個子頻帶是等間隔分布在所有16個子頻帶中；子帶連續(xù)分布是指在所有16個子頻帶中，使用的4個子頻帶是彼此相鄰連續(xù)分布的。由仿真結(jié)果可見，采用該方法的信道估計性能比理性信道估計的性能差小于約1dB。
權(quán)利要求
1.一種信道估計發(fā)射裝置，包括頻域?qū)ьl生成裝置、用于生成一個并行頻域?qū)ьl序列；其特征在于，還包括導(dǎo)頻映射裝置、其將頻域?qū)ьl序列等間隔映射到相應(yīng)的子載波上，對沒有導(dǎo)頻映射的子載波傳輸0，這樣輸入并行的頻域?qū)ьl序列變換成相應(yīng)的N點頻域?qū)ьl序列，所述的N點等于數(shù)據(jù)塊長度；N點的IFFT變換裝置、用于對輸入的經(jīng)過映射的N點序列進行N點IFFT變換，生成由多個相同序列的級聯(lián)的時域?qū)ьl序列；導(dǎo)頻序列截短裝置、用于截取IFFT變換后輸出的時域序列，即取該時域序列中多個相同序列中的部分序列。
2.一種信道估計發(fā)射裝置，包括頻域?qū)ьl生成裝置、用于生成一個并行頻域?qū)ьl序列；其特征在于，還包括導(dǎo)頻映射裝置、將頻域?qū)ьl序列映射到相應(yīng)的子載波上，對于沒有導(dǎo)頻映射的子載波傳輸0，這樣輸入并行的頻域?qū)ьl序列變換成相應(yīng)的N’點頻域?qū)ьl序列，所述N’點等于導(dǎo)頻塊長度；N′點IFFT變換裝置，用于對輸入的經(jīng)過映射的N′點序列進行N′點IFFT變換，生成N’點時域?qū)ьl序列。
3.一種信道估計接收裝置，包括導(dǎo)頻序列重構(gòu)裝置、將接收到的時域?qū)ьl序列重復(fù)級聯(lián)，構(gòu)成N點的序列；N點FFT變換裝置、用于對輸入的序列進行N點的FFT變換，輸出序列為N點的頻域序列；導(dǎo)頻解映射裝置，用于根據(jù)發(fā)射端導(dǎo)頻序列生成裝置中的導(dǎo)頻映射方法，在相應(yīng)的子載波上從N點FFT變換輸出的序列中提取經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號；導(dǎo)頻點信道估計裝置，用于從提取的經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號中，根據(jù)發(fā)射的導(dǎo)頻信號估計相應(yīng)導(dǎo)頻點的頻率響應(yīng)；非導(dǎo)頻點插值裝置，用于從估計的導(dǎo)頻點的信道頻率響應(yīng)，通過插值估計出導(dǎo)頻點之間的其余子載波的信道頻率響應(yīng)。
4.一種信道估計接收裝置，包括N’點FFT變換裝置、用于對輸入的時域?qū)ьl序列進行N′點的FFT變換，輸出序列為N′點的頻域序列；導(dǎo)頻解映射裝置、用于根據(jù)發(fā)射端導(dǎo)頻序列生成裝置中的導(dǎo)頻映射方法，在相應(yīng)的子載波上從N’點FFT變換輸出的序列中提取經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號；導(dǎo)頻點信道估計裝置，用于從提取的經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號中，根據(jù)發(fā)射的導(dǎo)頻信號估計相應(yīng)導(dǎo)頻點的頻率響應(yīng)；非導(dǎo)頻點插值裝置，用于從估計的導(dǎo)頻點的信道頻率響應(yīng)，通過插值估計出導(dǎo)頻點之間的其余子載波的信道頻率響應(yīng)。
5.一種信道估計發(fā)射方法，其特征在于，首先，生成一個并行頻域?qū)ьl序列；將頻域?qū)ьl序列等間隔映射到相應(yīng)的子載波上，對沒有導(dǎo)頻映射的子載波傳輸0，這樣輸入并行的頻域?qū)ьl序列變換成相應(yīng)的N點頻域?qū)ьl序列，所述的N點等于數(shù)據(jù)塊長度；對輸入的經(jīng)過映射的N點序列進行N點IFFT變換，生成由多個相同序列的級聯(lián)的時域?qū)ьl序列；截取IFFT變換后輸出的時域序列，即取該時域序列中多個相同序列中的部分序列。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道估計發(fā)射裝置，其特征在于，所述的部分序列為所述時域序列的前N′點數(shù)據(jù)，所述的N’點為導(dǎo)頻塊的長度，所述N為N’的整數(shù)倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信道估計發(fā)射方法，其特征在于，所述將頻域?qū)ьl序列映射到相應(yīng)子載波上的方法為其插入方法是，首先計算每個子頻帶所占的子載波數(shù)目，對于IFFT點數(shù)為N，子頻帶數(shù)目為M的系統(tǒng)，每個子頻帶所占的子載波數(shù)目為N/M，然后，計算第m個子頻帶的導(dǎo)頻起始頻率位置Pm0，并且Pm0＝m×N/M，最后計算第m個子頻帶的導(dǎo)頻序列的子載波序號為PmInd＝Pm0+D×d，d＝0，1，...，Nm-1，其中D為導(dǎo)頻間隔，Nm＝N/(M×D)為第m個子頻帶所需的導(dǎo)頻數(shù)目。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述信道估計發(fā)射方法，其特征在于，所述的導(dǎo)頻間隔D取決于信道相干帶寬和IFFT變換對應(yīng)的子載波帶寬，優(yōu)選地，導(dǎo)頻間隔D取值為2的整數(shù)冪次方。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信道估計發(fā)射裝置，其特征在于，對于采用NT個發(fā)射天線的系統(tǒng)，所述導(dǎo)頻間隔至少為2NT，即每隔2NT-1個子載波插入1個導(dǎo)頻值，其余子載波插零。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的信道估計發(fā)射裝置，其特征在于，所述導(dǎo)頻間隔為NT的整數(shù)倍。
11.一種信道估計發(fā)射方法，其特征在于，首先，生成一個并行頻域?qū)ьl序列；將頻域?qū)ьl序列映射到相應(yīng)的子載波上，對于沒有導(dǎo)頻映射的子載波傳輸0，這樣輸入并行的頻域?qū)ьl序列變換成相應(yīng)的N’點頻域?qū)ьl序列，所述N’點等于導(dǎo)頻塊長度；對輸入的經(jīng)過映射的N′點序列進行N′點IFFT變換，生成N’點時域?qū)ьl序列。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的信道估計發(fā)射方法，其特征在于，所述將頻域?qū)ьl序列映射到相應(yīng)子載波上的方法為其插入方法是，首先計算每個子頻帶所占的子載波數(shù)目，對于IFFT點數(shù)為N′，子頻帶數(shù)目為M的系統(tǒng)，每個子頻帶所占的子載波數(shù)目為N′/M；然后，計算第m個子頻帶的導(dǎo)頻起始頻率位置Pm0，并且Pm0＝m×N′/M；最后計算第m個子頻帶的導(dǎo)頻序列的子載波序號為PmInd＝Pm0+D′×d，d＝0，1，...，Nm-1，其中D’為導(dǎo)頻間隔，Nm＝N′/(M×D′)為第m個子頻帶所需的導(dǎo)頻數(shù)目。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的信道估計發(fā)射方法，其特征在于，所述的導(dǎo)頻間隔D取決于信道相干帶寬和IFFT變換對應(yīng)的子載波帶寬，優(yōu)選地，導(dǎo)頻間隔D取值為2的整數(shù)冪次方。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的信道估計發(fā)射裝置，其特征在于，對于采用NT個發(fā)射天線的系統(tǒng)，導(dǎo)頻間隔至少為NT，即每隔NT-1個子載波插入1個導(dǎo)頻值，其余子載波插零。
15.一種信道估計接收方法，包括如下步驟將接收的時域?qū)ьl序列重復(fù)級聯(lián)，構(gòu)成N點的序列；對輸入的序列進行N點的FFT變換，輸出序列為N點的頻域序列；根據(jù)發(fā)射端導(dǎo)頻序列生成裝置中的導(dǎo)頻映射方法，在相應(yīng)的子載波上從N點FFT變換輸出的序列中提取經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號；從提取的經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號中，根據(jù)發(fā)射的導(dǎo)頻信號估計相應(yīng)導(dǎo)頻點的頻率響應(yīng)；從估計的導(dǎo)頻點的信道頻率響應(yīng)，通過插值估計出導(dǎo)頻點之間的其余子載波的信道頻率響應(yīng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的信道估計接收方法，其特征在于，所述的導(dǎo)頻提取方法為導(dǎo)頻點之間的其余子載波的信道頻率響應(yīng)可以直接按照發(fā)射端的導(dǎo)頻間隔D插值。
17.一種信道估計接收方法，包括對輸入的時域?qū)ьl序列進行N′點的FFT變換，輸出序列為N′點的頻域序列；根據(jù)發(fā)射端導(dǎo)頻序列生成裝置中的導(dǎo)頻映射方法，在相應(yīng)的子載波上從N’點FFT變換輸出的序列中提取經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號；從提取的經(jīng)過信道衰落的頻域?qū)ьl信號中，根據(jù)發(fā)射的導(dǎo)頻信號估計相應(yīng)導(dǎo)頻點的頻率響應(yīng)；從估計的導(dǎo)頻點的信道頻率響應(yīng)，通過插值估計出導(dǎo)頻點之間的其余子載波的信道頻率響應(yīng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的信道估計接收方法，其特征在于，所述的頻域?qū)ьl提取方法為導(dǎo)頻點之間的其余子載波的信道頻率響應(yīng)必須按照發(fā)射端的導(dǎo)頻間隔D’的L倍插值，其中L＝N/N′。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的信道估計接收方法，其特征在于，所述的估計相應(yīng)的導(dǎo)頻點的頻率響率的方法為，采用最小二乘估計算法。
全文摘要
本發(fā)明提供一種信道估計發(fā)射裝置，包括頻域?qū)ьl生成裝置、用于生成一個并行頻域?qū)ьl序列；其特征在于，還包括導(dǎo)頻映射裝置、其將頻域?qū)ьl序列等間隔映射到相應(yīng)的子載波上，對沒有導(dǎo)頻映射的子載波傳輸O，這樣輸入并行的頻域?qū)ьl序列變換成相應(yīng)的N點頻域?qū)ьl序列，所述在N點等于數(shù)據(jù)塊長度；N點的IFFT變換裝置、用于對輸入的經(jīng)過映射的N點序列進行N點IFFT變換，生成由多個相同序列的級聯(lián)的時域?qū)ьl序列；導(dǎo)頻序列截短裝置、用于截取IFFT變換后輸出的時域序列，即取該時域序列中多個相同序列中的部分序列。本發(fā)明在保證信道估計性能的條件下，縮短了導(dǎo)頻的長度，減小了導(dǎo)頻的開銷，從而提高了系統(tǒng)的頻譜效率。
文檔編號H04L27/26GK1980114SQ200510110988
公開日2007年6月13日 申請日期2005年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者李明齊, 張小東, 唐琳, 楊秀梅, 卜智勇 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所, 上海無線通信研究中心