專利名稱：增強(qiáng)的適合lte系統(tǒng)上行的信道估計(jì)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到無線通信系統(tǒng)，更具體地，涉及針對(duì)LTE系統(tǒng)上行增強(qiáng)的信道估計(jì)方法及裝置。
背景技術(shù)：
LTE (Long Term Evolution,長期演進(jìn))項(xiàng)目是3G的演進(jìn),始于2004年3GPP的多倫多會(huì)議。LTE并非人們普遍誤解的4G技術(shù)，而是3G與4G技術(shù)之間的一個(gè)過渡，是3. 9G 的全球標(biāo)準(zhǔn)，它改進(jìn)并增強(qiáng)了 3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MMO作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行326Mbit/s與上行86Mbit/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。隨著第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)，LTE已經(jīng)逐漸成為移動(dòng)通信業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。信道估計(jì)是無線通信中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，只有對(duì)無線信道進(jìn)行準(zhǔn)確的信道估計(jì)，接收機(jī)才能較準(zhǔn)確的完成接收。傳統(tǒng)的DFT (離散傅立葉變換)信道估計(jì)方法可分為如下幾個(gè)步驟首先，接收上行導(dǎo)頻子載波上的信道信息，獲取上行導(dǎo)頻子載波位置的頻域響應(yīng)；其次，經(jīng)過反離散傅里葉變換將上述的導(dǎo)頻子載波處的頻域響應(yīng)變換到時(shí)域；然后根據(jù)信道最大的有效徑長度Ltap，在時(shí)域?yàn)V波，有效徑長度以外的系數(shù)全部置零；最后將上述的時(shí)域信道系數(shù)經(jīng)過離散傅里葉變換到頻域，得到信道估計(jì)值。在實(shí)際的傳輸系統(tǒng)中常常為了避免在接收端由于頻譜混疊為引入虛擬子載波。但是虛擬子載波會(huì)再進(jìn)過離散傅里葉變換過程中給DFT信道估計(jì)引入能量泄露的問題。此外，在時(shí)頻濾波過程中由于信道有效徑長度的選取，直接影響濾噪的效果，導(dǎo)致信道估計(jì)性能降低。當(dāng)信道有效徑長度過大，造成噪聲消除的不徹底；當(dāng)信道有效徑長度過小，有一部分信道系數(shù)被認(rèn)為是噪聲濾掉，造成信道能量降低，信息丟失。并且，在時(shí)域?yàn)V噪過程中，認(rèn)為集中在時(shí)域系數(shù)靠前的樣點(diǎn)為信道有效徑，有效徑內(nèi)的噪聲是沒有濾掉的，類似于在頻域加矩形窗。在變換到時(shí)域時(shí)，由于截?cái)鄬?dǎo)致處于有效徑邊緣的信道系數(shù)散布到整個(gè)頻帶上，對(duì)噪聲估計(jì)產(chǎn)生一定的影響。當(dāng)信噪比較低時(shí)，這個(gè)影響可以忽略；當(dāng)信噪比較高時(shí)，一部分不可忽略的信道能量散布在噪聲區(qū)域，所計(jì)算出的噪聲有一定的偏差。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中信道估計(jì)不精確的問題，本發(fā)明提出了一種增強(qiáng)的適合LTE 系統(tǒng)的信道估計(jì)方法，能有效提高噪聲估計(jì)精度和信道估計(jì)的準(zhǔn)確性，減小接收機(jī)的誤碼率。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種增強(qiáng)的適合LTE系統(tǒng)上行的信道估計(jì)方法，包括步驟步驟1，提取上行導(dǎo)頻子載波上的信息，計(jì)算上行導(dǎo)頻子載波處的頻域信道系數(shù)；
步驟2，根據(jù)步驟I所得頻域信道系數(shù)的子載波的長度，得到對(duì)應(yīng)的虛擬子載波數(shù)；步驟3，在頻域按照步驟2所得虛擬子載波數(shù)擴(kuò)展信道系數(shù)，并將擴(kuò)展后所得虛擬信道系數(shù)加窗處理，然后做反離散傅里葉變換到時(shí)域；步驟4，進(jìn)行第一次濾波，濾掉有效徑之外的噪音，得到第一次濾波后的時(shí)域信道系數(shù)；步驟5，在時(shí)域加窗，通過對(duì)步驟4過濾的噪聲估計(jì)獲得閾值；步驟6，進(jìn)行第二次濾波，包括根據(jù)步驟5所得閾值，對(duì)步驟4所得第一次濾波后的時(shí)域信道系數(shù)濾掉有效徑內(nèi)的噪聲，得到第二次濾波后的時(shí)域信道系數(shù)；步驟7，將步驟6所得第二次濾波后的時(shí)域信道系數(shù)變換到頻域，解窗得到信道的頻域估計(jì)值。而且，步驟3中，根據(jù)虛擬子載波數(shù)Vs。在信道系數(shù)兩端添加虛擬子載波，包括將頻域CFR左邊的個(gè)系數(shù)添加到后端，將頻域CFR右邊的個(gè)系數(shù)添加到前端；并對(duì)兩端添加的虛擬子載波處加窗抑制能量泄露，擴(kuò)展后所得虛擬信道系數(shù)加窗后的長度滿足2、
3、5的指數(shù)次方。而且，步驟5在時(shí)域加窗時(shí)，采用海明窗或漢寧窗或布萊克曼窗。而且，步驟4中，根據(jù)最大的能量出信道抽頭系數(shù)的位置作為
信道的時(shí)偏點(diǎn)數(shù)I，加窗的位置在時(shí)偏點(diǎn)數(shù)I上做偏移，時(shí)域噪聲部分為((Msc;-Vsc)/2+I， (Msc;-Vsc;)/2-I)，其中Msc為分配給用戶的子載波數(shù)，Vs。為虛擬子載波數(shù)，^ 是第一次濾波前的時(shí)域信道系數(shù)，是頻域信道系數(shù)的反傅里葉變換。而且，所述閾值按下式選取λ =其中，λ表示閾值，并且λ彡0，k值范圍為(I. 5，2. 5)，么表示噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差。本發(fā)明還相應(yīng)提供了一種增強(qiáng)的適合LTE系統(tǒng)的信道估計(jì)裝置，包括頻域信道系數(shù)獲取模塊、虛擬子載波數(shù)獲取模塊、擴(kuò)展加窗模塊、第一濾波模塊、噪聲估計(jì)模塊、第二濾波模塊和變換解窗模塊；頻域信道系數(shù)獲取模塊，用于提取上行導(dǎo)頻子載波上的信息，計(jì)算上行導(dǎo)頻子載波處的頻域信道系數(shù)并輸入虛擬子載波數(shù)獲取模塊；虛擬子載波數(shù)獲取模塊，用于根據(jù)頻域信道系數(shù)的子載波的長度，得到對(duì)應(yīng)的虛擬子載波數(shù)并輸入擴(kuò)展加窗模塊；擴(kuò)展加窗模塊，用于在頻域按照虛擬子載波數(shù)擴(kuò)展信道系數(shù)，并將擴(kuò)展后所得虛擬信道系數(shù)加窗處理，然后做反離散傅里葉變換到時(shí)域并輸入到第一濾波模塊；第一濾波模塊，進(jìn)行第一次濾波，濾掉有效徑之外的噪音，得到第一次濾波后的時(shí)域信道系數(shù)并輸入第二濾波模塊，過濾的噪聲輸入噪聲估計(jì)模塊；噪聲估計(jì)模塊，用于在時(shí)域加窗，通過對(duì)第一濾波模塊過濾的噪聲估計(jì)獲得閾值并輸入第二濾波模塊；第二濾波模塊，用于進(jìn)行第二次濾波，包括根據(jù)噪聲估計(jì)模塊所得閾值，對(duì)第一次濾波后的時(shí)域信道系數(shù)濾掉有效徑內(nèi)的噪聲，得到第二次濾波后的時(shí)域信道系數(shù)并輸入變換解窗模塊；變換解窗模塊，用于將第二次濾波后的時(shí)域信道系數(shù)變換到頻域，解窗得到信道的頻域估計(jì)值。由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見，在接收端接收到上行參考信號(hào)之后，根據(jù)獲得頻域帶噪的信道系數(shù)，繼而計(jì)算虛擬子載波數(shù)，通過邊緣值重復(fù)的方法對(duì)頻域帶噪信道系數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展，得到擴(kuò)展之后的信道系數(shù)，然后通過加窗抑制能量泄露，經(jīng)過IDFT得到時(shí)域的信道系數(shù)。通過噪聲估計(jì)獲取閾值用于濾噪，通過第一和第二步的濾噪，然后通過離散傅里葉變換DFT變換到頻域信道系數(shù)，最后解窗得到頻域的信道估計(jì)值。應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案估計(jì)信道系數(shù)，可以有效的消除在無線傳輸中的噪聲干擾，尤其是提高了在高SNR下對(duì)噪聲估計(jì)精確性；并且通過兩步濾噪提高了信道估計(jì)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，由于本發(fā)明技術(shù)方案中獲得虛擬信道系的方法非常簡單，因此可提高硬件處理效率，適合應(yīng)用于LTE系統(tǒng)中。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中擴(kuò)展后的信道系數(shù)頻譜圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式在如下本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)實(shí)施例提供了一種增強(qiáng)的適合LTE系統(tǒng)上行的信道估計(jì)方法，一個(gè)實(shí)施例提供了一種增強(qiáng)的適合LTE系統(tǒng)上行的信道估計(jì)裝置。本方法實(shí)施例對(duì)信道系數(shù)估計(jì)時(shí)主要涉及頻譜的擴(kuò)展、加窗解窗、第一步濾噪和第二步濾噪。為了是本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，并使本發(fā)明實(shí)施例的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯和易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中技術(shù)方案作進(jìn)一步更加詳細(xì)的說明。參見圖1，實(shí)施例配置為上行20MHz的系統(tǒng)帶寬，分配給單用戶的資源為10RB(即 10個(gè)資源塊)，詳細(xì)的信道估計(jì)步驟如下步驟1，提取上行導(dǎo)頻子載波上的信息，計(jì)算上行導(dǎo)頻子載波處的頻域信道系數(shù)， 可記為。實(shí)施例在接收到上行數(shù)據(jù)根據(jù)解映射得到導(dǎo)頻信號(hào)，作為上行參考信號(hào)；并上行參考信號(hào)與本地產(chǎn)生的本地參考信號(hào)做共軛相乘操作，得到帶噪的頻域信道系數(shù)，定義為 Hlsm，其中k = O. I. 2. . Msc-I (Ms。為分配給用戶的子載波數(shù))，在本實(shí)施例中，Ms。= 10X12 =120。根據(jù)3GPP 36. 211協(xié)議，上行參考信號(hào)是一組ZC序列(自相關(guān)強(qiáng)的序列)，因此通過接收到的參考信號(hào)與本地產(chǎn)生的參考信號(hào)共軛相乘就能獲得帶噪的頻域信道系數(shù)。步驟2，根據(jù)步驟I所得頻域信道系數(shù)的子載波的長度，得到對(duì)應(yīng)的虛擬子載波數(shù)，記為VscO按照LTE協(xié)議規(guī)定的上行資源分配RB大小需要滿足一定的要求，即本次分配RB 的大小#==2 _3&α、β和Υ均為非負(fù)的整數(shù)。對(duì)應(yīng)20MHz的系統(tǒng)帶寬下，滿足所述條件的RB分配集合只有34個(gè)元素，即只能有34種上行RB資源分配。為此在補(bǔ)上虛擬子載波后的頻域子載波數(shù)目要滿足下一個(gè)RB大小的子載波長度。假設(shè)所需的虛擬子載波數(shù)為Vs。，根據(jù)所述方法有L =#f X f -iC為每個(gè)RB上的子載波個(gè)數(shù)，Λ=為本次分配RB的大小，f為下一個(gè)分配RB的大小。可以預(yù)先建立一個(gè)本RB數(shù)下的子載波和下一個(gè)RB數(shù)下的子載波關(guān)聯(lián)的表，通過查表能夠獲得虛擬子載波數(shù)Vs。。本實(shí)施例中擴(kuò)展之后的頻譜長度為12X12 = 144，虛擬子載波數(shù)為144-120 = 24。步驟3，在頻域按照步驟2所得虛擬子載波數(shù)擴(kuò)展信道系數(shù)，并將擴(kuò)展后所得虛擬信道系數(shù)加窗處理，然后做反離散傅里葉變換到時(shí)域。在所述方法中計(jì)算出虛擬子載波數(shù)之后，需要得到該部分的信道系數(shù)，本實(shí)施例中采用邊緣值復(fù)制的方法，參見圖2。圖中CFR表示原信道系數(shù)，將頻域帶噪的信道系數(shù)前后兩端分別復(fù)制長度為Vsc;/2，前端的復(fù)制信道系數(shù)添加到原信道系數(shù)的尾部，后端的復(fù)制信道系數(shù)添加到原信道系數(shù)的前端，并在所添加虛擬子載波處加窗，可選取對(duì)旁瓣抑制較好的窗函數(shù)，如圖2中箭頭所示兩端所采用的余弦窗。在擴(kuò)展虛擬信道系數(shù)之后做反離散傅里葉變換到時(shí)域。本實(shí)施例中IDFT長度為 144。步驟4，進(jìn)行第一次濾波，濾掉有效徑之外的噪音，得到第一次濾波后的時(shí)域信道系數(shù)。本發(fā)明進(jìn)一步提出信道的有效徑長度為頻域子載波長度的一半M/2，即選取最大有效
徑是總的采樣點(diǎn)的一半。從最大的能量maX〔|afc(< )|2>戈出信道抽頭系數(shù)的位置作為信道
的時(shí)偏點(diǎn)數(shù)I，加窗的位置在I上做偏移，時(shí)域噪聲部分為((Msc-Vsc) /2+1，(Msc-Vsc) /2-1)。表示第一次濾波前的時(shí)域信道系數(shù)，片 的反傅里葉變換。理想情況下，信道的峰值應(yīng)該在時(shí)域采樣點(diǎn)的第一個(gè)點(diǎn)的位置，其他采樣點(diǎn)上全是噪聲。但是實(shí)際信道中，信號(hào)的峰值可能會(huì)提前或者延遲。因此確定有效徑的長度直接影響著信道估計(jì)的準(zhǔn)確性。實(shí)施例計(jì)算峰值位置得到時(shí)偏點(diǎn)數(shù)I :I - index(meix(abs(hLS η)))其中Λ,表示反離散傅里葉變換。其中，abs(.)表示求模、 max (.)表示求最大值、index (.)表示求最大值的索引。取信道的有效徑長度為頻域子載波長度的一半M/2，其中η為時(shí)域采樣點(diǎn)數(shù)。將非有效徑置為零濾掉噪聲。具體的第一步濾波過程用公式表示為
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)的適合LTE系統(tǒng)上行的信道估計(jì)方法，其特征在于，包括步驟步驟1，提取上行導(dǎo)頻子載波上的信息，計(jì)算上行導(dǎo)頻子載波處的頻域信道系數(shù)；步驟2，根據(jù)步驟I所得頻域信道系數(shù)的子載波的長度，得到對(duì)應(yīng)的虛擬子載波數(shù)； 步驟3，在頻域按照步驟2所得虛擬子載波數(shù)擴(kuò)展信道系數(shù)，并將擴(kuò)展后所得虛擬信道系數(shù)加窗處理，然后做反離散傅里葉變換到時(shí)域；步驟4，進(jìn)行第一次濾波，濾掉有效徑之外的噪音，得到第一次濾波后的時(shí)域信道系數(shù)；步驟5，在時(shí)域加窗，通過對(duì)步驟4過濾的噪聲估計(jì)獲得閾值；步驟6，進(jìn)行第二次濾波，包括根據(jù)步驟5所得閾值，對(duì)步驟4所得第一次濾波后的時(shí)域信道系數(shù)濾掉有效徑內(nèi)的噪聲，得到第二次濾波后的時(shí)域信道系數(shù)；步驟7，將步驟6所得第二次濾波后的時(shí)域信道系數(shù)變換到頻域，解窗得到信道的頻域估計(jì)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述增強(qiáng)的適合LTE系統(tǒng)上行的信道估計(jì)方法，其特征在于步驟 3中，根據(jù)虛擬子載波數(shù)Vs。在信道系數(shù)兩端添加虛擬子載波，包括將頻域CFR左邊的\J2 個(gè)系數(shù)添加到后端，將頻域CFR右邊的個(gè)系數(shù)添加到前端；并對(duì)兩端添加的虛擬子載波處加窗抑制能量泄露，擴(kuò)展后所得虛擬信道系數(shù)加窗后的長度滿足2、3、5的指數(shù)次方。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述增強(qiáng)的適合LTE系統(tǒng)上行的信道估計(jì)方法，其特征在于步驟5 在時(shí)域加窗時(shí)，采用海明窗或漢寧窗或布萊克曼窗。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述增強(qiáng)的適合LTE系統(tǒng)上行的信道估計(jì)方法，其特征在于步驟4中，根據(jù)最大的能量maX〔|afc(< )|2>戈出信道抽頭系數(shù)的位置作為信道的時(shí)偏點(diǎn)數(shù)I，加窗的位置在時(shí)偏點(diǎn)數(shù)I上做偏移，時(shí)域噪聲部分為((Mse-VJ/2+1，(Mse-VJ/2-1)，其中Msc為分配給用戶的子載波數(shù)，Vsc為虛擬子載波數(shù)，^ 是第一次濾波前的時(shí)域信道系數(shù)，是頻域信道系數(shù)片 的反傅里葉變換。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述增強(qiáng)的適合LTE系統(tǒng)上行的信道估計(jì)方法，其特征在于所述閾值按下式選取λ=k.^σ2n其中，λ表示閾值，并且λ≥0，k值范圍為(I. 5，2. 5)，么表示噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差。
6.一種增強(qiáng)的適合LTE系統(tǒng)的信道估計(jì)裝置，其特征在于包括頻域信道系數(shù)獲取模塊、虛擬子載波數(shù)獲取模塊、擴(kuò)展加窗模塊、第一濾波模塊、噪聲估計(jì)模塊、第二濾波模塊和變換解窗模塊；頻域信道系數(shù)獲取模塊，用于提取上行導(dǎo)頻子載波上的信息，計(jì)算上行導(dǎo)頻子載波處的頻域信道系數(shù)并輸入虛擬子載波數(shù)獲取模塊；虛擬子載波數(shù)獲取模塊，用于根據(jù)頻域信道系數(shù)的子載波的長度，得到對(duì)應(yīng)的虛擬子載波數(shù)并輸入擴(kuò)展加窗模塊；擴(kuò)展加窗模塊，用于在頻域按照虛擬子載波數(shù)擴(kuò)展信道系數(shù)，并將擴(kuò)展后所得虛擬信道系數(shù)加窗處理，然后做反離散傅里葉變換到時(shí)域并輸入到第一濾波模塊；第一濾波模塊，進(jìn)行第一次濾波，濾掉有效徑之外的噪音，得到第一次濾波后的時(shí)域信道系數(shù)并輸入第二濾波模塊，過濾的噪聲輸入噪聲估計(jì)模塊；噪聲估計(jì)模塊，用于在時(shí)域加窗，通過對(duì)第一濾波模塊過濾的噪聲估計(jì)獲得閾值并輸入第二濾波模塊；第二濾波模塊，用于進(jìn)行第二次濾波，包括根據(jù)噪聲估計(jì)模塊所得閾值，對(duì)第一次濾波后的時(shí)域信道系數(shù)濾掉有效徑內(nèi)的噪聲，得到第二次濾波后的時(shí)域信道系數(shù)并輸入變換解窗模塊；變換解窗模塊，用于將第二次濾波后的時(shí)域信道系數(shù)變換到頻域，解窗得到信道的頻域估計(jì)值。
全文摘要
一種增強(qiáng)的適合LTE系統(tǒng)上行的信道估計(jì)方法及裝置，包括提取上行導(dǎo)頻子載波上的信息，計(jì)算上行導(dǎo)頻子載波處的頻域信道系數(shù)；根據(jù)頻域信道系數(shù)的子載波的長度，得到對(duì)應(yīng)的虛擬子載波數(shù)；在頻域按照得虛擬子載波數(shù)擴(kuò)展信道系數(shù)，并加窗處理后變換到時(shí)域；第一次濾波，濾掉最大有效徑之外的噪音；在時(shí)域加窗，通過對(duì)過濾的噪聲估計(jì)獲得閾值；進(jìn)行第二次濾波，包括根據(jù)閾值濾掉有效徑內(nèi)的噪聲，得到第二次濾波后的時(shí)域信道系數(shù)；將第二次濾波后的時(shí)域信道系數(shù)變換到頻域，解窗得到信道的頻域估計(jì)值。由于噪聲估計(jì)和信道的有效徑數(shù)對(duì)信道估計(jì)影響較大，采用上述增強(qiáng)的信道估計(jì)方法可以精確的估計(jì)噪聲和信道的有效徑，提高了信道估計(jì)的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)H04L27/26GK102611656SQ20121007668
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者吳游東, 徐寧, 李琳, 管鮑 申請(qǐng)人:武漢郵電科學(xué)研究院