信道估计方法及装置、计算机可读存储介质、终端与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种信道估计方法及装置、计算机可读存储介质、终端。

背景技术：

在现代通信系统，尤其是采用正交频分复用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，ofdm)技术作为物理层核心技术的系统中，信道估计是重要的数据处理操作。信道估计具体就是根据接收端数据在一定准则下对发射信号经过信道所产生的影响进行估算的过程。信道估计的本质就是对信道状态信息进行的估计，获得信道的状态信息可以通过两种方式：一种方式是在时域和/或频域内，在数据子载波里插入已知信息(例如导频)，通过信道对已知信息干扰来估计出信道信息，这种方法虽然对系统带宽有一定的损耗，但是可获得到较优性能，已被广泛应用；另一种就是通过大量接收信号的统计信息来进行信道信息的估计，这种方式不需要导频信息。

现有技术中，已有的频域信道估计的方法大致上可以分为下列几类：第一类，变换域方法，这类方法需要将频域转换到时域，常用方式为傅立叶变换；第二类，需要利用或者获得信道统计量，常用方式为最大多径时延扩展，信道时延功率谱，多普勒扩展等；第三类，利用非导频判决反馈修正信道估计；第四类，利用自适应滤波算法进行自适应信道估计；第五类，利用曲线拟合插值进行曲线拟合，常用方式为线性插值，抛物线插值等。

但是，第一类方法需要变换运算，并且变换域处理过程中有可能失真。第二类方法需要利用信道统计量的方法，在某些信道统计量难以获得或者精确计算的场景下使用受限。第三类方法的判决反馈有可能出现判决误差传播的问题。第四类方法需要迭代收敛，并且也依赖于一个较好的初始信道估计作为训练起始状态，对于一些快速时变信道，比如高速铁路场景下，收敛比较困难。第五类方法信道滤波多采用单一的滤波系数，不能匹配实际信道的特性。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是如何提高信道估计的准确性以及适用范围。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种信道估计方法，信道估计方法包括：利用频域上的导频进行初步信道估计，以得到多个初始信道估计值；利用滤波器组对选取的m个初始信道估计值进行滤波处理，以得到多个滤波结果，所述滤波器组包括具有多种通带宽度的多个滤波器，m为所述滤波器组中滤波器的抽头数；在所述多个滤波结果中，选取与所述m个初始信道估计值的误差值最小的滤波结果作为信道估计值。

可选的，所述利用滤波器组对选取的m个初始信道估计值进行滤波处理包括：利用所述多个滤波器分别对所述m个初始信道估计值进行滤波处理，并确定所述多个滤波结果。

可选的，所述多个滤波器中，具有最大通带宽度的滤波器的带宽范围宽度覆盖其他滤波器的带宽范围。

可选的，所述利用滤波器组对选取的m个初始信道估计值进行滤波处理包括：选取具有最大通带宽度的至少一个滤波器对所述m个初始信道估计值进行滤波处理，并计算滤波处理得到的至少一个滤波结果与所述m个初始信道估计值的误差值；进行至少一次迭代滤波，每次迭代滤波中，确定上一次得到的滤波结果中与所述m个初始信道估计值的误差值最小的滤波结果，并在该滤波结果使用的滤波器的带宽范围内，按照通道宽度递减的方式选取滤波器进行滤波处理，并计算滤波处理得到的滤波结果与所述m个初始信道估计值的误差值，直至选取的滤波器的带宽范围内无其他滤波器；确定每次迭代滤波后的滤波结果与所述m个初始信道估计值的误差值最小的滤波结果，作为所述多个滤波结果。

可选的，所述多个滤波器在时域上具有不同的带宽范围和/或通带宽度。

可选的，所述误差值为滤波结果与所述m个初始信道估计值的中位数或均值的差值。

本发明实施例还公开了一种信道估计装置，信道估计装置包括：初始估计模块，适于利用频域上的导频进行初步信道估计，以得到多个初始信道估计值；滤波处理模块，适于利用滤波器组对选取的m个初始信道估计值进行滤波处理，以得到多个滤波结果，所述滤波器组包括具有多种通带宽度的多个滤波器，m为所述滤波器组中滤波器的抽头数；选取模块，适于在所述多个滤波结果中，选取与所述m个初始信道估计值的误差值最小的滤波结果作为信道估计值。

可选的，所述滤波处理模块利用所述多个滤波器分别对所述m个初始信道估计值进行滤波处理，并确定所述多个滤波结果。

可选的，所述多个滤波器中，具有最大通带宽度的滤波器的带宽范围宽度覆盖其他滤波器的带宽范围。

可选的，所述滤波处理模块包括：初始滤波单元，适于选取具有最大通带宽度的至少一个滤波器对所述m个初始信道估计值进行滤波处理，并计算滤波处理得到的至少一个滤波结果与所述m个初始信道估计值的误差值；迭代滤波单元，适于进行至少一次迭代滤波，每次迭代滤波中，确定上一次得到的滤波结果中与所述m个初始信道估计值的误差值最小的滤波结果，并在该滤波结果使用的滤波器的带宽范围内，按照通道宽度递减的方式选取滤波器进行滤波处理，并计算滤波处理得到的滤波结果与所述m个初始信道估计值的误差值，直至选取的滤波器的带宽范围内无其他滤波器；滤波结果确定单元，适于确定每次迭代滤波后的滤波结果与所述m个初始信道估计值的误差值最小的滤波结果，作为所述多个滤波结果。

可选的，所述多个滤波器在时域上具有不同的带宽范围和/或通带宽度。

可选的，所述误差值为滤波结果与所述m个初始信道估计值的中位数或均值的差值。

本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行所述信道估计方法的步骤。

本发明实施例还公开了一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行所述信道估计方法的步骤。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

本发明技术方案利用频域上的导频进行初步信道估计，以得到多个初始信道估计值；利用滤波器组对选取的m个初始信道估计值进行滤波处理，以得到多个滤波结果，所述滤波器组包括具有多种通带宽度的多个滤波器，m为所述滤波器组中滤波器的抽头数；在所述多个滤波结果中，选取与所述m个初始信道估计值的误差值最小的滤波结果作为信道估计值。本发明技术方案利用具有多种通带宽度的多个滤波器形成的滤波器组对初始信道估计值进行滤波处理，具有不同通带宽度的滤波器具有不同的滤波性能，故可以在多个滤波结果中选取得到最优的滤波结果作为信道估计值，从而实现了对初始信道估计值的更好的滤波处理，进而提高信道估计的准确性；此外，本发明技术方案执行简单，因而适用范围更广。

进一步，所述利用滤波器组对选取的m个初始信道估计值进行滤波处理包括：选取具有最大通带宽度的至少一个滤波器对所述m个初始信道估计值进行滤波处理，并计算滤波处理得到的至少一个滤波结果与所述m个初始信道估计值的误差值；进行至少一次迭代滤波，每次迭代滤波中，确定上一次得到的滤波结果中与所述m个初始信道估计值的误差值最小的滤波结果，并在该滤波结果使用的滤波器的带宽范围内，按照通道宽度递减的方式选取滤波器进行滤波处理，并计算滤波处理得到的滤波结果与所述m个初始信道估计值的误差值，直至选取的滤波器的带宽范围内无其他滤波器；确定每次迭代滤波后的滤波结果与所述m个初始信道估计值的误差值最小的滤波结果，作为所述多个滤波结果。相对于使用多个滤波器逐个滤波的方式，本发明技术方案通过确定上一次得到的滤波结果中与所述m个初始信道估计值的误差值最小的滤波结果，并在该滤波结果使用的滤波器的带宽范围内进行迭代滤波，可以在保证滤波准确性的基础上，减少了滤波时间，提高了滤波速度。

附图说明

图1是本发明实施例一种信道估计方法的流程图；

图2是本发明实施例一种滤波器组的结构示意图；

图3是图1中步骤s102的具体实施的流程图；

图4是本发明实施例一种信道估计装置的结构示意图。

具体实施方式

如背景技术中所述，现有技术中第一类方法需要变换运算，并且变换域处理过程中有可能失真。第二类方法需要利用信道统计量的方法，在某些信道统计量难以获得或者精确计算的场景下使用受限。第三类方法的判决反馈有可能出现判决误差传播的问题。第四类方法需要迭代收敛，并且也依赖于一个较好的初始信道估计作为训练起始状态，对于一些快速时变信道，比如高速铁路场景下，收敛比较困难。第五类方法信道滤波多采用单一的滤波系数，不能匹配实际信道的特性。

本发明技术方案利用具有多种通带宽度的多个滤波器形成的滤波器组对初始信道估计值进行滤波处理，具有不同通带宽度的滤波器具有不同的滤波性能，故可以在多个滤波结果中选取得到最优的滤波结果作为信道估计值，从而实现了对初始信道估计值的更好的滤波处理，进而提高信道估计的准确性；此外，本发明技术方案执行简单，因而适用范围更广。

相对于现有技术中第一类方法，本发明技术方案不需要任何变换运算，因而也就彻底避免了变换域处理中可能带来的失真。相对于现有技术中第二类方法，在某些信道统计量难以获得或者精确计算的场景下，本发明技术方案仍然可以使用，因此适用范围更加广泛。相对于现有技术中第三类方法，本发明技术方案不会利用未知的非导频，只会用已知的导频，因此彻底避免了判决误差传播问题，鲁棒性高。相对于现有技术中第四类方法，本发明技术方案不使用自适应方法，没有收敛性问题，因此可以在高速铁路这类快速时变信道的场景下使用，适用面更广，鲁棒性高。相对于现有技术中第五类方法，本发明技术方案不采用单一的滤波系数，而是采用多种通带宽度的多个滤波器，因此能够匹配实际的信道状况。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1是本发明实施例一种信道估计方法的流程图。

图1所示的信道估计方法可以用于接收机侧，更具体而言，可以用于发射机和接收机形成的通讯链路中的接收机一侧。图1所示的信道估计方法可以包括以下步骤：

步骤s101：利用频域上的导频进行初步信道估计，以得到多个初始信道估计值；

步骤s102：利用滤波器组对选取的m个初始信道估计值进行滤波处理，以得到多个滤波结果，所述滤波器组包括具有多种通带宽度的多个滤波器，m为所述滤波器组中滤波器的抽头数；

步骤s103：在所述多个滤波结果中，选取与所述m个初始信道估计值的误差值最小的滤波结果作为信道估计值。

具体实施中，经过步骤s101，可以在频域上对信道进行初始估计，得到多个初始信道估计值。具体而言，多个初始信道估计值可以是利用已知导频得到的。更具体地，多个初始信道估计值可以是利用发射信号中携带的导频符号完成的。本领域技术人员应当理解的是，初始信道估计可以采用任意可实施的现有技术来实现，本发明实施例对此不做限制。

经过步骤s101后得到的多个初始信道估计值中包含噪声，为了去除噪声，需要对其进行滤波处理。故需要执行步骤s102来进行平滑滤波，以获得较为精确的信道估计值。

具体实施中，在步骤s102中，利用滤波器组对选取的m个初始信道估计值进行滤波处理，以得到多个滤波结果。具体而言，经过步骤s101后得到的初始信道数量通常很大，之所以选取m个初始信道估计值，是为了与滤波器中的抽头数m相匹配。其中，滤波器的抽头数m是预先设定的。更具体地，滤波器的每一抽头对应一个滤波系数，m个抽头对应m个滤波系数，则滤波器对m个初始信道估计值进行滤波处理的过程可以包括：利用m个滤波系数分别与m个初始信道估计值相乘求和。

需要说明的是，在设计滤波器时，抽头数m越大，滤波器性能越好，但也更复杂，因此抽头数m可以在实现复杂度和滤波器性能之间进行折中选取。滤波器的抽头数m也可以根据实际的应用环境进行适应性的修改和配置，本发明实施例对此不做限制。

进一步而言，滤波器组包括具有多种通带宽度的多个滤波器。由于具有不同通带宽度的滤波器具有不同的滤波性能，因此多个滤波器对m个初始信道估计值进行滤波后可以得到多个不同的滤波结果。则在步骤s103中，利用滤波结果与所述m个初始信道估计值的误差值来选取最优滤波结果，也即误差值最小的滤波结果，以作为最终的信道估计值。

本实施例中，信道估计是在频域上完成的，因而滤波器的通带宽度是指时域上的宽度。多种通带宽度的具体宽度值可以根据实际的应用环境进行适应性的配置。

本发明实施例利用具有多种通带宽度的多个滤波器形成的滤波器组对初始信道估计值进行滤波处理，具有不同通带宽度的滤波器具有不同的滤波性能，故可以在多个滤波结果中选取得到最优的滤波结果作为信道估计值，从而实现了对初始信道估计值的更好的滤波处理，进而提高信道估计的准确性；此外，本发明技术方案执行简单，因而适用范围更广。

优选地，步骤s102可以包括以下步骤：利用所述多个滤波器分别对所述m个初始信道估计值进行滤波处理，并确定所述多个滤波结果。

本实施例中，利用滤波器组中的多个滤波器逐个对m个初始信道估计值进行滤波处理，每个滤波器滤波后均可以得到一个滤波结果。信道估计值则是从多个滤波器滤波得到的多个滤波结果中进行选取的。

优选地，所述多个滤波器中，具有最大通带宽度的滤波器的带宽范围宽度覆盖其他滤波器的带宽范围。

具体实施中，每一个滤波器的作用在时域上表现为只保留落在该滤波器覆盖的带宽范围内的信号，而对落在该滤波器覆盖的带宽范围之外的信号具有滤除作用，可以用于过滤噪声。

具体实施中，具有最大通带宽度的滤波器可以是一个，也可以是多个。具有最大通带宽度的滤波器覆盖所有带宽范围，具有其他通带宽度的其他滤波器的带宽范围落在该带宽范围内。

进一步而言，所述多个滤波器在时域上具有不同的带宽范围和/或通带宽度。也就是说，所述滤波器组中的每一滤波器对应一种通带宽度；滤波器的带宽范围可以表示其在时域上的位置。更具体而言，通带宽度指的是滤波器的通带的宽度，例如在时域上覆盖的宽度；通带范围指的是滤波器的通带占据的位置范围，例如在时域上占据的位置范围。

具体可参照图2，图2是本发明实施例一种滤波器组的结构示意图。

本实施例中，滤波器组包括具有4种通带宽度的多个滤波器，滤波器组所覆盖的带宽范围总计为4个时域分段。其中，每一时域分段可以表示具有设定时长的时间段，设定时长的具体数值可以根据实际的应用环境进行设置。本领域技术人员可以理解的是，时域分段的数目越大，滤波器组的滤波性能越好，但也就更复杂，因此时域分段的数目可以在滤波器组的实现复杂度和性能之间进行折中选取。

如图2所示，本实施例中，滤波器组包括10个滤波器，其中，通带宽度w为1的滤波器有4个；通带宽度w为2的滤波器有3个；通带宽度w为3的滤波器有2个；通带宽度w为4的滤波器有1个。通带宽度w可以表示占有的时域分段的数目，例如，通带宽度w为1的滤波器占有一个时域分段；通带宽度w为2的滤波器占有两个时域分段；通带宽度w为3的滤波器占有三个时域分段；通带宽度w为4的滤波器占有四个时域分段。

继续参照图2，最大通带宽度为4，通带宽度为4的滤波器的带宽范围为(0,4)。通带宽度为3的滤波器的带宽范围分别为(0,3)和(1,4)；通带宽度为2的滤波器的带宽范围分别为(0,2)、(1,3)和(2,4)；通带宽度为1的滤波器的带宽范围分别为(0,1)、(1,2)、(2,3)和(3,4)。其中，在通带宽度为4的滤波器的带宽范围(0,4)内，覆盖其他滤波器的带宽范围。

进一步地，请参照图3，步骤s102可以包括以下步骤：

步骤s1021：选取具有最大通带宽度的至少一个滤波器对所述m个初始信道估计值进行滤波处理，并计算滤波处理得到的至少一个滤波结果与所述m个初始信道估计值的误差值；

步骤s1022：进行至少一次迭代滤波，每次迭代滤波中，确定上一次得到的滤波结果中与所述m个初始信道估计值的误差值最小的滤波结果，并在该滤波结果使用的滤波器的带宽范围内，按照通道宽度递减的方式选取滤波器进行滤波处理，并计算滤波处理得到的滤波结果与所述m个初始信道估计值的误差值，直至选取的滤波器的带宽范围内无其他滤波器；

步骤s1023：确定每次迭代滤波后的滤波结果与所述m个初始信道估计值的误差值最小的滤波结果，作为所述多个滤波结果。

如果滤波器组包括的滤波器的数目较大，则在逐个利用滤波器对初始信道估计值进行滤波时，将会导致计算量增大，滤波时间加长，滤波效率降低，进而影响信道估计性能。由于具有最大通带宽度的滤波器的带宽范围宽度覆盖其他滤波器的带宽范围，而且，具有较小带宽的最优滤波器是具有较大带宽的最优滤波器的子集，因此确定出具有较大通带宽度的滤波器中的最优滤波器后，可以在该最优滤波器的带宽范围内确定具有较小通带宽度的滤波器中的最优滤波器，从而减小滤波时的计算量，减小滤波时间，提高信道估计性能。

下面结合图2和图3对上述步骤进行详细说明。

首先在步骤s1021中，选取具有最大通带宽度(也即通带宽度w为4)的滤波器，仅有一个滤波器，则利用其对m个初始信道估计值进行滤波处理，并计算滤波结果与m个初始信道估计值的误差值。

然后在步骤s1022中，进行至少一次迭代滤波。第一次迭代时，确定具有最大通带宽度的滤波器的带宽范围(0,4)；在带宽范围(0,4)内，确定通带宽度w为3的滤波器有两个，并利用该两个滤波器对m个初始信道估计值进行滤波处理，并计算两个滤波结果与m个初始信道估计值的两个误差值。第二次迭代时，选取第一次迭代得到的两个误差值中最小的误差值对应的滤波器的带宽范围，例如带宽范围(0,3)，在带宽范围(0,3)内，确定通带宽度w为2的滤波器有两个，并利用该两个滤波器对m个初始信道估计值进行滤波处理，并计算两个滤波结果与m个初始信道估计值的两个误差值。第三次迭代时，选取第二次迭代得到的两个误差值中最小的误差值对应的滤波器的带宽范围，例如带宽范围(0,2)，在带宽范围(0,2)内，确定通带宽度w为2的滤波器有两个，并利用该两个滤波器对m个初始信道估计值进行滤波处理，并计算两个滤波结果与m个初始信道估计值的两个误差值。

最后在步骤s1023中，确定每次迭代滤波后的滤波结果与所述m个初始信道估计值的误差值最小的滤波结果。其中，第一次迭代滤波后，误差值最小的滤波结果为带宽范围(0,3)且通带宽度为3的滤波器(如图2中隐形部分a所示的滤波器)的滤波结果。第二次迭代滤波后，误差值最小的滤波结果为带宽范围(0,2)且通带宽度为2的滤波器(如图2中隐形部分b所示的滤波器)的滤波结果。第三次迭代滤波后，误差值最小的滤波结果为带宽范围(1,2)且通带宽度为1的滤波器(如图2中隐形部分c所示的滤波器)的滤波结果。

本领域技术人员应当理解的是，具有最大通带宽度的滤波器有多个时，则计算滤波得到的多个滤波结果与所述m个初始信道估计值的多个误差值。则在第一次迭代滤波时，选取多个误差值中最小的误差值对应的滤波器的带宽范围。

优选地，所述误差值为滤波结果与所述m个初始信道估计值的中位数或均值的差值。

具体实施中，m个初始信道估计值可以表示为hp(1),hp(2),…,hp(m/2),…,hp(m)。滤波器的m个系数分别表示为c(1),c(2),…,hp(m)。利用滤波器i对m个初始信道估计值进行滤波后的滤波结果为havg(i)＝hp(1)╳c(1)+hp(2)╳c(2)+…+hp(m)╳c(m)。则误差值err(i)＝abs(havg(i)-hp(m/2))。或者，也可以采用以下方式计算误差值：err(i)＝abs(havg(i)-(hp(1)+hp(2)+…+hp(m))/m)。

进而，信道估计值ce(m/2)＝argminerr{havg(i)},也即信道估计值为使得误差值err(i)最小的信道滤波结果havg(i)。

图4是本发明实施例一种信道估计装置的结构示意图。

图4所示信道估计装置40可以用于接收机侧。图4所示信道估计装置40可以包括初始估计模块401、初始估计模块402和选取模块403。

其中，初始估计模块401适于利用频域上的导频进行初步信道估计，以得到多个初始信道估计值。

滤波处理模块402适于利用滤波器组对选取的m个初始信道估计值进行滤波处理，以得到多个滤波结果，所述滤波器组包括具有多种通带宽度的多个滤波器，m为所述滤波器组中滤波器的抽头数。

选取模块403适于在所述多个滤波结果中，选取与所述m个初始信道估计值的误差值最小的滤波结果作为信道估计值。

本发明实施例利用具有多种通带宽度的多个滤波器形成的滤波器组对初始信道估计值进行滤波处理，具有不同通带宽度的滤波器具有不同的滤波性能，故可以在多个滤波结果中选取得到最优的滤波结果作为信道估计值，从而实现了对初始信道估计值的更好的滤波处理，进而提高信道估计的准确性；此外，本发明技术方案执行简单，因而适用范围更广。

优选地，滤波处理模块402利用所述多个滤波器分别对所述m个初始信道估计值进行滤波处理，并确定所述多个滤波结果。

优选地，所述多个滤波器中，具有最大通带宽度的滤波器的带宽范围宽度覆盖其他滤波器的带宽范围。

进一步地，滤波处理模块402可以包括初始滤波单元4021、迭代滤波单元4022和滤波结果确定单元4023。

其中，初始滤波单元4021适于选取具有最大通带宽度的至少一个滤波器对所述m个初始信道估计值进行滤波处理，并计算滤波处理得到的至少一个滤波结果与所述m个初始信道估计值的误差值；迭代滤波单元4022适于进行至少一次迭代滤波，每次迭代滤波中，确定上一次得到的滤波结果中与所述m个初始信道估计值的误差值最小的滤波结果，并在该滤波结果使用的滤波器的带宽范围内，按照通道宽度递减的方式选取滤波器进行滤波处理，并计算滤波处理得到的滤波结果与所述m个初始信道估计值的误差值，直至选取的滤波器的带宽范围内无其他滤波器；滤波结果确定单元4023适于确定每次迭代滤波后的滤波结果与所述m个初始信道估计值的误差值最小的滤波结果，作为所述多个滤波结果。

优选地，所述多个滤波器在时域上具有不同的带宽范围和/或通带宽度。

优选地，所述误差值为滤波结果与所述m个初始信道估计值的中位数或均值的差值。

关于所述信道估计装置40的工作原理、工作方式的更多内容，可以参照对图1至图3所示实施例的相关描述，这里不再赘述。

本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时可以执行图1或图3中所示的信道估计方法的步骤。所述存储介质可以包括rom、ram、磁盘或光盘等。

本发明实施例还公开了一种终端，所述终端可以包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令。所述处理器运行所述计算机指令时可以执行图1或图3中所示的信道估计方法的步骤。所述用户设备包括但不限于手机、计算机、平板电脑等终端设备。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。