上行多用户mimo信道估计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及移动通信技术，特别是涉及LTE系统中的一种上行多用户多入多出 (MM0)信道估计方法。
【背景技术】
[0002] 为了解决有限的无线资源与日益增长的海量数据传输的矛盾，无线通信系统必须 有更高的通信容量、更高的频谱效率。MM0技术作为LTE通信系统的核心技术，成为实现利 用有限空间资源来提高频谱效率的必然选择。上行2用户MU-MM0已经是现有LTE公网系 统的必须功能要求之一。为了应对用户需求的可以预见进一步增长，3用户甚至更多用户 的上行MU-MM0可以更多地提升系统容量。虽然MM0技术利用多天线间的无线信道特征 无关性提高了信道容量，但MIM0信号的接收随着同时频码流的增加而更加复杂，导致MM0 处理与LTE系统实时性、低功耗等要求矛盾加剧。信道估计作为信号接收处理至关重要的 一环，其算法性能和复杂度的平衡对信号正确接收和系统实时运行具有重大意义。
[0003] LTE系统上行业务传输都带有Zadoff-Chu序列导频信号，因此接收机信道估计都 使用导频辅助信道估计。常见的信道估计有最小平方（LS)和最小均方误差准则（MMSE)信 道估计，以及时域去噪的LS估计、线性滤波MMSE估计和各种其他的引申扩展。
[0004] LS信道估计基本原理是以接收导频与已知导频之差的平方最小为原则进行信道 估计，即t=agrmin|Y-S11，其中^是载波上的LS信道估计结果，Y是接收到的导频值， S是已知的发送导频值。时域去噪的LS信道估计是将LS信道估计序列结果经过IDFT变换 到时域，对时域数据去噪滤波，再将去噪时域序列经过DFT变换得到频域信道估计结果的 信道估计方法。LS信道估计方法没有利用子载波的信道传输函数的相关性，也没有考虑噪 声影响，对噪声带来的估计误差无法消除；时域去噪LS信道估计及其他演化方法性能比LS 估计稍好，但是由于MIM0场景下IDFT/DFT次数成倍增加，其实现程序较为复杂，另外，也没 有考虑到传递函数各点相关性，信道估计性能还不能满足MU-MIM0应用。
[0005] MMSE信道估计算法理论上要在时域与频域进行二维处理，初步简化后，在频域 进行滤波可以表示为H_ =Rhh(Rhh+〇2(SSH)H，其中信道估计结果，'信 道自相关矩阵，〇2是加性高斯白噪声（AGWN)。丽SE算法具有很好的信道估计性能，但是实 时计算信道自相关矩阵非常复杂。在LTE系统应用中，常用的MMSE信道估计是更为简化的 算法：HMSE =WHmW是根据AGWN信道参数预先设计的滤波器，即对LS信道估计结果进行 线性丽SE滤波，可称该方法为简化的LMMSE信道估计方法。简化的LMMSE信道估计方法由 于实现较为简单，算法性能比LS信道估计和时域去噪的LS信道估计都更为优越，在LTE实 际系统应用中最为常见，是一种对于SU、MU-MIM0都普遍适用的信道估计方法。但是，由于 LMMSE信道估计方法是对所有用户的LS信道估计结果进行滤波，用户数量较大时会使得滤 波器的阶数增加，这样，滤波器的实现复杂度将会增加，而在MU-MM0场景下，同样的时频 资源上承载的用户数翻倍，因此，LMMSE信道估计处理时间和资源亦需翻倍，从而影响系统 的实时性和功耗。
[0006] 其他的LS估计和MMSE估计的扩展方法，或者在LS估计基础上进行频偏补偿，或 者对MMSE滤波系数进行特殊设计，相比较与LMMSE信道估计，信道估计复杂度更高，性能提 高很小或者更差，不利于MU-MIM0系统应用。
[0007] 综上所述，上述现有的信道估计方法应用于MU-MM0场景下存在复杂度较高的问 题，不适用于MU-MM0系统中。
【发明内容】
[0008] 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种上行多用户MM0信道估计方法，该方 法可以有效降低信道估计的复杂度。
[0009] 为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：
[0010] -种上行多用户MIM0信道估计方法，包括：
[0011]a、基站利用上行进行资源复用传输的一MU-MM0用户U&的导频序列Sjk，1)，对 接收到的MU-MIM0参考信号Y(k，1)进行最小平方LS信道估计，得到信道估计结果} ;其中，k为载波编号，k=l，2,…，K，K为每资源块的子载波个数，1为当前进行信道估计的 0FDM导频符号的编号；
[0012]b、将K个所述化从,/)等分成K/N段并进行N阶离散傅利叶转换DFT变换，得到进 行资源复用传输的每个MU-MM0用户的LS信道估计序列，其中，N为进行资源复用传输的MU-MM0用户个数；
[0013] C、对于进行资源复用传输的每个MU-MM0用户的所述LS信道估计序列，分别进行 最小均方误差准则MMSE滤波，得到每个所述MU-MM0用户的信道估计结果。
[0014] 综上所述，本发明提出的上行多用户MM0信道估计方法，先确定出各用户的LS信 道估计结果，然后再对各用户的LS信道估计结果分别进行MMSE滤波，如此可以有效简化滤 波器的复杂度，进而可以有效降低信道估计的复杂度。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明实施例一的流程示意图；
[0016] 图2为微小区SCME信道下用户0信噪比一误块率曲线图；
[0017] 图3为微小区SCME信道下用户1信噪比一误块率曲线图；
[0018] 图4为微小区SCME信道下用户2信噪比一误块率曲线图；
[0019] 图5为宏小区SCME信道下用户0信噪比误块率曲线图；
[0020] 图6为宏小区SCME信道下用户1信噪比误块率曲线图；
[0021] 图7为宏小区SCME信道下用户2信噪比---误块率曲线图。
【具体实施方式】
[0022] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对 本发明作进一步地详细描述。
[0023] 本发明的核心思想是：先确定出各用户的LS信道估计结果，然后再对各用户的LS 信道估计结果分别进行MMSE滤波，这样，由于滤波器仅需要对单个用户的LS信道估计结果 进行滤波，因此，可以有效简化滤波器的复杂度，降低信道估计的复杂度。
[0024] 为了便于理解，在对本发明具体实施例进行阐述之前，首先对本发明中如何得到 各用户的LS信道估计结果的实现原理说明如下：
[0025]LTE上行业务信道的导频为Zadoff-Chu序列，根据LTE协议（3GPPTS36. 211)，N )27zdi.Q\Xa_n k 个MU用户导频序列将存在如下关系：I：，其中Sn+1 (k, 1)、Sn(k, 1) 分别是用户n+1、用户n在符号1载波k处的导频，delta_nc;sS[1，11]范围内的整数。考 虑MU用户导频叠加后的相互干扰最小化，MU配对用户数N限制为12的整数因子(如2,3， 4,6)，同时，delta_nes 设置为 12/N，那么此时w
[0026] 由上述分析可知，用户n、用户0的参考信号序列（序列长度为K，K为12的整数 倍）的N子载波点有如下关系： j27im_
[0027] 子载波Nm+i处 + + 其中，i= 0，1，...，N-1， m=0, 1，2,…，K/N-l，MU-MM0的N个用户实际上形成了N阶DFT码分复用关系，用户0是N个MU用户中的任一个用户，其他N-1个用户的编号将根据与用户0的相位关系可以确定， 具体方法同现有系统。
[0028] MU-MM0的N用户无线信号在自由空间传输时叠加，经过AWGN信道，接收端收到的 子载波k、符号1的导频信号Y(k，1)可表示如下：
[0029] Y(k, 1) =H〇(k,l)S〇(k,D+H^k,DS^k, 1)+???+HN_! (k,DS^^k,l)+Noise(k, 1)
[0030] 其中H、S分别表示信道响应和发送导频，下标是用户标识，Noise表示AWGN信道 噪声。
[0031] 以用户0的本地导频序列Sjk，1)对接收到的MU-MM0参考信号进行初步LS信 道估计：
[0032]
【主权项】
1. 一种上行多用户MMO信道估计方法，其特征在于，包括： a、 基站利用上行进行资源复用传输的一 MU-MMO用户UEtl的导频序列Stl (k，1)，对接收 到的MU-MIMO参考信号Y(k，l)进行最小平方LS信道估计，得到信道估计结果&(々,/);其 中，k为载波编号，k=l，2,…，K，K为每资源块的子载波个数，1为当前进行信道估计的OFDM 导频符号的编号； b、 将K个所述?,,(A,/)等分成K/N段并进行N阶离散傅利叶转换DFT变换，得到进行资源 复用传输的每个MU-MMO用户的LS信道估计序列，其中，N为进行资源复用传输的MU-MMO 用户个数； c、 对于进行资源复用传输的每个MU-MIMO用户的所述LS信道估计序列，分别进行最小 均方误差准则MMSE滤波，得到每个所述MU-MMO用户的信道估计结果。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b包括： I i^V-1 -jlmn 利用所述? ，按照","(N/h,/) =万Σ &(^11 + /,以、，得到每个所述 Mq (^/C5 /) Isl i-〇 MU-MMO 用户的最小平方 LS 信道估计序列 1,.,.(0,/),?"/Λ(Λ/,/)，·.·，?",Λ(Λ^Υν-1)Α m=0, 1，2,…，Κ/Ν-1，η为用户编号。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a中按照?,从/) = 私,/)，进 行所述LS信道估计，其中，S#Q (k，1)为Stl (k，1)的共轭。
【专利摘要】本申请公开了一种上行多用户MIMO信道估计方法，包括：基站利用上行进行资源复用传输的一MU-MIMO用户UE0的导频序列S0(k,l)，对接收到的MU-MIMO参考信号Y(k,l)进行最小平方LS信道估计，得到信道估计结果其中，k为载波编号，k=1,2,…,K，K为每资源块的子载波个数，l为当前进行信道估计的OFDM导频符号的编号；将K个所述等分成K/N段并进行N阶离散傅利叶转换DFT变换，得到进行资源复用传输的每个MU-MIMO用户的LS信道估计序列，其中，N为进行资源复用传输的MU-MIMO用户个数；对于进行资源复用传输的每个MU-MIMO用户的所述LS信道估计序列，分别进行最小均方误差准则MMSE滤波，得到每个所述MU-MIMO用户的信道估计结果。本发明可以有效降低信道估计的复杂度。
【IPC分类】H04L25-02
【公开号】CN104639472
【申请号】CN201310559796
【发明人】李晋声, 史智宁, 闫亮, 冯莉, 史满姣, 赵明
【申请人】普天信息技术研究院有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月12日