专利名称：一种信道估计的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，更具体的说是涉及一种信道估计的方法和装置。
背景技术：
长期演进(LET、Long Term Evolution)是3G与4G技术之间的一个过渡，它能够 改进并增强3G的空中接入技术。在LTE系统中，接收端信道估计的准确度对链路的通信质 量有着很大的影响。例如，LET下行检测算法需要用到信道响应，此时频域信道响应估计的 准确程度就直接影响到之后的检测性能。为了便于终端进行信道估计，在传输的每帧信息的每个子帧中均插入一定数量的 参考信号(RS，Reference Signal)，每个RS在时域上对应一个OFDM符号，在频域上对应一 个子载波。如果定义OFDM的基本资源单元(即1个子载波X 1个OFDM符号)为资源粒子 (RE, Resource Element)，则下行参考符号是以RE为单元的，即1个RS占用1个资源粒子 RE。一般的RS以广播的方式供小区内所有的用户设备(UE，User Equipment)使用，对每个 小区来说，RS为UE即终端已知的确定信号，UE可以根据接收到的RS处的数据，估计出RS 处对应的信道响应，但是在频域中对于普通数据子载波(非RS处)的频域信道响应，UE终 端无法估计，需要通过对RS处的频域信道估计值的滤波(插值)来获得。请参阅附图1为现有技术中的信道估计框图。在现有技术中，最小二乘估计(LS， Least Squares)只针对RS位置进行，可以根据相关公式计算得到RS处的信道频率响应
hLs r v。关于RE处的信道频域响应，需要利用其(也就是RE处)附近的频域上的RS处的
LS估计值经过插值或滤波得到，即RS处的信道频率响应值。根据仿真结果，在CRS情况下，
频域方向使用其附近= 12个RS处的LS估计值，时域方向使用3个RS (需要注意的是，
天线端口 2、3的数据时域滤波时使用2个RQ处频域滤波得到的信道响应，可使滤波后的 性能满足LTE的规范要求。在进行最小均方误差(MMSE，MinimumMean Square Error)滤波 时，时域方向和频域方向上原理类似，这里以频域方向上的滤波为例。频域方向上的匪SE滤波(插值)在具有RS的正交频分复用(0FDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)符号上进行，需要滤波的RE使用NKSf各RS的LS估计 值进行滤波。对于RE处频域方向匪SE滤波(插值)的计算公式为
T/VhFDkl = X(k,l),(k’J)erFD ‘ ^LS,(k',l)srFD在计算公式中八㈨)…,^= W.·.,、、T为滤波系数向量，例如，滤波系
数向的元素A1表示的是当前需要滤波的RE与第1个RS的相关性，一般
两者相关性越高，滤波系数越大，频域的相关性通过RE与RS之间的频率间隔来表征。由于 每个RS在频域上对应一个子载波，经过仿真，得到不同子载波，不同信噪比(SNR，Signal to
Noise Ratio)之下，滤波系数向量/),『，&&,中各滤波系数之和也有所不同。请参阅附图2、附图3、附图4和附图5以ETU信道仿真结果为例，当SNR = OdB, SNR = 6dB、SNR = IOdB和SNR = 20dB时，各子载波的频域滤波系数之和。在较低信噪比下，子载波的频域滤 波系数之和明显小于1。此时，频域滤波之后的频域信道响应期望值为
.、 Γ.)朱1 '广、E(Zzrow) = E 2. AAs,k;j = Σ k^Y1LS,k·,ι)
、i=0J i=0
N“-1如果I； Λ, ,这样得到的估计值就是一个有偏估计，有偏估计直接导致的结果
/=0
就是，将使频域滤波后的信道响stuM的幅度期望值偏离正常值。此时频率响应幅度的缩 小将导致后续MIMO处理信号幅度的变化，而MIMO处理之后进行调制解调的星座图是固定 的，如16QAM高阶调制，幅度的缩放将引起解调的失误，进而影响了后续的解码性能。从仿真的结果来看，SNR越低，滤波系数之和越偏离1，也就是越偏离规范值，则导 致滤波后的信道响应期望值越偏离正常值，对高阶调制的链路性能影响严重。在LTE规范 中，在较低信噪比之下需要支持16QAM调制，由上述可知，现有技术中的信道估计是一种有 偏估计，而有偏估计不进行校准将对高阶调制的链路性能影响严重，所以需要将有偏估计 的滤波变成无偏估计的滤波，利用无偏估计使得滤波系数之和趋近于规范值，从而使得进 行滤波后的频率响应期望值符合正常值。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种信道估计的方法和装置，利用该方法和装置将现有 技术中的有偏估计变成无偏估计，使得滤波系数之和趋近于规范值，以解决上述方法和装 置中在进行滤波后使信道响应期望值偏离正常值的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种信道估计的方法，包括利用最小二乘估计LS算法计算参考信号RS的信道响应；生成位于资源粒子RE周围的RS的滤波系数；对所述RE周围的RS的滤波系数进行归一化处理，使得其滤波系数之和趋近于规 范值；使用最小均方滤波MMSE对RE周围经过滤波系数归一化处理的RS，以及上述经过 LS算法计算的RS进行滤波，得到信道响应估计值。优选的，所述生成位于资源粒子RE周围的RS的滤波系数中，具体包括以下步骤生成所述RE周围的RS的频域滤波系数；生成所述RE周围的RS的时域滤波系数。优选的，对所述RS的滤波系数进行归一化处理，包括对所述RE周围的RS的频域滤波系数进行归一化处理，使得其频域滤波系数之和 趋近于规范值；对所述RE周围的RS的时域滤波系数进行归一化处理，使得其时域滤波系数之和 趋近于规范值。优选的，所述使用最小均方滤波MMSE对经过滤波系数归一化处理的RS，包括
在频域方向上对所述RE周围经过滤波系数归一化处理的RS所在的正交频分复用 OFDM符号的子载波进行匪SE滤波；在时域方向上对所述RE周围经过滤波系数归一化处理的RS对应的子载波进行 MMSE滤波。优选的，所述方法应用于LTE系统、OFDM系统和多输入多输出MIM0-0FDM系统中。一种信道估计的装置，包括LS估计模块，用于完成对RS处的LS估计；滤波系数生成模块，用于对需要滤波的资源粒子RE周围的参考信号RS生成其滤 波系数；系数归一化模块，用于对所述各子载波的滤波系数进行归一化，使得滤波系数之 和趋近于规范值；滤波模块，用于对RE周围经过滤波系数归一化处理的RS，以及经过LS算法计算的 RS进行匪SE滤波，得到信道响应估计的最终值。优选的，所述滤波系数生成模块包括频域滤波系数生成模块，用于生成所述RS的频域滤波系数；时域滤波系数生成模块，用于生成所述RS的时域滤波系数。优选的，所述系数归一化模块包括频域系数归一化模块，用于对在频域滤波系数模块中生成的所述RS的频域滤波 系数进行归一化处理，使得其滤波系数之和趋近于规范值；时域系数归一化模块，用于对在时域滤波系数模块中生成的所述RS的时域滤波 系数进行归一化处理，使得滤波系数之和趋近于规范值。优选的，所述滤波模块包括频域滤波模块，用于对RE周围进行频域滤波系数归一化处理后的所述RS进行 匪SE滤波；时域滤波模块，用于对RE周围进行时域滤波系数归一化处理后的所述RS进行 MMSE滤波。优选的，所述装置应用于LTE系统、OFDM系统和多输入多输出MIM0-0FDM系统中。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种信道估计的 方法和装置。本发明在信道估计的过程中，首先对RS进行LS估计，然后使位于RE周围的 RS生成滤波系数，再对所述RS的滤波系数进行归一化处理，使得所述RS的滤波系数之和趋 近于规范值，即通过归一化的校准使信道估计的有偏估计滤波成为无偏估计滤波，然后再 对RE周围经过滤波系数归一化处理的RS，以及经过LS算法计算的RS进行匪SE滤波，使 得滤波后的信道响应期望值为无偏估计值。相应的在本发明的装置中具有系数归一化的模 块，配合本发明的方法使用。通过本发明的方法和装置使信道估计值更加准确，进一步提高 了系统在高阶调制下链路的整体性能。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。图1为现有技术中的信道估计框图；图2为现有技术中ETU信道时，SNR = OdB，各子载波的频域滤波系数之和的仿真 示意图；图3为现有技术中ETU信道时，SNR = 6dB，各子载波的频域滤波系数之和的仿真 示意图；图4为现有技术中ETU信道时，SNR = 10dB，各子载波的频域滤波系数之和的仿真 示意图；图5为现有技术中ETU信道时，SNR = 20dB，各子载波的频域滤波系数之和的仿真 示意图；图6为LTE系统中CRS分布示意图；图7为本发明一种信道估计的方法流程图；图8为本发明一种信道估计的方法流程图a ；图9为本发明一种信道估计的方法流程图b ；图10为本发明一种信道估计的方法流程图c ；图11为频域方向匪SE滤波示意图；图12为本发明一种信道估计的装置示意图；图13为原信道估计算法和新信道估计算法的吞吐量曲线对比示意图；图14为原信道估计算法和新信道估计算法的RawBER曲线对比示意图；图15为原信道估计算法和新信道估计算法的误块率曲线对比示意图。
具体实施例方式为清楚说明本发明中的方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施 例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施 例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性 劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供了一种信道估计的方法，在这里以本发明在LTE系统中的应用为例进 行说明。请参阅附图6，为LTE系统中CRS分布示意图，附图1中只表示了一个发送天线端 口上的CRS的分布情况，图中只画出一个子帧的长度，频域方向上只画出了 12个子载波，在 附图1中的阴影部分表示RS所在的位置。需要注意的是，在LTE系统中还有一种DRS，DRS 的信道估计与CRS类似，这里只以CRS为例。请参阅附图7为本发明一种信道估计的方法流程图，具体步骤如下步骤Si、利用最小二乘估计LS算法计算参考信号RS处的信道响应。步骤S2、生成位于资源粒子RE周围的参考信号RS的滤波系数。步骤S3、对所述RS的滤波系数进行归一化处理，使得其滤波系数之和趋近于规范值。步骤S4、使用最小均方滤波匪SE对RE周围经过滤波系数归一化处理的RS，以及 经过LS算法计算的RS进行滤波，得到信道响应估计的最终值。
在步骤Sl中针对RS处的LS估计的主要的计算过程是设S^1为第1个OFDM符号上第K个子载波处的接收信号，其中0彡K < Nsc, 0 ( 1 < Nsymp, Nsc为下行子载波总数，Nsyfflb表示一个时隙内包含的OFDM符号数。普通CP时，Nsyfflb =14 ；扩展型CP时，Nsymb = 12。假设当前子帧中RS所在的位置(k'，1')的集合为rKS。在LS估计时，只针对RS位置进行，即针对(k'，Γ ) e rKS进行。LS估计利用 RS处的接收信号gk, 及本地生成相应位置的参考信号rk, ,ι'，得到RS处的信道频率响应
hLS k,r，i十算方法如下
权利要求
1.一种信道估计的方法，其特征在于，包括利用最小二乘估计LS算法计算参考信号RS的信道响应； 生成位于资源粒子RE周围的RS的滤波系数；对所述RE周围的RS的滤波系数进行归一化处理，使得其滤波系数之和趋近于规范值；使用最小均方误差滤波MMSE对RE周围经过滤波系数归一化处理的RS，以及上述经过 LS算法计算的RS进行滤波，得到信道响应估计值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成位于资源粒子RE周围的RS的滤 波系数中，具体包括以下步骤生成所述RE周围的RS的频域滤波系数； 生成所述RE周围的RS的时域滤波系数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述RS的滤波系数进行归一化处理，包括对所述RE周围的RS的频域滤波系数进行归一化处理，使得其频域滤波系数之和趋近 于规范值；对所述RE周围的RS的时域滤波系数进行归一化处理，使得其时域滤波系数之和趋近 于规范值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述使用最小均方误差滤波MMSE对经过 滤波系数归一化处理的RS，包括在频域方向上对所述经过滤波系数归一化处理的RS所在的正交频分复用OFDM符号的 子载波进行匪SE滤波；在时域方向上对所述经过滤波系数归一化处理的RS对应的子载波进行MMSE滤波。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法应用于LTE系统、OFDM系统和多 输入多输出MIM0-0FDM系统中。
6.一种信道估计的装置，其特征在于，包括 LS估计模块，用于完成对RS处的LS估计；滤波系数生成模块，用于对需要滤波的资源粒子RE周围的参考信号RS生成其滤波系数；系数归一化模块，用于对所述各子载波的滤波系数进行归一化，使得滤波系数之和趋 近于规范值；滤波模块，用于对RE周围经过滤波系数归一化处理的RS，以及经过LS算法计算的RS 进行匪SE滤波，得到该RE处信道响应估计的最终值。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述滤波系数生成模块包括 频域滤波系数生成模块，用于生成所述RS的频域滤波系数；时域滤波系数生成模块，用于生成所述RS的时域滤波系数。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述系数归一化模块包括频域系数归一化模块，用于对在频域滤波系数模块中生成的所述RS的频域滤波系数 进行归一化处理，使得其滤波系数之和趋近于规范值；时域系数归一化模块，用于对在时域滤波系数模块中生成的所述RS的时域滤波系数进行归一化处理，使得滤波系数之和趋近于规范值。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述滤波模块包括频域滤波模块，用于对进行频域滤波系数归一化处理后的所述RS进行MMSE滤波； 时域滤波模块，用于对进行时域滤波系数归一化处理后的所述RS进行MMSE滤波。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置应用于LTE系统、OFDM系统和 多输入多输出MIM0-0FDM系统中。
全文摘要
本发明公开了一种信道估计的方法，用于使信道估计值更准确，从而提高MIMO接收处理和高阶调制时解调的准确性，并最终提高链路的整体性能。具体步骤包括利用最小二乘估计LS算法计算参考信号RS处的信道响应；生成位于资源粒子RE周围的参考信号RS的滤波系数；对所述RS的滤波系数进行归一化处理，使得其滤波系数之和趋近于规范值；使用最小均方误差滤波MMSE对RE周围经过滤波系数归一化处理的RS，以及经过LS算法计算的RS进行滤波，得到信道响应估计的最终值。本发明还公开了一种信道估计的装置。
文档编号H04L27/26GK102111363SQ20091024720
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月23日 优先权日2009年12月23日
发明者宋婉毓, 徐兵, 王运柱, 章勇 申请人:联芯科技有限公司