专利名称：一种正交频分复用系统的信道估计方法和相关装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种正交频分复用系统的信道估计方法和相关装置。
背景技术：
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)最早是应用于美国军方通信，在实现民用化后，其高效的频谱利用率使其应用到各种通信设备中。随着数字通信和集成电路技术的发展，OFDM技术已经成为通信领域研究的热点。它的抗多径性，在频率选择和低信噪比的信道中也能表现出良好的性能。OFDM是相对单载波调制而言的，是一种多载波传输技术或复用技术。使用OFDM技术可以根据不同的传输要求采用不同的调制技术，增加了系统容量多载波特性可以实现多模式的组网以适应不同的信道环境。然而，在多径衰落信道中，信道的时变性是引起系统性能下降的主要原因。多径的扩展延时使载波频率发生偏移，子载波间的正交性遭到破坏，同时子载波之间也会发生干扰，即ICI (inter-carrier interference,子载波间干扰)，从而使系统性能下降。这就需要对信道进行信道估计(CHE,Channel estimation),还原传输的数据。当前主要的信道估计方法都是基于DFT (Discrete Fourier Transfer,离散傅里叶变换)或DCT (Discrete Cosine Transform,离散余弦变换)原理实现的。其中，DCT技术是图像处理中非常著名且应用广泛的一种技术，与DFT相比，DCT通过消除基于DFT的方法中的边缘不连续性效应，从而能够降低变换域中的高频部分。因此，与基于DFT的信道估计方法相t匕，基于DCT的信道估计方法能够更好地将信号能量集中在低频区域，降低了混叠误差，从而能够得到更接近于原始信道响应的结果。如图1所示，其为现有技术中一种基于DCT的信道估计方法的原理示意图。其中，先利用Ls估计算法得到导频子载波处的信道频率响应信号Hp(k);然后，对信道频率响应信号Hp(k)增加权重增益，得到信号Hp(k)；再对信号Hp(k)进行离散余弦反变换(IDCT)，得到信号Hc(m)再对信号Hc(m)进行补零操作，得到信号Hn(m)再对信号进行离散余弦变换(DCT)，得到信号H' (k);最后，对信号H' (k)增加权重增益，得到被估计的信道频率增 fill.(/c ) o上述现有技术中所应用的基于DCT的信道估计方法虽然与基于DFT的信道估计方法相比，更好地将信号能量集中在低频区域，其效率有所提高。但是，在实现本发明的过程中，本发明的发明人发现现有技术中至少存在如下问题其变换的集中度是和信道的预提特性相关的，如果只是采取简单的补零处理来消除信号能量的高频部分，显然还是不能满足系统的精确度要求，导致通信系统不精确
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种正交频分复用系统的信道估计方法和相关装置，以提高通信系统的精确度。本发明实施例公开公开了如下技术方案一种正交频分复用系统的信道估计方法，包括对上一次迭代估计的信道频率响应信号进行离散余弦变换DCT处理或离散余弦反变换IDCT处理，得到本次迭代的变换后信号，其中，根据发送端发送的导频信号和接收端接收的导频信号计算得到初始估计的信道频率响应信号；将所述本次迭代的变换后信号进行补零，得到本次迭代的补零后信号；将所述本次迭代的补零后信号进行IDCT处理或DCT处理，得到本次迭代估计的信道频率响应信号；判断所述上一次迭代估计的信道频率响应信号与本次迭代估计的信道频率响应信号的差值是否小于预设阈值；如果是，输出本次迭代估计的信道频率响应信号；否则，将所述本次迭代估计的信道频率响应信号作为上一次迭代估计的信道频率响应信号，重新返回到第一个步骤进行下一个迭代过程。
优选的，所述方法还包括对所述本次迭代的变换后信号进行平滑滤波处理，得到本次迭代的平滑滤波后信号;则所述将所述本次迭代的变换后信号进行补零，得到本次迭代的补零后信号为将所述本次迭代的平滑滤波后信号进行补零，得到本次迭代的补零后信号。优选的，所述DCT处理为DCT-1I。优选的，所述IDCT处理为IDCT-1I。优选的，所述根据发送端发送的导频信号和接收端接收的导频信号计算得到初始估计的信道频率响应信号包括利用最小二乘LS算法、低秩矩阵估计方法或LMMSE算法计算得到初始估计的信道频率响应信号。一种正交频分复用系统的信道估计装置，包括第一变换模块，用于对上一次迭代估计的信道频率响应信号进行离散余弦变换DCT处理或离散余弦反变换IDCT处理，得到本次迭代的变换后信号，其中，根据发送端发送的导频信号和接收端接收的导频信号计算得到初始估计的信道频率响应信号；补零模块，用于将所述本次迭代的变换后信号进行补零，得到本次迭代的补零后信号;第二变换模块，用于将所述本次迭代的补零后信号进行IDCT处理或DCT处理，得到本次迭代估计的信道频率响应信号；判断模块，用于判断所述上一次迭代估计的信道频率响应信号与本次迭代估计的信道频率响应信号的差值是否小于预设阈值；输出模块，用于当所述判断模块的判断结果为是时，输出本次迭代估计的信道频率响应信号；迭代模块，用于当所述判断模块的判断结果为否时，将所述本次迭代估计的信道频率响应信号设置为上一次迭代估计的信道频率响应信号，输入到所述第一变换模块进行下一个迭代过程。优选的，所述装置还包括滤波模块，用于对所述本次迭代的变换后信号进行平滑滤波处理，得到本次迭代的平滑滤波后信号；则所述补零模块，用于将所述本次迭代的平滑滤波后信号进行补零，得到本次迭代的补零后信号。优选的，所述滤波模块为平滑滤波器。优选的，所述第一变换模块包括第一估计子模块、第二估计子模块或第三估计子模块，其中，第一估计子模块，用于利用最小二乘LS算法计算得到初始时刻的信道频率响应
信号;第二估计子模块，用于利用低秩矩阵估计方法计算得到初始时刻的信道频率响应
信号;第三估计子模块，用于利用LMMSE算法计算得到初始时刻的信道频率响应信号。一种正交频分复用系统的基带处理装置，包括所述的正交频分复用系统的信道估计装置。 一种正交频分复用系统的通信接收端，包括所述的正交频分复用系统的基带处理
>J-U装直。由上述实施例可以看出，通过IDCT和DCT变换的多次迭代处理，消除信号中的高频部分，提高了通信系统的精确度。另外，对变换后信号进行平滑滤波处理，不仅使处理后的信号变得平滑，还有利于迭代过程的收敛。
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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例一揭示的一种正交频分复用系统的信道估计方法的方法流程图；图2为本发明实施例二揭示的一种正交频分复用系统的信道估计方法的方法流程图；图3为本发明实施例三揭示的一种正交频分复用系统的信道估计方法的方法流程图；图4为本发明实施例四揭示的一种正交频分复用系统的信道估计装置的结构图；图5为本发明实施例四揭示的另一种正交频分复用系统的信道估计装置的结构图；图6为基于本发明的信道估计方法与基于其它估计方法进行测试后的测试结果比较示意图。
具体实施例方式本发明实施例提供了一种正交频分复用系统的信道估计方法和相关装置。通过IDCT和DCT变换的多次迭代处理，消除信号中的高频部分，提高了通信系统的精确度。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。实施例一本发明采用多次迭代的方式实现信道估计，请参阅图1，其为本发明实施例一揭示的一种正交频分复用系统的信道估计方法的方法流程图，动态地从全部迭代估计过程中的某一个迭代估计环节的角度来看，该方法包括以下步骤步骤101 :对上一次迭代估计的信道频率响应信号进行离散余弦变换DCT处理或离散余弦反变换IDCT处理，得到本次迭代的变换后信号，其中，根据发送端发送的导频信号和接收端接收的导频信号计算得到初始估计的信道频率响应信号；在第一次迭代估计前，先根据发送端发送的导频信号和接收端接收的导频信号计算得到初始估计的信道频率响应信号。在第一次迭代估计时，对初始估计的信道频率响应信号进行DCT或IDCT变换，得到第一次迭代的变换后信号；在第二次迭代估计时，对第一次迭代估计的信道频率响应信号进行DCT或IDCT变换，得到第二次迭代的变换后``信号，依次类推.......，在第i次迭代估计时，对上一次迭代估计的信道频率响应(即，第i_l次迭代估计的信道频率响应)进行DCT或IDCT变换，得到第N次迭代的变换后信号，其中，i > I。优选的，上述DCT处理为DCT-1I，IDCT处理为IDCT-1I。还需要说明的是，在本发明中，并不限定采用何种信道估计算法计算得到初始估计的信道频率响应，可以利用最小二乘LS算法、低秩矩阵估计方法或LMMSE算法计算得到初始估计的信道频率响应信号，当然，也可以采用现有技术中的任何一种其它的信道估计算法计算得到初始估计的信道频率响应。假设，在第i+Ι次迭代估计时，第i次迭代估计(上一次迭代估计)的信道频率响应信号为成(I)，长度为M，将成(幻进行长度为M的IDCT处理后，得到长度为M的第i+Ι次
迭代的变换后信号为
载波的序列长度，S为迭代的次数。步骤102 :将所述本次迭代的变换后信号进行补零，得到本次迭代的补零后信号；例如，按照现有技术中补零的处理方式，对上述长度为M的&+1 (ZW)按照如下方式补零
权利要求
1.一种正交频分复用系统的信道估计方法，其特征在于，包括 对上一次迭代估计的信道频率响应信号进行离散余弦变换DCT处理或离散余弦反变换IDCT处理，得到本次迭代的变换后信号，其中，根据发送端发送的导频信号和接收端接收的导频信号计算得到初始估计的信道频率响应信号； 将所述本次迭代的变换后信号进行补零，得到本次迭代的补零后信号； 将所述本次迭代的补零后信号进行IDCT处理或DCT处理，得到本次迭代估计的信道频率响应信号； 判断所述上一次迭代估计的信道频率响应信号与本次迭代估计的信道频率响应信号的差值是否小于预设阈值； 如果是，输出本次迭代估计的信道频率响应信号； 否则，将所述本次迭代估计的信道频率响应信号作为上一次迭代估计的信道频率响应信号，重新返回到第一个步骤进行下一个迭代过程。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 对所述本次迭代的变换后信号进行平滑滤波处理，得到本次迭代的平滑滤波后信号；则所述将所述本次迭代的变换后信号进行补零，得到本次迭代的补零后信号为将所述本次迭代的平滑滤波后信号进行补零，得到本次迭代的补零后信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述DCT处理为DCT-1I。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述IDCT处理为IDCT-1I。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据发送端发送的导频信号和接收端接收的导频信号计算得到初始估计的信道频率响应信号包括 利用最小二乘LS算法、低秩矩阵估计方法或LMMSE算法计算得到初始估计的信道频率响应信号。
6.一种正交频分复用系统的信道估计装置，其特征在于，包括 第一变换模块，用于对上一次迭代估计的信道频率响应信号进行离散余弦变换DCT处理或离散余弦反变换IDCT处理，得到本次迭代的变换后信号，其中，根据发送端发送的导频信号和接收端接收的导频信号计算得到初始估计的信道频率响应信号； 补零模块，用于将所述本次迭代的变换后信号进行补零，得到本次迭代的补零后信号; 第二变换模块，用于将所述本次迭代的补零后信号进行IDCT处理或DCT处理，得到本次迭代估计的信道频率响应信号； 判断模块，用于判断所述上一次迭代估计的信道频率响应信号与本次迭代估计的信道频率响应信号的差值是否小于预设阈值； 输出模块，用于当所述判断模块的判断结果为是时，输出本次迭代估计的信道频率响应信号； 迭代模块，用于当所述判断模块的判断结果为否时，将所述本次迭代估计的信道频率响应信号设置为上一次迭代估计的信道频率响应信号，输入到所述第一变换模块进行下一个迭代过程。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括 滤波模块，用于对所述本次迭代的变换后信号进行平滑滤波处理，得到本次迭代的平滑滤波后信号； 则所述补零模块，用于将所述本次迭代的平滑滤波后信号进行补零，得到本次迭代的补零后信号。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述滤波模块为平滑滤波器。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一变换模块包括第一估计子模块、第二估计子模块或第三估计子模块，其中， 第一估计子模块，用于利用最小二乘LS算法计算得到初始时刻的信道频率响应信号； 第二估计子模块，用于利用低秩矩阵估计方法计算得到初始时刻的信道频率响应信号; 第三估计子模块，用于利用LMMSE算法计算得到初始时刻的信道频率响应信号。
10.一种正交频分复用系统的基带处理装置，其特征在于，包括如权利要求6-9任意一项所述的正交频分复用系统的信道估计装置。
11.一种正交频分复用系统的通信接收端，其特征在于，包括如权利要求10所述的正交频分复用系统的基带处理装置。
全文摘要
本发明实施例公开了一种正交频分复用系统的信道估计方法和相关装置。该方法包括对上一次迭代估计的信道频率响应信号进行DCT处理或IDCT处理，得到本次迭代的变换后信号；将本次迭代的变换后信号进行补零，得到本次迭代的补零后信号；将本次迭代的补零后信号进行IDCT处理或DCT处理，得到本次迭代估计的信道频率响应信号；判断上一次迭代估计的信道频率响应信号与本次迭代估计的信道频率响应信号的差值是否小于预设阈值；如果是，输出本次迭代估计的信道频率响应信号；否则，将本次迭代估计的信道频率响应信号作为上一次迭代估计的信道频率响应信号，重新返回到第一个步骤进行下一个迭代过程。根据本发明实施例，可以提高通信系统的精确度。
文档编号H04L27/26GK103036824SQ201210560510
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者陈岚, 雷韶华, 刘醒梅, 张义恒, 唐连运 申请人:中国科学院微电子研究所