FBMC导频信道估计方法及装置与流程

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种FBMC导频信道估计方法及装置。

背景技术：

滤波器组多载波(Filtered Bank Multi-Carrier，FBMC)是基于子载波的频谱成型技术，通过一个原型滤波器及其频移得到滤波器组，从而实现并行多载波传输。与FBMC偏移调制结合，可以利用其I/Q独立性扩大传输速率，从而使得频谱效率超过正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)。

FBMC利用实正交性去除时域、频域相邻信号的干扰，但是当信道频域响应为复数时，实正交性就无法满足。为满足实正交性，现有技术中，采用辅助导频(Auxiliary Pilot，AP)方法，将辅助导频符号的位置上来自于虚部的干扰置为0。

现有的辅助导频方法进行信道估计中，需要为辅助导频符号分配较大的功率，导致为数据符号分配的功率较小，继而导致接收端接收到的数据符号的等效信干噪比较低。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是如何进行辅助导频进行信道估计，来降低辅助导频符号的功率，提高数据符号的等效信干噪比。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种FBMC导频信道估计方法，包括：接收数据传输信号，并从所述数据传输信号中解调出第一导频信号对应的资源块上的符号，所述资源块包括第一资源块及第二资源块，所述第一资源块为传输所述第一导频信号的实部x₁的资源块，且所述第一资源块上解调出的符号为第一符号；所述第二资源块为传输所述第一导频信号的虚部x₂的资源块，且所述第二资源块上解调出的符号为第二符号；所述第一导频信号的实部x₁与虚部x₂均为0；根据所述第一符号以及所述第二符号，估计所 述导频信道的相位；根据所述估计得到的所述导频信道的相位，估计所述导频信道的幅度；根据所述导频信道的相位以及幅度，估计出所述导频信道。

可选的，所述估计所述导频信道的相位包括：计算所述第一符号以及所述第二符号的旋转相位，使得按照所述旋转相位旋转后的第一符号在实轴上的投影长度与旋转后的第二符号在虚轴上的投影长度相等；将所述旋转相位取反，得到的取反值作为所述导频信道的相位。

可选的，所述旋转相位为：所有能够使得旋转后的第一符号在实轴上的投影长度与旋转后的第二符号在虚轴上的投影长度相等的相位值中，投影长度最小的相位值。

可选的，所述根据所述第一符号以及所述第二符号，估计所述导频信道的相位包括：：当所述第一符号的虚部与所述第二符号的实部乘积大于或等于0时，采用如下公式估计所述导频信道的相位：当所述第一符号的虚部与所述第二符号的实部乘积小于或等于0时，采用如下公式估计所述导频信道的相位：其中，为所述导频信道的相位，y₁为第一符号，y₂为第二符号，为取y₂的虚部的函数，为取y₁的实部的函数，为取y₂的实部的函数，为取y₁的虚部的函数。

可选的，所述数据传输信号还包括：第二导频信号，所述第二导频信号对应的资源块包括第三资源块以及第四资源块，所述第三资源块为传输所述第二导频信号的实部x₃的资源块，且所述第三资源块上解调出的符号为第三符号；所述第四资源块为传输所述第二导频信号的虚部x₄的资源块，且所述第四资源块上解调出的符号为第四符号；所述第二导频信号的实部x₃与虚部x₄不全为0，且所述第二导频信号对应的导频信道与所述第一导频信号对应的导频信道相同。

可选的，所述估计所述导频信道的幅度包括：将所述第三符号以及所述第四符号按照所述导频信道的相位进行旋转；根据旋转后的第三符号以及旋转后的第四符号，估计所述导频信道的幅度。

可选的，所述估计所述导频信道的幅度，采用如下公式进行：其中，h_amp为所述导频信道的幅度，y₃为第三符号，y₄为第四符号，为旋转后的第三符号y₃，为旋转后的第四符号y₄。

可选的，所述根据所述导频信道的相位以及幅度，估计出所述导频信道，采用如下公式进行：其中，h_amp为所述导频信道的幅度，h为估计出的所述导频信道，为所述导频信道的相位。

可选的，所述根据所述导频信道的相位以及幅度，估计出所述导频信道，采用如下公式进行：其中：h_amp为所述导频信道的幅度，h为估计出的所述导频信道，为h_amp的实部，为所述导频信道的相位。

为解决上述问题，本发明实施例还提供了一种FBMC导频信道估计装置，包括：接收单元，用于接收数据传输信号：解调单元，用于从所述数据传输信号中解调出第一导频信号对应的资源块上的符号，所述资源块包括第一资源块及第二资源块，所述第一资源块为传输所述第一导频信号的实部x₁的资源块，且所述第一资源块上解调出的符号为第一符号；所述第二资源块为传输所述第一导频信号的虚部x₂的资源块，且所述第二资源块上解调出的符号为第二符号；所述第一导频信号的实部x₁与虚部x₂均为0；相位估计单元，用于根据所述第一符号以及所述第二符号，估计所述导频信道的相位；幅度估计单元，用于根据所述估计得到的所述导频信道的相位，估计所述导频信道的幅度；导频信道估计单元，用于根据所述导频信道的相位以及幅度，估计出所述导频信道。

可选的，所述相位估计单元，用于计算所述第一符号以及所述第二符号的旋转相位，使得按照所述旋转相位旋转后的第一符号在实轴上的投影长度与旋转后的第二符号在虚轴上的投影长度相等；将所述旋转相位取反，得到的取反值作为所述导频信道的相位。

可选的，所述旋转相位为：所有能够使得旋转后的第一符号在实轴上的投影长度与旋转后的第二符号在虚轴上的投影长度相等的相位值中，投影长度最小的相位值。

可选的，所述相位估计单元，用于当所述第一符号的虚部与所述第二符号的实部乘积大于或等于0时，采用如下公式估计所述导频信道的相位：当所述第一符号的虚部与所述第二符号的实部乘积小于或等于0时，采用如下公式估计所述导频信道的相位：其中，为所述导频信道的相位，y₁为第一符号，y₂为第二符号，为取y₂的虚部的函数，为取y₁的实部的函数，为取y₂的实部的函数，为取y₁的虚部的函数。

可选的，所述数据传输信号还包括：第二导频信号，所述第二导频信号对应的资源块包括第三资源块以及第四资源块，所述第三资源块为传输所述第二导频信号的实部x₃的资源块，且所述第三资源块上解调出的符号为第三符号；所述第四资源块为传输所述第二导频信号的虚部x₄的资源块，且所述第四资源块上解调出的符号为第四符号；所述第二导频信号的实部x₃与虚部x₄不全为0，且所述第二导频信号对应的导频信道与所述第一导频信号对应的导频信道相同。

可选的，所述幅度估计单元，用于将所述第三符号以及所述第四符号按照所述导频信道的相位进行旋转；根据旋转后的第三符号以及旋转后的第四符号，估计所述导频信道的幅度。

可选的，所述幅度估计单元，用于采用如下公式估计所述导频信道的幅度：其中，h_amp为所述导频信道的幅度，y₃为第三符号，y₄为第四符号，为旋转后的第三符号y₃，为旋转后的第四符号y₄。

可选的，所述导频信道估计单元，用于采用如下公式估计所述导频信道：其中，h_amp为所述导频信道的幅度，为所述导频信道的相位的取反值，h为估计出的所述导频信道。

可选的，所述导频信道估计单元，用于采用如下公式估计所述导频信道：其中：h_amp为所述导频信道的幅度，为所述导频信道的相 位的取反值，h为估计出的所述导频信道，为h_amp的实部。

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：

在进行导频信道估计时，将第一导频信号的实部和虚部均设置为0。在接收到的数据传输信号中，获取第一资源块上的第一符号以及第二资源块上的第二符号，基于第一符号以及第二符号估计导频信道的相位，并根据导频信道的相位估计导频信道的幅度，从而可以估计出导频信道。由上可知，上述方案无需设定特殊的辅助导频符号来消除导频符号位置上来自虚部的干扰，从而可以降低辅助导频符号的功率，提高数据符号的等效信干噪比。此外，上述方案与LTE的导频配置兼容，无需对LTE的导频配置进行更改。

进一步，在计算旋转相位时，从所有能够使得旋转后的第一符号在实轴上的投影长度与旋转后的第二符号在虚轴上的投影长度相等的相位值中，选取投影长度最小的相位值作为旋转相位，可以提高相位估计的精度。

附图说明

图1是现有的一种数据传输信号的符号分布图；

图2是本发明实施例中的一种FBMC导频信道估计方法的流程图；

图3是本发明实施例中的一种FBMC导频信道估计装置的结构示意图。

具体实施方式

FBMC利用实正交性去除时域、频域相邻信号的干扰，但是当信道频域响应为复数时，实正交性就无法满足。为满足实正交性，现有技术中，采用辅助导频(Auxiliary Pilot，AP)方法，将辅助导频符号的位置上来自于虚部的干扰置为0。

参照图1，在导频的实部对应的资源块(图1中的黑色方块区域)上发送符号x₀，经过FBMC调制和解调之后，导频的实部对应的资源块上的符号变成y₀，在理想情况下，其中，为导频周围发送的数据符号对应的资源块；为固定系数，对应FBMC发送加接收滤波器在时频两域的冲击响应，k＝1，2，……，44。

现有的辅助导频方法中，在资源块s₂上发送辅助导频，其余的s_k上发送数据符号。为保证y₀中的虚部为0，计算得到从而使得y₀中只包括x₀。

然而，现有的辅助导频方法中，资源块s₂上的符号是一个随机变量，发送端在发送资源块s₂上的辅助导频时，需要为资源块s₂分配较多的发射功率，导致为其他数据符号分配的发射功率较小，继而导致接收端接收到的数据符号的等效信干噪比较低。

在本发明实施例中，在进行导频信道估计时，将第一导频信号的实部和虚部均设置为0。在接收到的数据传输信号中，获取第一资源块上的第一符号以及第二资源块上的第二符号，基于第一符号以及第二符号估计导频信道的相位，并根据导频信道的相位估计导频信道的幅度，从而可以估计出导频信道。由上可知，上述方案无需设定特殊的辅助导频符号来消除导频符号位置上来自虚部的干扰，从而可以降低辅助导频符号的功率，提高数据符号的等效信干噪比。此外，上述方案与LTE的导频配置兼容，无需对LTE的导频配置进行更改。

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

本发明实施例提供了一种FBMC导频信道估计方法，参照图2，以下通过具体步骤进行详细说明。

步骤S201，接收数据传输信号，并从所述数据传输信号中解调出第一导频信号对应的资源块上的符号。

在具体实施中，发送端可以按照现有的通信协议，在某一个预先设定好的固定的子载波上发送第一导频信号，第一导频信号可以包括实部x₁和虚部x₂。发送端可以将数据符号与第一导频信号一起生成数据传输信号，数据传输信号经过FBMC调制后，经过无线信道发送至接收端。

接收端在接收到发送端发送的数据传输信号后，对数据传输信号进行解调处理，可以从数据传输信号中解调出第一导频信号对应的资源块上的符号。 由于第一导频信号包括实部x₁和虚部x₂，因此第一导频信号对应的资源块可以包括第一资源块以及第二资源块，其中：第一资源块为传输第一导频信号的实部x₁的资源块，第一资源块上解调出的符号为第一符号；第二资源块为传输第一导频信号的虚部x₂的资源块，第二资源块上解调出的符号为第二符号。

在本发明实施例中，第一导频信号的实部x₁与虚部x₂均可以设置为0。利用FBMC的正交性，可以得到第一资源块上的第一符号y₁以及第二资源块上的第二符号y₂，具体为：

其中，n₁、n₂为实数，分别为周边资源块上的数据符号带来的干扰；h为本发明实施例中所要估计得到的导频信道。

步骤S202，根据所述第一符号以及所述第二符号，估计所述导频信道的相位。

在本发明实施例中，在估计导频信道的相位时，可以先计算第一符号y₁以及第二符号y₂的旋转相位使得按照旋转相位旋转后的第一符号在实轴上的投影长度与旋转后的第二符号在虚轴上的投影长度相等。在计算得到旋转相位后，将旋转相位取反，得到的取反值即可作为导频信道的相位。

在理想情况下，根据步骤S201中提供的第一符号y₁以及第二符号y₂，计算得到的旋转相位应满足如下关系：

其中，为取实部的函数，为取虚部的函数。

由于式(2)中包括两个方程和一个未知数，因此式(2)中的方程过定，在理想情况下由两个方程解出的旋转相位是相等的。但是，在实际应用中，在数据传输过程中存在噪声的干扰，相应地，受干扰的第一符号y₁以及第二 符号y₂的表达式为：

其中，ν₁以及ν₂为复噪声。

此时，式(2)中的两个方程解出的值可能不相等。在本发明实施例中，针对式(3)，可以给出如下目标表达式：

式(4)的含义为：取所有能够使得旋转后的第一符号在实轴上的投影长度与旋转后的第二符号在虚轴上的投影长度相等的相位值中，投影长度最小的相位值。也即可能存在多个能够使得旋转后的第一符号在实轴上的投影长度与旋转后的第二符号在虚轴上的投影长度相等的相位值，但是从中只选取投影长度最小的相位值作为旋转相位。

根据式(4)，在本发明一实施例中，当第一符号的虚部与第二符号的实部的乘积大于或等于0时，采用如下公式(5)估计导频信道的相位

当第一符号的虚部与第二符号的实部的乘积小于或等于0时，采用如下公式(6)估计导频信道的相位

在得到导频信道的相位后，执行步骤S203。

由此可见，在计算旋转相位时，从所有能够使得旋转后的第一符号在实轴上的投影长度与旋转后的第二符号在虚轴上的投影长度相等的相位值中，选取投影长度最小的相位值作为旋转相位，可以提高相位估计的精度。

可以理解的是，在实际应用中，还可以采用其他的方法，来求得旋转相位并不仅限于本发明上述实施例中提供的旋转相位求取方法。

步骤S203，根据所述估计得到的所述导频信道的相位，估计所述导频信道的幅度。

在具体实施中，可以根据旋转后的第一符号的实部与旋转后的第二符号的虚部，估计所述导频信道的幅度。然而，当第一导频信号的实部x₁与虚部x₂均为0时，很难再根据第一导频信号估计导频信道的幅度。因此，还需要采用其他的方法来估计导频信道的幅度。

在本发明实施例中，可以在数据传输信号中设置第二导频信号，且第二导频信号所占用的资源块与第一导频信号所占用的资源块并不相同。也即在数据传输信号中，包括两个导频信号：第一导频信号以及第二导频信号。

第二导频信号同样包括实部和虚部，第二导频信号所占用的资源块包括第三资源块以及第四资源块，其中：第三资源块为传输第二导频信号的实部x₃的资源块，且第三资源块上解调出的符号为第三符号；第四资源块为传输第二导频信号的虚部x₄的资源块，且第四资源块上解调出的符号为第四符号。需要注意的是，第二导频信号的实部x₃和虚部x₄不能全部为0，且第二导频信号对应的导频信道与第一导频信号对应的导频信道相同。

在实际应用中，导频信道相同可以是指两个导频信道的信道增益相等或极为接近。例如，在频域上承载第一导频信号的子载波与承载第二导频信号的子载波为同一个FBMC符号内的相邻子载波，这样，两个子载波各自对应的导频信道可以近似的看成是相同的导频信道。又如，第一导频信号与第二导频信号在时域上的位置分别为相邻FBMC符号内相同的子载波位置，则第一导频信号对应的导频信道与第二导频信号对应的导频信道可以近似的看成是相同的导频信道。

在本发明实施例中，利用FBMC的正交性，可以得到第三资源块上的第三符号y₃为：y₃＝h(x₃+in₃)；第四资源块上的第四符号y₄为：y₄＝h(n₄+ix₄)，其中，n₃、n₄为实数，分别为周边资源块上的数据符号带来的干扰。

在采用步骤S202估计得到导频信道的相位后，可以将第三符号以及第四符号按照估计得到的进行旋转，根据旋转后的第三符号以及旋转后的第四符号估计导频信道的幅度。

在本发明一实施例中，采用如下公式(7)估计导频信道的幅度：

其中，h_amp为所述导频信道的幅度，为旋转后的第三符号y₃，为旋转后的第四符号y₄。

可以理解的是，在实际应用中，还可以采用其他的方法，来求得导频信道的幅度，并不仅限于本发明上述实施例中提供的幅度的求取方法。

步骤S204，根据所述导频信道的相位以及幅度，估计出所述导频信道。

在具体实施中，可以先提取出导频信道的幅度h_amp的实部，之后再根据h_amp估计导频信道；也可以直接根据导频信道来估计导频信道。

在本发明一实施例中，通过下式(8)估计出导频信道为：

在本发明另一实施例中，通过下式(9)估计出导频信道为：

其中：h为估计出的所述导频信道，为h_amp的实部。

根据式(8)或式(9)，即可估计出导频信道。相比而言，根据式(8)估计出的导频信道与实际的信道更加接近，根据式(9)估计出的导频信道与实际的信道存在一定的误差。

现有的辅助导频方法中，资源块s₂上的符号是一个随机变量，发送端在发送资源块s₂上的辅助导频时，需要为资源块s₂分配较多的发射功率，导致为其他数据符号分配的发射功率较小，继而导致接收端接收到的数据符号的等效信干噪比较低。

而在本发明实施例中，在进行导频信道估计时，将第一导频信号的实部和虚部均设置为0。在接收到的数据传输信号中，获取第一资源块上的第一符号以及第二资源块上的第二符号，基于第一符号以及第二符号估计导频信道的相位，并根据导频信道的相位估计导频信道的幅度，从而可以估计出导频 信道。由此可见，上述方案无需设定特殊的辅助导频符号来消除导频符号位置上来自虚部的干扰，从而可以降低辅助导频符号的功率，提高数据符号的等效信干噪比。

此外，现有的辅助导频方法中，由于对辅助导频符号存在特殊的需求，因此在配置辅助导频符号时，需要对LTE的导频配置进行更改，而本发明上述实施例中提供的FBMC导频信道估计方法中，无需对辅助导频符号进行特殊的设定，因此能够与现有的LTE的导频配置兼容，无需对LTE的导频配置进行更改。

参照图3，本发明实施例提供了一种FBMC导频信道估计装置30，包括：接收单元301、解调单元302、相位估计单元303、幅度估计单元304以及导频信道估计单元305，其中：

接收单元301，用于接收数据传输信号：

解调单元302，用于从所述数据传输信号中解调出第一导频信号对应的资源块上的符号，所述资源块包括第一资源块及第二资源块，所述第一资源块为传输所述第一导频信号的实部x₁的资源块，且所述第一资源块上解调出的符号为第一符号；所述第二资源块为传输所述第一导频信号的虚部x₂的资源块，且所述第二资源块上解调出的符号为第二符号；所述第一导频信号的实部x₁与虚部x₂均为0；

相位估计单元303，用于根据所述第一符号以及所述第二符号，估计所述导频信道的相位；

幅度估计单元304，用于根据所述估计得到的所述导频信道的相位，估计所述导频信道的幅度；

导频信道估计单元305，用于根据所述导频信道的相位以及幅度，估计出所述导频信道。

在具体实施中，所述相位估计单元303，可以用于计算所述第一符号以及所述第二符号的旋转相位，使得按照所述旋转相位旋转后的第一符号在实轴上的投影长度与旋转后的第二符号在虚轴上的投影长度相等；将所述旋转相位取反，得到的取反值作为所述导频信道的相位。

在本发明实施例中，所述旋转相位可以为：所有能够使得旋转后的第一符号在实轴上的投影长度与旋转后的第二符号在虚轴上的投影长度相等的相位值中，投影长度最小的相位值。

在本发明实施例中，所述相位估计单元303，可以用于当所述第一符号的虚部与所述第二符号的实部乘积大于或等于0时，采用如下公式估计所述导频信道的相位：

当所述第一符号的虚部与所述第二符号的实部乘积小于或等于0时，采用如下公式估计所述导频信道的相位：

其中，为所述导频信道的相位，y₁为第一符号，y₂为第二符号，为取y₂的虚部的函数，为取y₁的实部的函数，为取y₂的实部的函数，为取y₁的虚部的函数。

在具体实施中，所述数据传输信号中包括第二导频信号，所述第二导频信号对应的资源块包括第三资源块以及第四资源块，所述第三资源块为传输所述第二导频信号的实部x₃的资源块，且所述第三资源块上解调出的符号为第三符号；所述第四资源块为传输所述第二导频信号的虚部x₄的资源块，且所述第四资源块上解调出的符号为第四符号；所述第二导频信号的实部x₃与虚部x₄不全为0。

在具体实施中，所述幅度估计单元304，可以用于将所述第三符号以及所述第四符号按照所述导频信道的相位进行旋转；根据旋转后的第三符号以及旋转后的第四符号，估计所述导频信道的幅度。

在本发明实施例中，所述幅度估计单元304，可以用于采用如下公式估计所述导频信道的幅度：

其中，h_amp为所述导频信道的幅度，y₃为第三符号，y₄为第四符号，为旋转后的第三符号y₃，为旋转后的第四符号y₄。

在本发明实施例中，所述导频信道估计单元305，可以用于采用如下公式估计所述导频信道：其中，h_amp为所述导频信道的幅度，为所述导频信道的相位，h为估计出的所述导频信道。

在本发明实施例中，所述导频信道估计单元305，可以用于采用如下公式估计所述导频信道：其中：h_amp为所述导频信道的幅度，为所述导频信道的相位，h为估计出的所述导频信道，为h_amp的实部。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

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。