一种5G上行PUSCH接收机信道估计方法与流程

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种5g上行pusch接收机信道估计方法。

背景技术：

对于nrpusch而言，上行接收信号可按照如下公式进行建模：

y[nrx,nsc]＝h[nrx,ntx]x[ntx,nsc]+n[nrx,nsc]；

其中，y[nrx,nsc]表示维度为[nrx,nsc]的接收信号，h[nrx,ntx]表示维度为[nrx,ntx]的频域信道矩阵，x[ntx,nsc]表示维度为[ntx,nsc]的发射信号，n[nrx,nsc]表示维度为[nrx,nsc]的高斯白噪声项，nrx表示接收天线数，nrx表示发送端口数，nsc表示子载波个数。

无线通信系统中，往往通过在发射端插入特定的导频序列，并在接收端通过生成相同的导频序列，与接收信号相关，获取信道估计h[nrx,ntx]，然后对接收信号中的数据做均衡，进行数据的恢复与解调。在5gnr中，pusch的导频参考信号定义为：

x＝wfs；

其中，wf是puschdmrs的cdm码分矩阵，s是本地导频序列。定义在3gppts38.211中，如附表所示，若上行pusch采用port0/1发送且采用单符号dmrs，则发射端的dmrs发射信号可表示为：

在接收端的信号估计中，往往采用经典的ls估计算法并结合后续的降噪滤波，获取到较为准确的信道估计值。经典的ls信道估计算法如下所示：

以上经典的ls信道估计算法，应用在5g上行pusch多流dmrs码分传输时，面临两个问题：

1.复数矩阵求逆的计算量较大，以2t2r为例，传统的ls算法在1个cdm组内计算信道估计时，需要3个2阶的复数乘法和1个2阶的复数矩阵求逆运算，给实际的工程应用带来较大的计算资源开销；

2.5g上行的定时是基于tacommand的机制进行调整的，各个ue的上行时刻在cp范围内对齐，同时由于终端的移动，导致上行存在一定的定偏差。而上行定时的偏差，会破坏dmrs多流码分复用的正交性，导致信道估计的误差；如附图3所示中仿真了基于传统ls估计的信号解调星座图，当上行定时偏差达到1个ta的时候，星座图和原始星座图相比畸变明显，将会严重影响到解调性能。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种5g上行pusch接收机信道估计方法，包括：

s1:以载波为单位，将接收信号y与原始的本地导频序列s共轭相乘，得到共轭相关序列m；

s2:将得到的m按照奇数载波和偶数载波分类：

s3:根据得到的奇数载波和偶数载，计算信道估计值h′；

s4:根据h′值计算定时偏差timingoffset值；

s5:对奇数载波对信道估计进行timingoffset补偿；

s6:重复s3，获取到补偿timingoffset后的信道估计值h。

具体的，所述s1中得到共轭相关序列m的过程为：

m(r,k)＝y(r,k)*conj(s(k))；

其中，r是接收天线的索引，k是子载波的索引，m(r,k)是第r接收天线,第k子载波的共轭相关序列值。

具体的，所述s2中将得到的共轭相关序列m按照奇数载波和偶数载波分类的过程为：

meven(r,j)＝m(r,2j)；

modd(r,j)＝m(r,2j+1)；

其中，meven(r,j)是s1中获取的共轭相关序列m的奇数序列；modd(r,j)是s1中获取的共轭相关序列m的偶数序列；m(r,2j)是第r接收天线、第2j子载波的共轭相关序列值；m(r,2j+1)是第r接收天线、第2j+1子载波的共轭相关序列值。

具体的，所述s3中根据得到的奇数载波和偶数载波，计算信道估计值h′的过程为：

h'(r,0,j)＝(meven(r,j)+modd(r,j))/2；

h'(r,1,j)＝(meven(r,j)-modd(r,j))/2；

其中，设h'(r,t,j)是第r接收天线、第t发射端口、第j个基于3gpp定义的puschdmrs正交码组内的信道估计值，t为发射天线端口索引；则h'(r,0,j)是第r接收天线、第0发射端口、第j个基于3gpp定义的puschdmrs正交码组内的信道估计值，h'(r,1,j)是第r接收天线、第1发射端口、第j个基于3gpp定义的puschdmrs正交码组内的信道估计值，meven(r,j)是s1中获取的共轭相关序列m的奇数序列，modd(r,j)是s1中获取的共轭相关序列m的偶数序列。

具体的，所述s4中根据h′值计算定时偏差timingoffset值包括：

其中，nrx是接收天线数，ntx是发射端口数，ncdm是3gpp定义的puschdmrs正交码组的个数，h'(r,t,j)是第r接收天线、第t发射端口、第j个基于3gpp定义的puschdmrs正交码组内的信道估计值，h'(r,t,j+1)是第r接收天线、第t发射端口、第j+1个基于3gpp定义的puschdmrs正交码组内的信道估计值。

具体的，所述s5中对奇数载波进行timingoffset补偿包括：

modd(r,j)＝modd(r,j)*e^{j*2*pi*2*timingoffset}；

其中，modd(r,j)是s1中获取的共轭相关序列m的偶数序列。

具体的，所述补偿timingoffset后的信道估计值包括：

h(r,0,j)＝(meven(r,j)+modd(r,j))/2；

h(r,1,j)＝(meven(r,j)-modd(r,j))/2；

h(r,0,j)是第r接收天线、第0发射端口、第j个基于3gpp定义的puschdmrs正交码组内纠偏后的信道估计值，h(r,1,j)是第r接收天线、第1发射端口、第j个基于3gpp定义的puschdmrs正交码组内纠偏后的的信道估计值，meven(r,j)是s1中获取的共轭相关序列m的奇数序列，modd(r,j)是s5中获取的纠偏后的共轭相关序列m的偶数序列。

本发明的有益效果在于：本发明通过3gpp定义的puschdmrs正交码矩阵的特殊性，将二维的复数矩阵求逆转换为两个复数乘法和加法来实现，避免复数矩阵求逆，减小了工程应用中计算量；通过对传统ls估计算法与定时偏差估计/补偿算法相融合，提升了上行puschdmsr多流码分复用场景下的解调性能。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是3gpp定义的puschdmrs正交码表；

图3是基于传统ls信道估计的不同定时偏差的信号星座图；

图4是本发明优化的ls信道估计的不同定时偏差的信号星座图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如附图1所示，本发明一种5g上行pusch接收机信道估计方法，包括：

s1:以载波为单位，将接收信号y与原始的本地导频序列s共轭相乘，得到共轭相关序列m；

m(r,k)＝y(r,k)*conj(s(k))；

其中，r是接收天线的索引，k是子载波的索引，m(r,k)是第r接收天线,第k子载波的共轭相关序列值。

s2:将得到的m按照奇数载波和偶数载波分类：

meven(r,j)＝m(r,2j)；

modd(r,j)＝m(r,2j+1)；

其中，meven(r,j)是s1中获取的共轭相关序列m的奇数序列；modd(r,j)是s1中获取的共轭相关序列m的偶数序列；m(r,2j)是第r接收天线、第2j子载波的共轭相关序列值；m(r,2j+1)是第r接收天线、第2j+1子载波的共轭相关序列值。

s3:根据得到的奇数载波和偶数载波，计算信道估计值h′：

h'(r,0,j)＝(meven(r,j)+modd(r,j))/2；

h'(r,1,j)＝(meven(r,j)-modd(r,j))/2；

其中，设h'(r,t,j)是第r接收天线、第t发射端口、第j个基于3gpp定义的puschdmrs正交码组内的信道估计值，t为发射天线端口索引；则h'(r,0,j)是第r接收天线、第0发射端口、第j个基于3gpp定义的puschdmrs正交码组内的信道估计值，h'(r,1,j)是第r接收天线、第1发射端口、第j个基于3gpp定义的puschdmrs正交码组内的信道估计值，meven(r,j)是s1中获取的共轭相关序列m的奇数序列，modd(r,j)是s1中获取的共轭相关序列m的偶数序列。

s4:根据h值计算定时偏差timingoffset值：

其中，nrx是接收天线数，ntx是发射端口数，ncdm是3gpp定义的puschdmrs正交码组的个数，h'(r,t,j)是第r接收天线、第t发射端口、第j个基于3gpp定义的puschdmrs正交码组内的信道估计值，h'(r,t,j+1)是第r接收天线、第t发射端口、第j+1个基于3gpp定义的puschdmrs正交码组内的信道估计值。

s5:对奇数载波进行timingoffset补偿：

modd(r,j)＝modd(r,j)*e^{j*2*pi*2*timingoffset}；

其中，modd(r,j)是s1中获取的共轭相关序列m的偶数序列。

s6:重复s3，获取到补偿timingoffset后的信道估计值：

h(r,0,j)＝(meven(r,j)+modd(r,j))/2；

h(r,1,j)＝(meven(r,j)-modd(r,j))/2；

h(r,0,j)是第r接收天线、第0发射端口、第j个基于3gpp定义的puschdmrs正交码组内纠偏后的信道估计值，h(r,1,j)是第r接收天线、第1发射端口、第j个基于3gpp定义的puschdmrs正交码组内纠偏后的的信道估计值，meven(r,j)是s1中获取的共轭相关序列m的奇数序列，modd(r,j)是s5中获取的纠偏后的共轭相关序列m的偶数序列。基于3gpp定义的puschdmrs正交码如附图2所示。

重复s3为在所有puschdmrscdm复用场景下都重复，用于补偿上一步求得到有偏的信道估计值。

如附图4所示，对本方案在不同定时偏差下的解调星座图进行了仿真，在较大定时偏差情况解调星座图依然无畸变，大幅提高了上行pusch多流dmrs码分复用的解调性能。

本发明适用于nrpusch多流传输时，dmrs码分复用情况下的信道估计优化方法，利用3gpp定义的puschdmrscdm正交码的特殊性，将传统puschdmrs的ls信道估计过程简化为两个复数乘法和两个复数加法，降低传统ls估计中复数矩阵求逆导致的计算资源开销；将定时偏差估计和补偿与ls估计相融合，补偿由于定时偏差导致的信道估计误差。该方法能够降低上行pusch信道估计资源开销，同时大幅提高pusch对于上行定时偏差的容忍度。

本发明通过3gpp定义的puschdmrs正交码矩阵的特殊性，通过优化的ls估计算法来避免复数矩阵求逆，减小了工程应用中计算量；通过对传统ls估计算法与定时偏差估计/补偿算法相融合，提升了上行puschdmsr多流码分复用场景下的解调性能。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。