CN101184079B - 一种频域载波信道估计方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种频域载波信道估计技术，用以减少频域载波信道估计占用的存储资源，并缩短了运算时间。本发明实施例提供了一种频域载波信道估计装置，利用一个存储单元实现逆快速傅里叶变换和快速傅里叶变换的级联运算，节省了存储资源，进一步提高了运算效率，并减小了频域载波信道估计装置的面积及功率损耗。

Description

一种频域载波信道估计方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种频域载波信道估计技术。

背景技术

OFDM(正交频分复用，Orthogonal Frequency Division Multiplex)技术广泛应用于无线通信系统，无线局域网标准802.11、无线城域网标准802.16、地面无线数字音频/视频广播标准DAB/DVB-T等均采用了OFDM技术或将其作为选项之一。OFDM技术作为一种多载波调制技术，是在频域内将一个给定的信道分成多个正交子信道，每个子信道上使用一个子载波进行调制，各子载波间保持正交，将高速数据流转换成并行的低速子数据流，调制到多个相互正交的子载波上进行传输。为了保证接收的准确性，OFDM系统在传送数据信号的同时还传送导频信号，将数据信号和导频信号放在多个子载波信道上传输。其中导频子载波的位置一般在时域和频域呈周期性的规律分布，导频信号也具有已知的特定幅度和相位。

OFDM系统对无线多径衰落信道频率选择性的敏感度大大降低，而循环前缀(Cyclic Prefix，CP)的引入，又进一步增强了系统抗符号间干扰(ISIInter-Symbol Interference)的能力，除此之外带宽利用率高，实现简单等特点使OFDM技术在无线通信领域的应用越来越广，频域载波信道估计作为OFDM系统的关键技术也成为无线通信领域的研究热点问题。

OFDM符号包括导频子载波和其它子载波，子载波总数为N，其中导频子载波数目为M(M＜N)。现有技术中的一种频域载波信道估计原理如图1所示，接收机接收经过无线多径衰落信道传输的时域信号，进行快速傅里叶变换(FastFourier Transform，FFT)后得到频域信号，抽取频域信号中的M个导频信号， 进行时域导频估计，以时域频域载波信道估计结果为导频数据，并在其它子载波的位置填充零，对填充后的N个数据进行N点逆快速傅里叶变换(Inverse FastFourier Transform，IFFT)，获得时域载波数据，对时域载波数据进行加窗处理去除噪声后，再进行N点FFT变换，重新变回频域载波数据，从而得到N个子载波的频域载波信道估计结果，最后根据频域载波信道估计结果进行信道补偿。

频域载波信道估计器采用了基于变换域加窗去噪声的频域载波信道估计方法，结构简单，实现性能好。不过其也存在严重的不足，即其中的IFFT和FFT由于运算复杂，对存储空间的要求较高，具体来说：

如图2a所示，为频域载波信道估计器的一个具体结构示意图。IFFT和FFT采用基本相同的运算方法，IFFT和FFT的硬件结构都包括运算控制单元和存储单元，其中，第一运算控制单元和第一存储单元用于IFFT，第一存储单元用于存储IFFT过程中的输入/输出数据以及中间结果，第二运算控制单元和第二存储单元用于FFT，第二存储单元用于存储FFT过程中的输入/输出数据以及中间结果，两个存储单元占用了频域载波信道估计装置中绝大部分的硬件资源，每一个存储单元一般采用乒乓RAM的设计方法，以4096点IFFT和FFT变换为例，假设数据的实部和虚部都为16-bit精度，则所需乒乓RAM的大小为4096×32×2bit，整体频域载波信道估计装置需要的RAM大小为4096×32×2×2bit，存储资源耗费很大，并且运算时间较长。

例如图2b所示，为IFFT和FFT各自占用一个采用乒乓RAM设计的存储单元时，运算时间计算方法示意图。根据乒乓RAM设计原理，在第一个OFDM符号进行频域载波信道估计的输入数据1未处理完时，第二个OFDM符号进行频域载波信道估计的输入数据2已经输入，因此IFFT和FFT各自需要用于轮流操作两块RAM，可以称为乒乓操作，以保证运算不受影响。IFFT运算结束后输出运算结果，完成加窗运算，并进行FFT运算。IFFT输出运算结果的时间基本和FFT输入数据的时间是并行的。所以完成一次频域估计所需要的时 间总计为：数据输入时间、IFFT运算时间、IFFT运算结果输出时间、加窗运算时间、FFT运算时间和FFT运算结果输出时间相加之和。

综上所述，由于现有技术中IFFT和FFT分别利用独立存储单元进行运算，占用的存储资源较大，从而增大了频域载波信道估计器的成本，并且总的运算时间较长。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种频域载波信道估计装置和频域载波信道估计方法，其有效节省了频域载波信道估计所占用的存储资源；

本发明的另一目的在于，提供一种频域载波信道估计装置和频域载波信道估计方法，其在有效节省频域载波信道估计所占用的存储资源的同时，且能有效缩短运算时间。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

第一种频域载波信道估计装置，包括：存储单元；

第一运算控制单元，用于根据OFDM符号中各子载波的排列顺序，将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间中，并进行逆快速傅里叶变换；

加窗运算单元，用于在逆快速傅里叶变换结束后，从所述存储单元的各存储空间中分别读出数据进行加窗运算，并将加窗运算结果写入对应的存储空间中；

第二运算控制单元，用于在所述加窗运算结束后，对存储在所述存储单元中各存储空间中的数据进行快速傅里叶变换，并在所述快速傅里叶变换结束后，根据各存储空间的顺序依次读取快速傅里叶变换运算结果并输出，其中：每一级快速傅里叶变换的运算地址：根据所述存储单元中，用于存储参与该级傅里叶变换运算的数据的存储空间地址信息确定，具体为根据比特反转规则和参与快速傅里叶变换运算的数据地址信息，确定参与快速傅里叶运算的数据在未进行比特反转处理之前的存储空间地址信息为运算地址。

较佳的，所述第一运算控制单元具体包括：

第一控制子单元，用于根据OFDM符号中各子载波的排列顺序，将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间中，并在各级逆快速傅里叶变换过程中对存储单元进行数据存储控制；

第一运算子单元，用于在每一级逆快速傅里叶变换运算过程中，从所述第一控制子单元接收参与该级逆快速傅里叶变换运算的数据，并向所述第一控制子单元返回运算后的数据。

所述第一控制子单元的一种具体实现中：所述根据OFDM符号中各子载波的排列顺序将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间，其具体包括：将各导频数据分别写入与导频子载波排列位置对应的存储空间中，将全零数据分别写入每一个其它子载波排列位置对应的存储空间中；

所述在各级逆快速傅里叶变换过程中对存储单元进行数据存储控制，其具体包括：在每一级逆快速傅里叶变换运算过程中，根据该级逆快速傅里叶变换的运算地址，从所述存储单元的对应存储空间中读取参与该级逆快速傅里叶变换运算的数据，并输出给所述第一运算子单元；以及根据该级逆快速傅里叶变换的运算地址，将所述第一运算子单元返回的数据写入对应存储空间中。

所述第一控制子单元的另一种具体实现中：

所述根据OFDM符号中各子载波的排列顺序将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间，其具体包括：记录导频子载波在OFDM符号中的排列位置，将各导频数据分别写入与导频子载波排列位置对应的存储空间中；

所述在各级逆快速傅里叶变换过程中对存储单元进行数据存储控制，其具体包括：在进行第一级逆快速傅里叶变换运算时，根据所述导频子载波在OFDM符号中的排列位置，当运算地址为导频数据的存储空间地址信息时，从对应存储空间中读取导频数据并输出给所述第一运算子单元，否则将全零数据输出给所述第一运算子单元；在进行其它各级逆快速傅里叶变换运算时，根据该级逆快速傅里叶变换的运算地址，从所述存储单元的对应存储空间中读取参 与该级逆快速傅里叶变换运算的数据，并将读出的数据输出给所述第一运算子单元。

较佳的，所述第二运算控制单元具体包括：第二控制子单元和第二运算子单元，其中：

所述第二控制子单元在每一级快速傅里叶变换运算过程中，根据该级快速傅里叶变换的运算地址，从所述存储单元的对应存储空间中读取参与该级快速傅里叶变换运算的数据并输出给第二运算子单元；

所述第二运算子单元在每一级快速傅里叶变换运算过程中，从所述第二控制子单元接收参与该级快速傅里叶变换运算的数据，并向所述第二控制子单元返回运算后的数据；

所述第二控制子单元在每一级快速傅里叶变换运算过程中，根据该级快速傅里叶变换的运算地址，将所述第二运算子单元返回的数据写入对应存储空间中；

所述第二控制子单元在所述快速傅里叶变换结束后，根据各存储空间的顺序依次读取快速傅里叶变换运算结果并输出。

第一种频域载波信道估计方法，包括：

根据OFDM符号中各子载波的排列顺序，将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间中，并进行逆快速傅里叶变换；

在逆快速傅里叶变换结束后，从所述存储单元的各存储空间中读出数据进行加窗运算，并将加窗运算结果写入对应的存储空间中；

在所述加窗运算结束后，对所述存储单元的各存储空间中存储的数据进行快速傅里叶变换，其中：每一级快速傅里叶变换的运算地址：根据所述存储单元中，用于存储参与该级傅里叶变换运算的数据的存储空间地址信息确定，具体为根据比特反转规则和参与快速傅里叶变换运算的数据地址信息，确定参与快速傅里叶运算的数据在未进行比特反转处理之前的存储空间地址信息为运算地址；

在所述快速傅里叶变换结束后，根据各存储空间的顺序依次读取快速傅里叶变换运算结果并输出。

较佳的，所述根据OFDM符号中各子载波的排列顺序，将进行逆快速傅 里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间中具体包括：

将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间中具体包括：将各导频数据分别写入与导频子载波排列位置对应的存储空间中，将全零数据分别写入每一个其它子载波排列位置对应的存储空间中；以及

所述的逆快速傅里叶变换具体包括：

在每一级逆快速傅里叶变换运算过程中，根据该级逆快速傅里叶变换的运算地址，从所述存储单元的对应存储空间中读取参与该级逆快速傅里叶变换运算的数据进行运算；并根据该级逆快速傅里叶变换的运算地址，将运算后的数据写入对应存储空间中。

或者所述根据OFDM符号中各子载波的排列顺序，将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间中具体包括：

记录导频子载波在OFDM符号中的排列位置，将各导频数据分别写入与导频子载波排列位置对应的存储空间中；以及

所述的逆快速傅里叶变换具体包括：

在进行第一级逆快速傅里叶变换运算时，根据所述导频子载波在OFDM符号中的排列位置，当运算地址为导频数据的存储空间地址信息时，从对应存储空间中读取导频数据，否则产生全零数据；在进行其它各级逆快速傅里叶变换运算时，根据该级逆快速傅里叶变换的运算地址，从所述存储单元的对应存储空间中读取参与该级逆快速傅里叶变换运算的数据，并根据每一级逆快速傅里叶变换的运算地址，将各级运算后的数据写入对应存储空间中。

第二种频域载波信道估计装置，包括：存储单元；

第三运算控制单元，用于根据OFDM符号中各子载波的排列顺序，将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间中，并进行逆快速傅里叶变换；

第四运算控制单元，用于在所述逆快速傅里叶变换结束后，对所述存储单元的各存储空间中存储的数据进行加窗运算和快速傅里叶变换，以及在所述快速傅里叶变换结束后，根据各存储空间的顺序依次读取快速傅里叶变换运算结果并输出，其中：每一级快速傅里叶变换的运算地址：根据所述存储单元中，用于存储参与该级傅里叶变换运算的数据的存储空间地址信息确定，具体为根据比特反转规则和参与快速傅里叶变换运算的数据地址信息，确定参与快速傅里叶运算的数据在未进行比特反转处理之前的存储空间地址信息为运算地址，以及在第一级快速傅里叶变换过程中，对数据先进行加窗运算后再进行快速傅里叶变换运算。

第二种频域载波信道估计方法，包括：

根据OFDM符号中各子载波的排列顺序，将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间中，并进行逆快速傅里叶变换；

在所述逆快速傅里叶变换结束后，所述存储单元的各存储空间中存储的数据进行加窗运算和快速傅里叶变换，其中：每一级快速傅里叶变换的运算地址：根据所述存储单元中，用于存储参与该级傅里叶变换运算的数据的存储空间地址信息确定，具体为根据比特反转规则和参与快速傅里叶变换运算的数据地址信息，确定参与快速傅里叶运算的数据在未进行比特反转处理之前的存储空间地址信息为运算地址，以及在第一级快速傅里叶变换过程中，对参与每一次运算的数据先进行加窗运算后再进行运算；

在所述快速傅里叶变换结束后，根据各存储空间的顺序依次读取快速傅里叶变换运算结果并输出。

本发明提供的第一种频域载波信道估计装置和估计方法，利用一个存储单元即可实现逆快速傅里叶变换和快速傅里叶变换的级联运算，节省了存储资源；本发明提供的第二种频域载波信道估计装置和估计方法，加窗运算在进行第一级快速傅里叶变换运算的过程中完成，不需要为加窗运算单独执行数据的读出和写入操作，从而得以在节省了存储资源的基础上，进一步缩短了运算时间。

附图说明

图1为现有频域载波信道估计方法原理示意图；

图2a为现有频域载波信道估计装置的一个具体结构示意图；

图2b为现有频域载波信道估计装置中，逆快速傅里叶变换和快速傅里叶 变换各自占用一个采用乒乓RAM设计的存储单元时，运算时间计算方法示意图；

图3为本发明实施例提供的确定快速傅里叶变换的运算地址的原理示意图；

图4a为本发明实施例提供的第一种频域载波信道估计装置的一个具体结构示意图；

图4b为本发明实施例提供的第一种频域载波信道估计装置中，逆快速傅里叶变换和快速傅里叶变换各自占用一个采用乒乓RAM设计的存储单元时，运算时间计算方法示意图。

图5a为本发明实施例提供的第二种频域载波信道估计装置的一个具体结构示意图；

图5b为本发明实施例提供的第二种频域载波信道估计装置中，逆快速傅里叶变换和快速傅里叶变换各自占用一个采用乒乓RAM设计的存储单元时，运算时间计算方法示意图。

具体实施方式

仍参阅图2a所示，对于一个OFDM符号进行的频域载波信道估计中，第一运算控制单元将导频数据存入第一存储单元中并进行IFFT，在进行FFT之前，输出第一存储单元中存储的IFFT运算结果，经加窗运算后输入第二存储单元的各存储空间中，第二运算控制单元再对第二存储单元各存储空间中存储的数据进行FFT，最后根据FFT运算结果获得频域载波信道估计后的时域载波数据，其中：从第一存储单元中输出IFFT运算结果时，并不是按照第一存储单元中各存储空间的排列顺序依次输出数据的，而是需要进行比特反转处理，重新排列各存储空间中存储的数据，并对重新排列的数据进行加窗处理后依次输入到第二存储单元的各存储空间时。根据比特反转规则和对第二存储单元中各级FFT的运算地址，可以获得参与各级FFT运算的数据在第一存储单元中 的实际存储空间地址信息，从而根据实际存储地址信息，在第一存储单元中完成各级FFT运算，达到节省存储空间的目的，并减小了频域载波信道估计装置的面积及功率损耗。

下面以基4的FFT变换为例，说明如何根据存储单元中参与该级FFT变换运算的数据的存储空间地址信息，确定出每一级FFT的运算地址。

假设计算点数为N(N＞＝16)，则变量P的计算公式为：P＝log₂N，计数器(counter)为在每级运算时在0～N-1之间按顺序编号的存储空间地址信息，counter用二进制表示时，位数为P，最高位表示为P-1，最低位表示为0，如图3所示。例如，N＝16，则变量P为：P＝log₂ 16＝4，counter表示0～15之间的地址信息，用二进制分别表示为：0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111。

各级IFFT的运算地址如下：

第一级运算地址为：

{counter[1:0]，counter[P-1:2]}；

最后一级运算地址为：

{counter[P-1:0]}；

其它各级运算地址为：

{counter[P-1:P-2*(i-1)]counter[1:0]counter[P-2*(i-1)-1:2]}，其中i代表当前运算级数。

以P＝4为例进行说明，运算总共两级，第一级运算地址为：{counter[1:0]，counter[3:2]}，则依次分别读取数据的地址信息顺序为：0000、0100、1000、1100、0001、0101、1001、1101，0010、0110、1010、1110、0011、0111、1011、1111。

第二级地址即为最后一级地址，第二级运算地址为：{counter[3:2]，counter[1:0]}；

以P＝12为例，第二级地址为：{counter[11:10]，counter[1:0]，counter[9:2]}， 第三级地址为：{counter[11:8]，counter[1:0]，counter[7:2]}；等。

在频域载波信道估计中，IFFT完成后需要进行FFT，FFT原理和IFFT基本相同，现有技术中FFT是根据IFFT输出的运算结果进行的，IFFT输出运算结果时需要进行比特反转，改变了数据的存储空间，本发明实施例中，根据比特反转规则和参与FFT运算的数据地址信息，确定参与FFT运算的数据在未进行比特反转处理之前的存储空间地址信息，从而利用一个存储单元实现IFFT和FFT的级联运算。

仍以基4的FFT变换为例，当利用一个存储单元实现IFFT和FFT的级联运算时，各级FFT的运算地址为：

第一级运算地址为：

{counter[3:2]counter[5:4]...counter[P-1:P-2]counter[1:0]}；

最后一级运算地址为：

{counter[1:0]counter[3:2]counter[5:4]...counter[P-1:P-2]}；

其它各级运算地址为：

{counter[3:2]...counter[P-2*i+1:P-2*i]counter[1:0]counter[P-2*(i-1)+1:P-2*(i-1)]...counter[P-1:P-2]}，其中i代表当前运算级数。

同样以P＝4为例进行说明，最后一级运算地址为：{counter[1:0]counter[3:2]}，则读取数据的地址信息顺序为：0000、0100、1000、1100、0001、0101、1001、1101，0010、0110、1010、1110、0011、0111、1011、1111。

以P＝4为例，运算总共两级，第2级地址即为最后一级地址，为：{counter[1:0]，counter[3:2]}；

以P＝12为例，第2级地址为：{counter[3:2]，counter[5:4]，counter[7:6]，counter[9:8]，counter[1:0]，counter[11:10]}，第3级地址为：{counter[3:2]，counter[5:4]，counter[7:6]，counter[1:0]，counter[9:8]，counter[11:10]}；等。

如果采用其它方式的FFT变换运算，本领域技术人员可以根据上述原理确定出级联运算方法。

本发明实施例基于上述级联运算原理提供两种实现方案，第一种方案的加窗运算在IFFT变换运算和FFT变换运算之间独立执行，第二种方案的加窗运算在进行第一级FFT变换运算的过程中完成。

进行IFFT变换所需的数据包括OFDM符号中的各导频子载波承载的导频数据和根据其它子载波填充的全零数据，导频数据和全零数据可以全部写入存储单元中，其中各导频数据写入与导频子载波排列位置对应的存储空间中，全零数据写入每一个与其它子载波排列位置对应的存储空间中，全零数据的填充可以在数据输出给频域载波信道估计器之前完成，也可以是频域载波信道估计器将数据写入存储单元的过程中完成填零操作。

下面以导频数据和全零数据可以全部写入存储单元为例进行详细说明。

如图4a所示，为第一种实现方案的频域载波信道估计装置具体结构示意图，主要包括：第一运算控制单元、第二运算控制单元、加窗运算单元和存储单元，其中：

第一运算控制单元，用于根据各子载波在OFDM符号中的排列顺序，将进行IFFT所需的数据写入存储单元的对应存储空间中，并进行IFFT；

加窗运算单元，用于在IFFT结束后，从存储单元的各存储空间中读出数据进行加窗运算，并将加窗运算结果写入对应的存储空间中；

第二运算控制单元，用于在加窗运算结束后，对存储单元的各存储空间中存储的数据进行FFT，并在FFT结束后，根据各存储空间的顺序依次读取FFT运算结果并输出，其中：每一级FFT的运算地址为根据本发明实施例提供的利用一个存储单元进行逆快速FFT变换和快速FFT变换级联运算的实现原理确定的，即在存储单元中，用于存储参与该级FFT变换运算的数据的存储空间地址信息确定。第二运算控制单元输出的数据即为频域载波信道估计后的时域载波数据。

第二运算控制单元进行的每一级FFT中，需要根据参与该级FFT变换运算的数据在存储单元中的实际存储空间地址信息，从对应存储空间读取数据进 行运算并将运算结果写入对应存储空间，其中数据读出和写入的地址信息需要同时考虑不需要IFFT输出而省略的比特反转处理以及参与FFT运算的数据读取规则。第二运算控制单元在输出FFT运算结果时，由于IFFT省略输出时的比特反转处理，因此FFT从存储单元输出频域载波信道估计后的时域载波数据时，要同时考虑IFFT输出的比特反转处理以及自身的比特反转处理，其结果是根据各存储空间的顺序依次读取数据并输出，不需要进行比特反转处理。

仍参阅图4a所示，第一运算控制单元还可以具体包括：第一控制子单元和第一运算子单元，其中第一控制子单元用于进行数据的存储控制，第一运算子单元用于执行各级IFFT运算，具体包括：

第一控制子单元将进行IFFT的数据写入存储单元的各存储空间中，在每一级IFFT运算过程中，根据该级IFFT的运算地址，从存储单元的对应存储空间中读取参与该级IFFT运算的数据，并将读出的数据输出给第一运算子单元；

第一运算子单元在每一级IFFT运算过程中，从第一控制子单元接收参与该级IFFT运算的数据，并向第一控制子单元返回运算后的数据；

第一控制子单元在每一级IFFT运算过程中，根据该级IFFT的运算地址，将第一运算子单元返回的数据写入对应存储空间中。

仍参阅图4a所示，第二运算控制单元可以具体包括：第二控制子单元和第二运算子单元，其中：

第二控制子单元在每一级FFT运算过程中，根据该级FFT的运算地址，即同时考虑被省略的IFFT输出时进行的比特反转处理以及FFT运算本身的数据读取规则后计算得出的地址，从存储单元的对应存储空间中读取参与该级FFT运算的数据并输出给第二运算子单元；

第二运算子单元在每一级FFT运算过程中，从第二控制子单元接收参与该级IFFT运算的数据，并向第二控制子单元返回运算后的数据；

第二控制子单元在每一级FFT运算过程中，根据该级IFFT的运算地址，将第二运算子单元返回的数据写入对应存储空间中；

第二控制子单元在FFT结束后，根据各存储空间的顺序依次读取频域载波信道估计后的时域载波数据并输出。

图4a所示的频域载波信道估计装置中采用的频域载波信道估计方法，具体包括：

将进行IFFT所需的数据写入存储单元的各存储空间中并进行IFFT，其中，每一个导频子载波在OFDM符号中的排列位置对应的存储空间中，写入该导频子载波承载的导频数据，每一个与OFDM符号中的其它子载波排列位置对应的存储空间中全部写入全零数据；

在IFFT结束后，从存储单元的各存储空间中读出数据进行加窗运算，并将加窗运算结果写入对应的存储空间中；

在加窗运算结束后，对存储单元的各存储空间中存储的数据进行FFT，其中：每一级FFT的运算地址：根据存储单元中，用于存储参与该级FFT变换运算的数据的存储空间地址信息确定；

在FFT结束后，根据各存储空间的顺序依次读取频域载波信道估计后的时域载波数据并输出。

IFFT包括多级运算，其中每一级IFFT运算过程中：

根据该级IFFT的运算地址，从存储单元的对应存储空间中读取参与该级IFFT运算的数据；

根据读取数据进行该级IFFT运算，并根据该级IFFT的运算地址，将运算后的数据写入对应存储空间中。

FFT同样包括多级运算，具体运算过程和IFFT基本相同，这里不再冗述。

如图4a所示，本发明实施例提供的第一种技术方案中，经过IFFT后的运算结果存储在存储单元中，后续的FFT变换运算通过级联运算的地址控制，直接从存储单元中读取参与各级FFT变换运算所需的数据，利用一个存储单元实现了IFFT和FFT的级联运算，所以存储空间减少了将近50％。参阅图4b所示，由于加窗运算时同样还需要对存储单元进行数据读出/写入的操作，所以整 体运算时间和现有技术基本相同。

本发明实施例提供的另一种频域载波信道估计装置中，不需要独立设置加窗运算单元，而是在进行第一级FFT过程中，先对数据进行加窗运算后再进行FFT运算，从而在进行第一级FFT的过程中完成了加窗运算，加窗运算时不需要单独对存储单元进行数据的读出/写入的操作，因而在节省存储空间的基础上，进一步缩短了运算时间。

如图5a所示，为第二种实现方案的频域载波信道估计装置具体结构示意图，主要包括：

第三运算控制单元，用于将进行IFFT的数据写入存储单元的各存储空间中，在每一级IFFT运算过程中，根据该级IFFT的运算地址，从存储单元的对应存储空间中读取参与该级IFFT运算的数据，并将读出的数据输出给第一运算子单元；

第四运算控制单元，用于在IFFT结束后，对存储单元的各存储空间中存储的数据进行加窗运算和FFT运算，以及在FFT运算结束后，根据各存储空间的顺序依次读取频域载波信道估计后的时域载波数据并输出，其中：每一级FFT的运算地址：根据存储单元中，用于存储参与该级FFT变换运算的数据的存储空间地址信息确定，以及在第一级FFT过程中，对参与每一次运算的数据先进行加窗运算后再进行FFT运算。

同样本发明实施例中第三运算控制单元进行的每一FFT中，需要根据参与该级FFT变换运算的数据在存储单元中的实际存储空间地址信息，分别读取数据并进行运算，运算的结果也需要根据该实际存储空间地址信息写入到对应的存储空间中。由于省略了IFFT输出时的比特反转处理，因此第三运算控制单元从存储单元输出频域载波信道估计后的时域载波数据时，根据各存储空间的顺序依次分别读取数据并输出，不需要进行比特反转处理。

仍参阅图5a所示，第三运算控制单元可以具体包括：第三控制子单元和第三运算子单元，其中：

第三控制子单元将进行IFFT所需的数据写入存储单元的各存储空间中，并在每一级IFFT运算过程中，根据该级IFFT的运算地址，从存储单元的对应存储空间中读取参与该级IFFT运算的数据，并将读出的数据输出给第三运算子单元；

第三运算子单元在每一级IFFT运算过程中，从第三控制子单元接收参与该级IFFT运算的数据，并向第三控制子单元返回运算后的数据；

第三控制子单元在每一级IFFT运算过程中，根据该级IFFT的运算地址，将第三运算子单元返回的数据写入对应存储空间中。

第四运算控制单元可以具体包括：第四控制子单元和第四运算子单元，其中：

第四控制子单元在每一级FFT运算过程中，根据该级FFT的运算地址，从存储单元的对应存储空间中读取参与该级FFT运算的数据并输出给第四运算子单元；

第四运算子单元在每一级FFT运算过程中，从第四控制子单元接收参与该级IFFT运算的数据，并向第四控制子单元返回运算后的数据，其中：在第一级FFT过程中，对参与运算的数据先进行加窗运算后再进行FFT运算；

第四控制子单元在每一级FFT运算过程中，根据该级IFFT的运算地址，将第四运算子单元返回的数据写入对应存储空间中；

第四控制子单元在FFT结束后，根据各存储空间的顺序依次读取频域载波信道估计后的时域载波数据并输出。

图5a所示的频域载波信道估计装置中采用的频域载波信道估计方法，具体包括：

将进行IFFT所需的数据写入存储单元的各存储空间中并进行IFFT；

在IFFT结束后，对存储单元的各存储空间中存储的数据进行加窗运算和FFT，其中：每一级FFT的运算地址为，存储单元中存储的参与该级FFT变换运算数据的存储空间地址信息，以及在第一级FFT过程中，对参与每一次运算 的数据先进行加窗运算后再进行运算；

在FFT结束后，根据各存储空间的顺序依次读取频域载波信道估计后的时域载波数据并输出。

如图5a所示，本发明实施例提供的第二种技术方案中，经过IFFT后的运算结果存储在存储单元中，后续的FFT变换运算通过级联运算的地址控制，直接从存储单元中读取参与各级FFT变换运算所需的数据，从而节省了将近50％的存储空间。如图5b所示，对一个OFDM符号进行频域载波信道估计的整体过程所需要的时间为：IFFT所需数据的输入时间、逆FFT变换运算时间、加窗运算时间、FFT变换运算时间和频域载波信道估计后的数据输出时间相加之和。可见省略了加窗运算所需的数据读出和写入时间，从而缩短了整体运算时间，整体运算时间的缩短比例大约在8％～22％之间。以M级(逆)FFT为例进行说明，设定数据输出时间为1个时间单位，则(逆)FFT运算时间为M个时间单位，数据输出时间和加窗运算时间也近似为1个时间单位，采用本发明实施例提供的方法减少的时间大约占[1/(2+M)]％，以4级(逆)FFT为例，运算时间大概减少10％。

本发明实施例提供的两种技术方案和现有技术相比，加窗运算以及IFFT和FFT运算机制没有发生改变，因此具有相同的频域载波信道估计精度。

本发明实施例中，还可以对图4a和图5a所示的频域载波信道估计装置再进行优化，优化方法包括：在向存储单元中写入IFFT所需的数据时，每一个导频子载波在OFDM符号中的排列位置对应的存储空间中，写入该导频子载波承载的导频数据，每一个与OFDM符号中的其它子载波排列位置对应的存储空间中不写入任何数据，这样IFFT包括的多级运算中：

进行第一级IFFT运算时，当运算地址为导频数据的存储空间地址信息时，将从对应存储空间中读取参与该第一级IFFT变换运算的数据，否则将全零数据作为参与该第一级IFFT变换运算的数据，即零数据的填充在第一级IFFT的过程中完成；

进行其它各级IFFT运算时，根据该级IFFT的运算地址，从存储单元的对应存储空间中读取参与该级IFFT运算的数据。

这样可以省略部分数据读出的时间，进一步缩短了整体运算时间，提高频域载波信道估计的性能。

本发明实施例利用一个存储单元实现IFFT和FFT的级联运算时，需要根据比特反转规则和现有FFT的运算地址，确定出参与各级FFT运算的数据在存储单元中的实际存储地址，并将实际存储地址作为运算地址。从而节省了存储空间，并进一步缩短了运算时间，提高了频域载波信道估计的整体性能。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种频域载波信道估计装置，其特征在于，包括：

存储单元；

第一运算控制单元，用于根据OFDM符号中各子载波的排列顺序，将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间中，并进行逆快速傅里叶变换；

加窗运算单元，用于在逆快速傅里叶变换结束后，从所述存储单元的各存储空间中分别读出数据进行加窗运算，并将加窗运算结果写入对应的存储空间中；

第二运算控制单元，用于在所述加窗运算结束后，对存储在所述存储单元中各存储空间中的数据进行快速傅里叶变换，并在所述快速傅里叶变换结束后，根据各存储空间的顺序依次读取快速傅里叶变换运算结果并输出，其中：每一级快速傅里叶变换的运算地址：根据所述存储单元中，用于存储参与该级傅里叶变换运算的数据的存储空间地址信息确定，具体为根据比特反转规则和参与快速傅里叶变换运算的数据地址信息，确定参与快速傅里叶运算的数据在未进行比特反转处理之前的存储空间地址信息为运算地址。

2.如权利要求1所述的频域载波信道估计装置，其特征在于，所述第一运算控制单元具体包括：

第一控制子单元，用于根据OFDM符号中各子载波的排列顺序，将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间中，并在各级逆快速傅里叶变换过程中对存储单元进行数据存储控制；

第一运算子单元，用于在每一级逆快速傅里叶变换运算过程中，从所述第一控制子单元接收参与该级逆快速傅里叶变换运算的数据，并向所述第一控制子单元返回运算后的数据。

3.如权利要求2所述的频域载波信道估计装置，其特征在于，所述第一控制子单元中：

所述根据OFDM符号中各子载波的排列顺序将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间，其具体包括：将各导频数据分别写入与导频子载波排列位置对应的存储空间中，将全零数据分别写入每一个其它子载波排列位置对应的存储空间中；

所述在各级逆快速傅里叶变换过程中对存储单元进行数据存储控制，其具体包括：在每一级逆快速傅里叶变换运算过程中，根据该级逆快速傅里叶变换的运算地址，从所述存储单元的对应存储空间中读取参与该级逆快速傅里叶变换运算的数据，并输出给所述第一运算子单元；以及根据该级逆快速傅里叶变换的运算地址，将所述第一运算子单元返回的数据写入对应存储空间中。

4.如权利要求2所述的频域载波信道估计装置，其特征在于，所述第一控制子单元中：

所述根据OFDM符号中各子载波的排列顺序将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间，其具体包括：记录导频子载波在OFDM符号中的排列位置，将各导频数据分别写入与导频子载波排列位置对应的存储空间中；

所述在各级逆快速傅里叶变换过程中对存储单元进行数据存储控制，其具体包括：在进行第一级逆快速傅里叶变换运算时，根据所述导频子载波在OFDM符号中的排列位置，当运算地址为导频数据的存储空间地址信息时，从对应存储空间中读取导频数据并输出给所述第一运算子单元，否则将全零数据输出给所述第一运算子单元；在进行其它各级逆快速傅里叶变换运算时，根据该级逆快速傅里叶变换的运算地址，从所述存储单元的对应存储空间中读取参与该级逆快速傅里叶变换运算的数据，并将读出的数据输出给所述第一运算子单元。

5.如权利要求1所述的频域载波信道估计装置，其特征在于，所述第二运算控制单元具体包括：第二控制子单元和第二运算子单元，其中：

所述第二控制子单元在每一级快速傅里叶变换运算过程中，根据该级快速傅里叶变换的运算地址，从所述存储单元的对应存储空间中读取参与该级快速傅里叶变换运算的数据并输出给第二运算子单元；

所述第二运算子单元在每一级快速傅里叶变换运算过程中，从所述第二控制子单元接收参与该级快速傅里叶变换运算的数据，并向所述第二控制子单元返回运算后的数据；

所述第二控制子单元在每一级快速傅里叶变换运算过程中，根据该级快速傅里叶变换的运算地址，将所述第二运算子单元返回的数据写入对应存储空间中；

所述第二控制子单元在所述快速傅里叶变换结束后，根据各存储空间的顺序依次读取快速傅里叶变换运算结果并输出。

6.一种频域载波信道估计装置，其特征在于，包括：

存储单元；

第三运算控制单元，用于根据OFDM符号中各子载波的排列顺序，将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间中，并进行逆快速傅里叶变换；

第四运算控制单元，用于在所述逆快速傅里叶变换结束后，对所述存储单元的各存储空间中存储的数据进行加窗运算和快速傅里叶变换，以及在所述快速傅里叶变换结束后，根据各存储空间的顺序依次读取快速傅里叶变换运算结果并输出，其中：每一级快速傅里叶变换的运算地址：根据所述存储单元中，用于存储参与该级傅里叶变换运算的数据的存储空间地址信息确定，具体为根据比特反转规则和参与快速傅里叶变换运算的数据地址信息，确定参与快速傅里叶运算的数据在未进行比特反转处理之前的存储空间地址信息为运算地址，以及在第一级快速傅里叶变换过程中，对数据先进行加窗运算后再进行快速傅里叶变换运算。

7.如权利要求6所述的频域载波信道估计装置，其特征在于，所述第三运算控制单元具体包括：

第三控制子单元，用于根据OFDM符号中各子载波的排列顺序，将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间中，并在各级逆快速傅里叶变换过程中对存储单元进行数据存储控制；

第三运算子单元，用于在每一级逆快速傅里叶变换运算过程中，从所述第三控制子单元接收参与该级逆快速傅里叶变换运算的数据，并向所述第三控制子单元返回运算后的数据。

8.如权利要求7所述的频域载波信道估计装置，其特征在于，所述第三控制子单元中：

所述根据OFDM符号中各子载波的排列顺序将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间，其具体包括：将各导频数据分别写入与导频子载波排列位置对应的存储空间中，将全零数据分别写入每一个其它子载波排列位置对应的存储空间中；

所述在各级逆快速傅里叶变换过程中对存储单元进行数据存储控制，其具体包括：在每一级逆快速傅里叶变换运算过程中，根据该级逆快速傅里叶变换的运算地址，从所述存储单元的对应存储空间中读取参与该级逆快速傅里叶变换运算的数据，并输出给所述第三运算子单元；以及根据该级逆快速傅里叶变换的运算地址，将所述第三运算子单元返回的数据写入对应存储空间中。

9.如权利要求7所述的频域载波信道估计装置，其特征在于，所述第三控制子单元中：

所述根据OFDM符号中各子载波的排列顺序将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间，其具体包括：记录导频子载波在OFDM符号中的排列位置，将各导频数据分别写入与导频子载波排列位置对应的存储空间中；

所述在各级逆快速傅里叶变换过程中对存储单元进行数据存储控制，其具体包括：在进行第一级逆快速傅里叶变换运算时，根据所述导频子载波在OFDM符号中的排列位置，当运算地址为导频数据的存储空间地址信息时，从对应存储空间中读取导频数据并输出给所述第三运算子单元，否则将全零数据输出给所述第三运算子单元；以及在进行其它各级逆快速傅里叶变换运算时，根据该级逆快速傅里叶变换的运算地址，从所述存储单元的对应存储空间中读取参与该级逆快速傅里叶变换运算的数据，并将读出的数据输出给所述第三运算子单元。

10.如权利要求6所述的频域载波信道估计装置，其特征在于，所述第四运算控制单元具体包括：第四控制子单元和第四运算子单元，其中：

所述第四控制子单元在每一级快速傅里叶变换运算过程中，根据该级快速傅里叶变换的运算地址，从所述存储单元的对应存储空间中读取参与该级快速傅里叶变换运算的数据并输出给第四运算子单元；

所述第四运算子单元在每一级快速傅里叶变换运算过程中，从所述第四控制子单元接收参与该级快速傅里叶变换运算的数据，并向所述第四控制子单元返回运算后的数据，其中：在第一级快速傅里叶变换过程中，对数据先进行加窗运算后再进行快速傅里叶变换运算；

所述第四控制子单元在每一级快速傅里叶变换运算过程中，根据该级快速傅里叶变换的运算地址，将所述第四运算子单元返回的数据写入对应存储空间中；

所述第四控制子单元在所述快速傅里叶变换结束后，根据各存储空间的顺序依次读取快速傅里叶变换运算结果并输出。

11.一种频域载波信道估计方法，其特征在于，包括：

根据OFDM符号中各子载波的排列顺序，将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间中，并进行逆快速傅里叶变换；

在逆快速傅里叶变换结束后，从所述存储单元的各存储空间中读出数据进行加窗运算，并将加窗运算结果写入对应的存储空间中；

在所述加窗运算结束后，对所述存储单元的各存储空间中存储的数据进行快速傅里叶变换，其中：每一级快速傅里叶变换的运算地址：根据所述存储单元中，用于存储参与该级傅里叶变换运算的数据的存储空间地址信息确定，具体为根据比特反转规则和参与快速傅里叶变换运算的数据地址信息，确定参与快速傅里叶运算的数据在未进行比特反转处理之前的存储空间地址信息为运算地址；

在所述快速傅里叶变换结束后，根据各存储空间的顺序依次读取快速傅里叶变换运算结果并输出。

12.如权利要求11所述的频域载波信道估计方法，其特征在于：

所述根据OFDM符号中各子载波的排列顺序将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间，其具体包括：

将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间，其具体包括：将各导频数据分别写入与导频子载波排列位置对应的存储空间中，将全零数据分别写入每一个其它子载波排列位置对应的存储空间中；以及

所述的逆快速傅里叶变换具体包括：

在每一级逆快速傅里叶变换运算过程中，根据该级逆快速傅里叶变换的运算地址，从所述存储单元的对应存储空间中读取参与该级逆快速傅里叶变换运算的数据进行运算；并根据该级逆快速傅里叶变换的运算地址，将运算后的数据写入对应存储空间中。

13.如权利要求11所述的频域载波信道估计方法，其特征在于：

所述根据OFDM符号中各子载波的排列顺序将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间，其具体包括：

记录导频子载波在OFDM符号中的排列位置，将各导频数据分别写入与导频子载波排列位置对应的存储空间中；以及

所述的逆快速傅里叶变换具体包括：

在进行第一级逆快速傅里叶变换运算时，根据所述导频子载波在OFDM符号中的排列位置，当运算地址为导频数据的存储空间地址信息时，从对应存储空间中读取导频数据，否则产生全零数据；在进行其它各级逆快速傅里叶变换运算时，根据该级逆快速傅里叶变换的运算地址，从所述存储单元的对应存储空间中读取参与该级逆快速傅里叶变换运算的数据，并根据每一级逆快速傅里叶变换的运算地址，将各级运算后的数据写入对应存储空间中。

14.一种频域载波信道估计方法，其特征在于，包括：

根据OFDM符号中各子载波的排列顺序，将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间中，并进行逆快速傅里叶变换；

在所述逆快速傅里叶变换结束后，所述存储单元的各存储空间中存储的数据进行加窗运算和快速傅里叶变换，其中：每一级快速傅里叶变换的运算地址：根据所述存储单元中，用于存储参与该级傅里叶变换运算的数据的存储空间地址信息确定，具体为根据比特反转规则和参与快速傅里叶变换运算的数据地址信息，确定参与快速傅里叶运算的数据在未进行比特反转处理之前的存储空间地址信息为运算地址，以及在第一级快速傅里叶变换过程中，对数据先进行加窗运算后再进行快速傅里叶变换运算；

在所述快速傅里叶变换结束后，根据各存储空间的顺序依次读取快速傅里叶变换运算结果并输出。

15.如权利要求14所述的频域载波信道估计方法，其特征在于：

所述根据OFDM符号中各子载波的排列顺序将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间，其具体包括：

将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间中具体包括：将各导频数据分别写入与导频子载波排列位置对应的存储空间中，将全零数据分别写入每一个其它子载波排列位置对应的存储空间中；以及

所述的逆快速傅里叶变换具体包括：

在每一级逆快速傅里叶变换运算过程中，根据该级逆快速傅里叶变换的运算地址，从所述存储单元的对应存储空间中读取参与该级逆快速傅里叶变换运算的数据进行运算；并根据该级逆快速傅里叶变换的运算地址，将运算后的数据写入对应存储空间中。

16.如权利要求14所述的频域载波信道估计方法，其特征在于：

所述根据OFDM符号中各子载波的排列顺序将进行逆快速傅里叶变换所需的数据写入存储单元的对应存储空间，其具体包括：

记录导频子载波在OFDM符号中的排列位置，将各导频数据分别写入与导频子载波排列位置对应的存储空间中；以及

所述的逆快速傅里叶变换具体包括：

在进行第一级逆快速傅里叶变换运算时，根据所述导频子载波在OFDM符号中的排列位置，当运算地址为导频数据的存储空间地址信息时，从对应存储空间中读取导频数据，否则产生全零数据；在进行其它各级逆快速傅里叶变换运算时，根据该级逆快速傅里叶变换的运算地址，从所述存储单元的对应存储空间中读取参与该级逆快速傅里叶变换运算的数据，并根据每一级逆快速傅里叶变换的运算地址，将各级运算后的数据写入对应存储空间中。

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