CN101252554B - 信道估计后处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种信道估计后处理方法,包括:步骤S1,以使其合并信噪比达到最高为原则,选取关于同一信道的一个或多个信道估计;步骤S2,将所述一个或多个信道估计合并获得合并信道估计;步骤S3,针对所述合并信道估计进行去噪。本发明的优点在于其能够去除绝大多数或所有无效抽头,又能够保留较小的有效抽头,从而提高接收机的性能。
Description
技术领域
本发明涉及时分同步码分多址(Time Division-Synchronous Code DivisionMultiple Access,TD-SDMA),特别涉及TD-SDMA物理层的信道估计后处理方法及装置。
背景技术
第三代移动通信系统时分同步码分多址(Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple,TD-SCDMA)系统的物理层信道具有独特的帧结构,图1为TD-SCDMA无线子帧结构图。如图1所示,每个子帧由长度为675μs的7个常规时隙(TS0~TS6)和3个特殊时隙组成。在时分多址(TDMA)信道上,一个时隙中的信息格式称为突发(burst)。TD-SCDMA系统采用的突发由两个长度分别为352码片(chip)的数据块、一个长度为144chip的中间码(midamble)和一个长度为16码片的保护间隔(Guard Period,GP)组成。其中,子帧中的中间码是由长为128码片的基本中间码循环移位产生的。同一小区同一时隙内不同用户采用相同的基本中间码。
按3GPP标准,一个TD-SCDMA小区配置4个基本的中间码,但一般只使用其中的1个,其余3个留给不同的运营商使用。同一时隙不同信道所使用的中间码都是由这个基本码经过循环移位而产生。
对于下行链路,同一时隙上分配给某终端的多个码分信道可能对应多个中间码,这时终端可以相应得到针对同一下行信道的多个信道估计;对于上行链路,同一时隙上分配给某终端的多个码分信道同样可能对应多个中间码,这时基站可以相应得到针对同一上行行信道的多个信道估计。
为了得到更可靠的信道估计以保证接收机性能,需要将对应同一信道的多个信道估计利用一定的后处理方法构造出一个更好的信道估计。目前的后处理方法多为先把多个信道估计进行去噪,然后将多个信道估计直接合并,或者利用门限值选取其中的若干个进行合并。这两种合并方法都存在一定的无目的性,对于门限值的选取往往也只能凭经验或仿真得到,很难确定最佳值,而且一些与噪声相比并不显著的较小的有效抽头不能得到保留,导致信道信息丢失,从而进一步影响整个接收机的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种信道估计后处理方法和装置,其可将信道估计合并的信噪比达到最高值,本发明所述“最高信噪比”皆指通过合并一个或多个信道估计的方法所能达到的最高信噪比,合并之后再针对该具有最高信噪比的信道估计进行去噪。
为了达到本发明的目的,本发明为一种信道估计后处理方法,包括:步骤S1,以使其合并信噪比达到最高为原则,选取关于同一信道的一个或多个信道估计;步骤S2,将所述一个或多个信道估计合并获得合并信道估计;步骤S3,针对所述合并信道估计进行去噪。
如本发明优选实施例述的信道估计后处理方法,所述步骤S1包括:步骤S101,构造待合并信道估计集合和剩余信道估计集合,同时令合并信噪比等于负无穷,其中所述待合并信道估计集合为空,剩余信道估计集合包括关于同一信道的所有信道估计;步骤S102,根据当前所述剩余信道估计集合中信噪比最高的信道估计计算比较信噪比,并判断所述比较信噪比是否大于或等于当前所述合并信噪比,若判断结论肯定,则进入步骤S103;若判断结论否定,则进入所述步骤S2;步骤S103,将步骤S102中所述的剩余信道估计集合中信噪比最高的信道估计从中移出并移入所述待合并信道估计集合中,同时将所述合并信噪比更新为所述步骤S102中的比较信噪比;步骤S104,判断当前剩余信道估计集合是否为空,若判断结论肯定,则进入所述步骤S2;若判断结论否定,则进入所述步骤S102。
如本发明优选实施例所述的信道估计后处理方法,在所述步骤S2中,将所述待合并信道估计集合中的各个所述信道估计求和并平均得到所述具有最高信噪比的信道估计。
如本发明优选实施例所述的信道估计后处理方法,在所述步骤S3中,对具有最高信噪比的信道估计进行门限去噪。
为了达到本发明的目的,本发明为一种信道估计后处理装置,包括待合并信道估计集合存储模块,用于存储合并信道估计集合;剩余信道估计集合存储模块,用于存储剩余信道估计集合;信噪比计算模块,用于根据剩余信道估计集合中信噪比最高的信道估计计算比较信噪比,更新合并信噪比,并将所述结果发送给控制模块;控制模块,用于构造并更新待合并信道估计集合和剩余信道估计集合,对比较信噪比和合并信噪比进行比较;信道估计合并模块,用于将待合并信道估计集合中的各个信道估计求和并平均;去噪模块,用于对所述具有最高信噪比的信道估计进行门限去噪。
本发明的优点在于,信道估计的信噪比越高,表明其与信道冲击响应越接近,信噪比趋近于无穷大时,信道估计就无限趋近于信道冲击响应,经过上述算法得到的信道估计具有最高信噪比,因此通过该信道估计的得到的结果能最大限度地接近信道冲击响应,从而能够提高接收机的性能。
附图说明
图1为TD-SCDMA无线子帧时隙结构示意图;
图2为根据本发明的信道估计后处理方法的原理流程图;
图3为根据本发明的信道估计后处理方法的具体流程图;
图4为根据本发明的信道估计后处理装置的模块图;
图5为本发明具体实施例的同一信道的六个信道估计的功率示意图;
图6为本发明具体实施例的同一信道的六个信道估计经过选取合并后得到的具有最高信噪比的信道估计的功率示意图;
图7为对本发明具体实施例的同一信道的六个信道估计经过选取合并后得到的具有最高信噪比的信道估计进行去噪后的功率示意图;
图8为在某种信道下根据本发明的信道估计后处理方法与现有技术中直接去噪算法的误比特率仿真对比的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、步骤和优点更加清楚,下面结合附图对本发明进行进一步具体描述。
本发明的目的在于将信道冲击响应h从信道估计中准确地恢复出来,由于信噪比越高说明信道估计与信道冲击响应h的接近程度越高,因此根据本发明的基本原理在于,以提高信噪比为原则,选取关于同一信道的一个或多个信道估计;将选取的所述信道估计合并,从而获得一个具有最高信噪比的信道估计;然后针对该具有最高信噪比的信道估计进行去噪得到最终的信道估计,该最终的信道估计既能够去除绝大多数或所有无效抽头,又能够保留较小的有效抽头,从而提高接收机的性能。
其中,某时刻某信道的信道冲击响应为h=h(i),i=1,…,N,N为信道冲击响应窗的有效长度。因此,接收机得到的关于该真实信道冲击响应的K个信道估计可以记作:
其中,ak,k=1,…,K为各信道冲击响应窗功率系数,nk,k=1,…,K为各信道冲击响应窗的加性白噪声,且有 各个信道估计的信噪比为:
在ak无法准确获得的情况下,可以通过以下三种方法估计ak,实施时任选其一即可。
方法C, m为使取得最大值的m,ζ为可调系数。
如图2所示,根据本发明的信道估计后处理方法包括三个步骤:步骤S1,选取关于同一信道的一个或多个信道估计使所述一个或多个信道估计的合并信噪比达到最高;步骤S2,将所述一个或多个信道估计合并获得具有最高信噪比的信道估计;步骤S3,针对所述具有最高信噪比的信道估计进行去噪得到最终的信道估计。
以下参照图3,详细介绍根据本发明的信道估计后处理方法的具体流程。
步骤S101,构造待合并信道估计集合Ω=Φ和剩余信道估计集合同时令合并信噪比SNR=-∞。
其中,|Ω|为待合并信道估计集合Ω中元素的个数。
经过判断,若SNR′≥SNR,则进入步骤S103;若SNR′<SNR,则关于同一信道的所有信道估计中可提高合并信噪比的信道估计已经全部选取入待合并信道估计集合Ω中,则进入对待合并信道估计进行合并的步骤S201。
步骤S103,更新待合并信道估计集合Ω、剩余信道估计集合O和合并信噪比SNR。
将步骤S102中所述的剩余信道估计集合O中信噪比最高的信道估计从中移出并移入待合并信道估计集合Ω中,同时将合并信噪比SNR更新为步骤S102中的比较信噪比SNR′,即SNR=SNR′,然后进入步骤S104。
步骤S104,判断剩余信道估计集合O是否为空。
若剩余信道估计集合O非空,则进入步骤S102;若剩余信道估计集合O为空,则关于同一信道的所有信道估计中可提高合并信噪比的信道估计已经全部选取入待合并信道估计集合Ω中,则进入对待合并信道估计进行合并的步骤S201。
其中Γ为去噪门限, η为去噪系数。所述去噪系数越大,则越多具有最高信噪比的信道估计抽头将被清零,但是同时信道冲击响应h中某些较小的抽头也可能会被清零;该系数越小,则信道冲击响应h中较小的有效抽头也将被保留,但是同时某些无效抽头将会残留。
以图5所示的同一信道的六个信道估计为具体实施例,根据上述根据本发明的信道估计后处理方法,详细叙述针对该具体实施例进行信道估计后处理的流程,其中图5的横坐标为采样序号,对于TD-SCDMA,采样间隔常常为1/1280000秒,纵坐标为功率,单位为瓦。
首先,采用本发明提供的方法B估计六个信道估计所对应的由于在本具体实施例中ak只有相对大小的意义,因此可令 于是
根据步骤S101,构造待合并信道估计集合Ω=Φ和剩余信道估计集合 同时令合并信噪比SNR=-∞。
其中,|Ω|为0。经过判断,SNR′≥SNR。
根据步骤S103,由于SNR′≥SNR,将所述的剩余信道估计集合O中信噪比最高的信道估计从中移出并移入待合并信道估计集合Ω中,同时将合并信噪比SNR更新为步骤S103中的比较信噪比,即SNR=SNR′,因此,待合并信道估计集合 剩余信道估计集合 合并信噪比
根据步骤S104,判断剩余信道估计集合O非空,因此继续进行选取待合并信道估计。
其中,|Ω|为1。经过判断,SNR′≥SNR。
根据步骤S103,由于SNR′≥SNR,待合并信道估计集合 剩余信道估计集合 合并信噪比
根据步骤S104,剩余信道估计集合O非空,因此继续选取待合并信道估计。
其中,|Ω|为2。经过判断,SNR′≥SNR。
根据步骤S103,由于SNR′≥SNR,待合并信道估计集合 剩余信道估计集合 合并信噪比
根据步骤S104,剩余信道估计集合O非空,因此继续选取待合并信道估计。
其中,|Ω|为3。经过判断,SNR′≥SNR。
根据步骤S103,由于SNR′≥SNR,待合并信道估计集合 剩余信道估计集合 合并信噪比
根据步骤S104,剩余信道估计集合O非空,因此继续选取待合并信道估计。
其中,|Ω|为4。经过判断,SNR′<SNR。
综上所述,本具体实施例以达到最高信噪比为原则,选取关于同一信道的一个或多个信道估计,并将选取的所述信道估计求和并平均,从而获得一个具有最高信噪比的信道估计然后针对该具有最高信噪比的信道估计进行去噪得到最终的信道估计该最终的信道估计既能够去除绝大多数或所有无效抽头,又能够保留较小的有效抽头,从而提高接收机的性能。如图6和图7所示,其中图6为本发明具体实施例的同一信道的六个信道估计经过选取合并后得到的具有最高信噪比的信道估计的功率示意图;图7为对本发明具体实施例的同一信道的六个信道估计经过选取合并后得到的具有最高信噪比的信道估计进行去噪后的功率示意图,可见最终的信道估计既能够去除绝大多数或所有无效抽头,又能够保留较小的有效抽头。图6和图7的横坐标为采样序号,对于TD-SCDMA,采样间隔常常为1/1280000秒,纵坐标为功率,单位为瓦。
图8为在某种信道下根据本发明的信道估计后处理方法与现有技术中直接去噪算法的误比特率仿真对比的示意图,其中,方形线端的线条代表现有技术的误比特率,圆形线端的线条代表根据本发明方法的误码率,采用本发明的信道估计后处理方法后,误比特率与现有技术的直接去噪算法相比有相当程度的下降。
如图4所示,根据本发明的信道估计后处理装置包括待合并信道估计集合存储模块1,剩余信道估计集合存储模块2,信噪比计算模块3,信道估计合并模块4,控制模块5和去噪模块6。以下具体介绍根据本发明的信道估计后处理装置的工作原理。
步骤S101,控制模块5构造待合并信道估计集合Ω=Φ并存储于待合并信道估计集合存储模块1,控制模块5构造剩余信道估计集合 并存储于剩余信道估计集合存储模块2,同时信噪比计算模块3令合并信噪比SNR=-∞。
步骤S102,信噪比计算模块3根据剩余信道估计集合O中信噪比最高的信道估计计算比较信噪比SNR′,并将该计算结果发送给控制模块5,控制模块5判断该比较信噪比SNR′是否大于或等于当前合并信噪比SNR。信噪比计算模块3从剩余信道估计集合O中选出当前信噪比最高的信道估计即当前窗功率系数ak最大的信道估计后基于该信道估计计算当前比较信噪比SNR′。
经过控制模块5判断,若SNR′≥SNR,则进入步骤S103;若SNR′<SNR,则关于同一信道的所有信道估计中可提高合并信噪比的信道估计已经全部选取入待合并信道估计集合Ω中,则进入对待合并信道估计进行合并的步骤S201。
步骤S103,控制模块5更新待合并信道估计集合Ω并存储于待合并信道估计集合存储模块1、控制模块5更新剩余信道估计集合O并存储于剩余信道估计集合存储模块2,同时信噪比计算模块3更新合并信噪比SNR。
控制模块5将步骤S102中所述的剩余信道估计集合O中信噪比最高的信道估计从中移出并移入待合并信道估计集合Ω中,同时将合并信噪比SNR更新为步骤S102中的比较信噪比,即SNR=SNR′,然后进入步骤S104。
步骤S104,控制模块5判断剩余信道估计集合O是否为空。
经过控制模块5判断,若剩余信道估计集合O非空,则进入步骤S102;若剩余信道估计集合O为空,则关于同一信道的所有信道估计中可提高合并信噪比的信道估计已经全部选取入待合并信道估计集合Ω中,则进入对待合并信道估计进行合并的步骤S201。
通过以上对实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可作为一种信道估计后处理装置用到TD-SCDMA终端或基站上,但是本发明也可用在其它对同一信道存在多个估计并需要据此获得一个具有更高信噪比的信道估计的领域。
以上,是为了本领域技术人员理解本发明,而对本发明所进行的详细描述,但可以想到,在不脱离本发明的权利要求所涵盖的范围内还可以做出其它的变化和修改,这些变化和修改均在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种信道估计后处理方法,用于TD-SCDMA物理层的信道,其特征在于,包括:
步骤S1,以使其合并信噪比达到最高为原则,选取关于同一信道的一个或多个信道估计;
步骤S2,将所述一个或多个信道估计合并获得合并信道估计;
步骤S3,针对所述合并信道估计进行去噪;
其中,所述步骤S1包括:
步骤S101,构造待合并信道估计集合和剩余信道估计集合,同时令合并信噪比等于负无穷,其中所述待合并信道估计集合为空,剩余信道估计集合包括关于同一信道的所有信道估计;
步骤S102,根据当前所述剩余信道估计集合中信噪比最高的信道估计计算比较信噪比,并判断所述比较信噪比是否大于或等于当前所述合并信噪比,若判断结论肯定,则进入步骤S103;若判断结论否定,则进入所述步骤S2;
步骤S103,将步骤S102中所述的剩余信道估计集合中信噪比最高的信道估计从中移出并移入所述待合并信道估计集合中,同时将所述合并信噪比更新为所述步骤S102中的比较信噪比;
步骤S104,判断当前剩余信道估计集合是否为空,若判断结论肯定,则进入所述步骤S2;若判断结论否定,则进入所述步骤S102。
2.如权利要求1所述的信道估计后处理方法,其特征在于,在所述步骤S2中,将所述待合并信道估计集合中的各个所述信道估计求和并平均得到具有最高信噪比的合并信道估计。
3.如权利要求1所述的信道估计后处理方法,其特征在于,在所述步骤S3中,对具有最高信噪比的合并信道估计进行门限去噪。
4.一种信道估计后处理装置,用于TD-SCDMA物理层的信道,其特征在于,包括:
待合并信道估计集合存储模块,用于存储合并信道估计集合;
剩余信道估计集合存储模块,用于存储剩余信道估计集合;
信噪比计算模块,用于根据剩余信道估计集合中信噪比最高的信道估计计算比较信噪比,更新合并信噪比,并将所述结果发送给控制模块;
控制模块,用于构造并更新待合并信道估计集合和剩余信道估计集合,对比较信噪比和合并信噪比进行比较;
信道估计合并模块,用于将待合并信道估计集合中的各个信道估计求和并平均;
去噪模块,用于对具有最高信噪比的合并信道估计进行门限去噪。
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