CN101312597A - 一种信道估计单元和信道估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信道估计单元和信道估计方法，方法包括：对本地的训练序列和接收的信号序列进行滑动互相关操作，获得互相关序列R(n)；获得R(n)序列的幅度序列|R(n)|；将幅度大于幅度门限T_A的各互相关值分别除以一个因子，获得每条径对应的信道衰落估计值和相位偏移估计值，所述因子等于本地的训练序列的平均功率；确定大于幅度门限T_A的|R(n)|的各索引，其中最小的索引为n₁；将所确定的各索引减去n₁，得到每条径的索引值；其中，所述幅度门限T_A与R(n)序列的平均功率成正比关系。本发明提供了全新的信道估计方案，不需要从时域转换到频域就能够实现信道估计，简化了进行信道估计的过程，节省了FFT器件的资源，缩短了信道估计时间。

Description

一种信道估计单元和信道估计方法

技术领域

本发明涉及移动多媒体广播系统，尤其涉及一种信道估计单元和信道估计方法。

背景技术

在移动多媒体广播系统中，由于无线信道的频率响应是时变的，为了在接收端正确解调所传输的数据，就需要进行合理的信道估计。目前，用于估计无线信道的方法大抵有两类，一类是基于训练序列，一类是基于导频。训练序列分为隐性训练序列和显性训练序列两种，显性训练序列是收发端约定好的、固定在帧结构中的一段信号，隐形训练序列是从接收信号中截取的一段存于RAM中的信号。

以显性训练序列为例，现有的基于训练序列的信道估计方法通常包括：在信道初始化时，发射端仅发送训练序列；接收端利用本地保存的已知的训练序列和接收信号进行互相关；将发射的训练序列表示为p(t)，信道函数表示为h(t)，则时域的接收信号r(t)为： $r\left(t\right)=p\left(t\right)\⊗h\left(t\right).$ 前式在频域的表达式为： $R\left(w\right)=P\left(w\right)\⊗H\left(w\right),$ 则信道冲击响应为H(w)＝R(w)/P(w)，对分子分母同乘以P(w)的共轭得到：H(w)＝R(w)P^*(w)/|P(w)|²，由于训练序列在频域可大致认为是一个恒量，因此可以认为该式中的分母也是一个恒量。按照上面的频域表达式进行信道估计，然后进行逆傅立叶变换来得到时域上的信道估计结果。

可以看出，现有的基于训练序列的信道估计通常在频域完成，所以在进行信道估计时需要进行傅立叶变换来完成时域和频域间的转换，因此将占用FFT器件的资源，而且花费的时间较多。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种信道估计单元和信道估计方法，应用于地面传输系统，尤其是回波消除器中，能够在时域完成信道估计。

为了解决上述问题，本发明提供了一种信道估计单元，包括互相关模块，用于对本地的训练序列和接收的信号序列进行滑动互相关操作，获得互相关序列R(n)；还包括：

幅度序列生成模块，用于对R(n)序列取绝对值，获得其幅度序列|R(n)|；

传输时延计算模块，用于确定|R(n)|大于幅度门限T_A时对应的各索引；其中最小的索引为n₁；所述幅度门限T_A与R(n)序列的平均功率成正比关系；

信道参数获取模块，用于将幅度大于幅度门限T_A的各互相关值分别除以本地训练序列的平均功率，获得每条径对应的信道衰落估计值和相位偏移估计值；以及将传输时延计算模块所确定的各索引减去n₁，得到每条径的索引值。

进一步的，互相关模块采用的本地训练序列是事先与发端约定的训练序列，或是截取的一段接收信号。

进一步的，当该信道估计单元用于回波消除器中时，所述互相关模块每隔一段时间对部分时间点进行互相关操作。

进一步的， $T_A=2\sqrt{P_{\mathrm{av}}},$ P_av为R(n)序列的平均功率。

进一步的，所述信道参数获取模块所确定的幅度大于幅度门限T_A的各互相关值为R(n)序列中对应于传输时延计算模块所确定的各索引的互相关值。

进一步的，所述信道参数获取模块所获得的每条径对应的信道衰落估计值和相位偏移估计值以复数形式表示；

所述信道参数获取模块还用于将对应的每条径的索引和复数值组合起来，作为估计出的信道集合。

本发明还提供了一种信道估计方法，包括：

A、对本地的训练序列和接收的信号序列进行滑动互相关操作，获得互相关序列R(n)；

B、获得R(n)序列的幅度序列|R(n)|；

C、将幅度大于幅度门限T_A的各互相关值分别除以一个因子，获得每条径对应的信道衰落估计值和相位偏移估计值，所述因子等于本地的训练序列的平均功率；确定大于幅度门限T_A的|R(n)|的各索引，其中最小的索引为n₁；将所确定的各索引减去n₁，得到每条径的索引值；

其中，所述幅度门限T_A与R(n)序列的平均功率成正比关系。

进一步的，步骤A中：

本地训练序列是事先与发端约定的训练序列，或是截取的一段接收信号。

进一步的，步骤A中：

当该信道估计方法用于回波信道估计时，每隔一段时间对部分时间点进行互相关操作。

进一步的，步骤C中：

$T_A=2\sqrt{P_{\mathrm{av}}},$ P_av为R(n)序列的平均功率。

进一步的，步骤C中：

幅度大于幅度门限T_A的各互相关值为R(n)序列中对应于所确定的各索引的互相关值。

进一步的，所获得的每条径对应的信道衰落估计值和相位偏移估计值记以复数形式表示；

所述方法还包括：将对应的每条径的索引和复数值组合起来，作为估计出的信道集合。

本发明提出了一种全新的信道估计方案，不需要从时域转换到频域就能够实现信道估计，简化了进行信道估计的过程，节省了FFT器件的资源，缩短了信道估计时间；本发明的优化方案规定了两种本地训练序列的形式，对采用显性或隐形训练序列的情况都适用，灵活度高；本发明的优化方案还提出每隔一段时间计算部分时间点的互相关序列，进一步减轻了信道估计的工作量。

附图说明

图1为本发明提供的信道估计单元的具体实施框图；

图2为本发明提供的信道估计方法的具体实施流程图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。

本发明提供了一种信道估计单元，如图1所示，包括：互相关模块、幅度序列生成模块、传输时延计算模块和信道参数获取模块。

所述互相关模块用于对本地的训练序列和接收的信号序列进行滑动互相关操作，获得互相关序列R(n)。

其中，互相关模块采用的本地训练序列可以是事先与发端约定的训练序列，也可以是截取的一段接收信号，因此对采用显性或隐形训练序列的情况都适用，灵活度高。

其中，互相关操作具体是按照下式进行：

$R\left(n\right)=\underset{i=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{conj}\left(X\left(i\right)\right)r(n+i)$

其中conj(·)表示取共轭函数，X(i)表示本地的训练序列(其长度为L，如8192)，r(n)表示接收到的信号序列。

当该信道估计单元用于回波消除器中时，由于多径回波信道的延时扩展一般都不大，以及回波信道的传输时延也较小(直放站发射天线到接收天线之间的距离较短)，因此，不必要计算所有时间点的互相关序列，再加上回波信道的多普勒Doppler频偏较小(即信道随时间的变化较小)，可以认为信道在一定时间内是不变的，因此，互相关模块可以每隔一段时间对部分时间点进行互相关操作，减轻了信道估计的工作量，如每隔25ms计算300个时间点的互相关序列。隔多长时间根据实际系统的情况选择，间隔时间越短，进行信道估计的时间就紧迫，而间隔的时间越长，留给信道估计单元进行信道估计的处理时间就越长，但不能过长，以免时间太长信道发生变化。同样，取多少时间点也是根据实际情况选择，选择的时间点越少，结果的正确性和可靠性就越低，选择的时间点越多正确性越高，但运算量越大，占用的硬件资源越多，因此也不能过多。

所述幅度序列生成模块用于对R(n)序列取绝对值，获得R(n)序列的幅度序列|R(n)|。

所述传输时延计算模块用于确定|R(n)|大于幅度门限T_A时对应的各索引；其中最小的索引n₁为信道的传输时延。

其中，传输时延计算模块还可以用于建立一个索引集合，用于记录大于幅度门限T_A的|R(n)|的索引n，记为{n₁，n₂，…}，集合中各索引依次增大。

所述信道参数获取模块用于将幅度大于幅度门限T_A的各互相关值分别除以一个因子，获得每条径对应的信道衰落估计值和相位偏移估计值，所述因子等于本地的训练序列的平均功率；以及将传输时延计算模块所确定的各索引减去n₁，得到每条径的索引值。

其中，所述幅度门限T_A与R(n)序列的平均功率成正比关系。

其中，幅度门限的一种具体取值可以定为 $T_A=2\sqrt{P_{\mathrm{av}}};$ P_av为R(n)序列的平均功率；所述幅度门限的具体取值随着时间的变化可以改变，也可以保持不变。

其中，所述信道参数获取模块所确定的幅度大于幅度门限T_A的各互相关值为R(n₁)、R(n₂)、…；n₁、n₂……为传输时延计算模块所确定的索引。

其中，所述信道参数获取模块所确定的幅度大于幅度门限T_A的各互相关值可以但不限于为一互相关值集合{R(n₁)、R(n₂)、…}。

其中，所述信道参数获取模块所获得的每条径对应的信道衰落估计值和相位偏移估计值记以复数形式表示，可以但不限于为一复数集合{C₁，C₂，C₃，…}。

其中，所述信道参数获取模块所得到的每条径的索引值可以但不限于为一索引集合{0，n₂-n₁，n₃-n₁，…}。

所述信道参数获取模块还可以用于将对应的索引和复数值组合起来，作为估计出的信道集合：{0：C₁，n₂-n₁：C₂，n₃-n₁：C₃，…}。

本发明不需要从时域转换到频域就能够实现信道估计，因此信道估计单元中不必使用FFT器件进行时域和频域间的转换，节省了硬件资源，简化了进行信道估计的过程。

本发明还提供了一种进信道估计方法，如图2所示，包括：

A、对本地的训练序列和接收的信号序列进行滑动互相关操作，获得互相关序列R(n)。

其中，本地的训练序列可以是事先与发端约定的训练序列，也可以是截取的一段接收信号，因此对采用显性或隐形训练序列的情况都适用，灵活度高。

其中，互相关操作具体是按照下式进行：

$R\left(n\right)=\underset{i=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{conj}\left(X\left(i\right)\right)r(n+i)$

其中conj(·)表示取共轭函数，X(i)表示本地的训练序列(其长度为L，如8192)，r(n)表示接收到的信号序列。

其中，当该信道估计方法用于回波信道估计时，可以每隔一段时间计算部分时间点的互相关序列，减轻了信道估计的工作量；隔多长时间及取多少时间点根据实际系统的情况选择，同信道估计单元中一致，这里不再赘述。

B、对R(n)序列取绝对值，获得R(n)序列的幅度序列|R(n)|。

C、将幅度大于幅度门限T_A的各互相关值分别除以一个因子，获得每条径对应的信道衰落估计值和相位偏移估计值，所述因子等于本地的训练序列的平均功率；所述幅度门限T_A与R(n)序列的平均功率成正比关系；

确定|R(n)|大于幅度门限T_A时对应的各索引；其中最小的索引n₁为信道的传输时延；将所确定的各索引减去n₁，得到每条径的索引值。

其中，幅度门限的一种具体取值可以定为 $T_A=2\sqrt{P_{\mathrm{av}}};$ P_av为R(n)序列的平均功率；所述幅度门限的具体取值随着时间的变化可以改变，也可以保持不变。

其中，可以但不限于建立一个索引集合，用于记录|R(n)|大于幅度门限T_A时对应的索引n，记为{n₁，n₂，…}，集合中各索引依次增大。

其中，幅度大于幅度门限T_A的各互相关值为R(n₁)、R(n₂)、…。

其中，所述幅度大于幅度门限T_A的各互相关值可以但不限于为一互相关值集合{R(n₁)、R(n₂)、…}。

其中，所述每条径对应的信道衰落估计值和相位偏移估计值记以复数形式表示，可以但不限于为一复数集合{C₁，C₂，C₃，…}。

其中，所述每条径的索引值可以但不限于为一索引集合{0，n₂-n₁，n₃-n₁，…}。

所述方法还可以包括，将对应的索引和复数值组合起来，作为估计出的信道集合：{0：C₁，n₂-n₁：C₂，n₃-n₁：C₃，…}。

本发明不需要从时域转换到频域就能够实现信道估计，因此信道估计时不必再进行时域和频域间的转换，节省了FFT硬件资源，简化了进行信道估计的过程。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1、一种信道估计单元，包括互相关模块，用于对本地的训练序列和接收的信号序列进行滑动互相关操作，获得互相关序列R(n)；

其特征在于，还包括：

幅度序列生成模块，用于对R(n)序列取绝对值，获得其幅度序列|R(n)|；

传输时延计算模块，用于确定|R(n)|大于幅度门限T_A时对应的各索引；其中最小的索引为n₁；所述幅度门限T_A与R(n)序列的平均功率成正比关系；

信道参数获取模块，用于将幅度大于幅度门限T_A的各互相关值分别除以本地训练序列的平均功率，获得每条径对应的信道衰落估计值和相位偏移估计值；以及将传输时延计算模块所确定的各索引减去n₁，得到每条径的索引值。

2、如权利要求1所述的信道估计单元，其特征在于：

互相关模块采用的本地训练序列是事先与发端约定的训练序列，或是截取的一段接收信号。

3、如权利要求1所述的信道估计单元，其特征在于：

当该信道估计单元用于回波消除器中时，所述互相关模块每隔一段时间对部分时间点进行互相关操作。

4、如权利要求1所述的信道估计单元，其特征在于：

$T_A=2\sqrt{P_{\mathrm{av}}},$ P_av为R(n)序列的平均功率。

5、如权利要求1到4中任一项所述的信道估计单元，其特征在于：

所述信道参数获取模块所确定的幅度大于幅度门限T_A的各互相关值为R(n)序列中对应于传输时延计算模块所确定的各索引的互相关值。

6、如权利要求1到4中任一项所述的信道估计单元，其特征在于：

所述信道参数获取模块所获得的每条径对应的信道衰落估计值和相位偏移估计值以复数形式表示；

所述信道参数获取模块还用于将对应的每条径的索引和复数值组合起来，作为估计出的信道集合。

7、一种信道估计方法，包括：

A、对本地的训练序列和接收的信号序列进行滑动互相关操作，获得互相关序列R(n)；

B、获得R(n)序列的幅度序列|R(n)|；

C、将幅度大于幅度门限T_A的各互相关值分别除以一个因子，获得每条径对应的信道衰落估计值和相位偏移估计值，所述因子等于本地的训练序列的平均功率；确定大于幅度门限T_A的|R(n)|的各索引，其中最小的索引为n₁；将所确定的各索引减去n₁，得到每条径的索引值；

其中，所述幅度门限T_A与R(n)序列的平均功率成正比关系。

8、如权利要求7所述的信道估计方法，其特征在于，步骤A中：

本地训练序列是事先与发端约定的训练序列，或是截取的一段接收信号。

9、如权利要求7所述的信道估计方法，其特征在于，步骤A中：

当该信道估计方法用于回波信道估计时，每隔一段时间对部分时间点进行互相关操作。

10、如权利要求7所述的信道估计方法，其特征在于，步骤C中：

$T_A=2\sqrt{P_{\mathrm{av}}},$ P_av为R(n)序列的平均功率。

11、如权利要求7到10中任一项所述的信道估计方法，其特征在于，步骤C中：

幅度大于幅度门限T_A的各互相关值为R(n)序列中对应于所确定的各索引的互相关值。

12、如权利要求7到10中任一项所述的信道估计方法，其特征在于：

所获得的每条径对应的信道衰落估计值和相位偏移估计值记以复数形式表示；

所述方法还包括：将对应的每条径的索引和复数值组合起来，作为估计出的信道集合。

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