CN101335544B - 一种基于训练序列的信道估计方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于训练序列的信道估计方法，用于无线通信网络的群发业务，包括：1)发射端的训练序列发射步骤：为各小区分配不同的信道估计窗的位置，根据各信道估计窗的位置得到小区的训练序列后加入待发下行数据中，再进行下行数据发射。2)接收端的信道估计步骤：获得多个小区的训练序列信息及信道估计窗的位置信息，以分别对各小区进行信道估计，得到各小区的信道冲激响应，将信道冲激响应送入接收端的数据检测单元。本发明还相应地提供一种基于训练序列的信道估计系统。本发明能够在群发业务中避免小区内用户设备间训练序列的干扰，以及避免小区间训练序列的干扰，提高信道估计的准确程度，进而提高群发业务传输性能。

Description

一种基于训练序列的信道估计方法和系统

技术领域

本发明涉及无线通讯技术领域，尤其涉及一种无线通信系统的群发业务中基于训练序列的信道估计方法和系统。

背景技术

群发业务是一类以广播方式传输的业务，多用于数字集群通信系统中。在群发业务中，基站发射端可以向多个用户设备接收端发送相同的业务数据，也可以向多个用户组发送不同的业务数据，这些用户组分别由小区内多个用户设备组成。由于用户组内的用户设备随机分布在小区内，并且在这类业务中，基站无法及时的获得用户设备准确的位置信息，一般无法使用预处理算法在发射端进行干扰消除，例如波束赋形算法。所以，群发业务基本都是以广播方式进行下行数据传输，这样势必带来用户设备之间的信号干扰。

在TDD(Time Division Duplex，时分双工)模式通信系统的群发业务中，基站以广播方式向小区内的用户设备发送数据，在小区内的用户设备不仅接收到期望数据，还接收到本小区其他用户设备的数据，以及相邻小区的用户设备数据，在用户设备应该进行多小区多用户设备的信号联合检测，这样才能得到期望数据。在进行多小区多用户设备的信号联合检测算法时，信道估计是一个非常重要的参数，信道估计结果的准确程度直接影响到数据检测的效果。在TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址)通信系统的单播业务中，每个小区分别使用不同的基本训练序列，一个小区内，通过对基本训练序列的扩展进行不同偏移量的截取得到小区内的不同用户设备训练序列，这样通过区分信道估计窗来区分不同用户设备的信道冲激响应。由于在单播系统中可以使用下行波束赋形算法，所以各小区各用户设备之间的数据及训练序列干扰都可以被空间波束抑制。但是在群发业务全向发射时，如果还使用类似于单播业务的训练序列发射方法和估计方法，用户设备间和小区间的训练序列干扰是无法消除的，最终导致信道估计结果的不准确。

综上可知，现有群发业务中基于训练序列的信道估计技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于训练序列的信道估计方法和系统，可实现在群发业务中降低小区内用户设备间训练序列的干扰，以及降低小区间训练序列的干扰，从而提高信道估计的准确程度。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于训练序列的信道估计方法，用于无线通信网络的群发业务，所述方法包括发射端的训练序列发射步骤和/或接收端的信道估计步骤；

所述发射端的训练序列发射步骤，又包括如下步骤：

A、为各小区分配不同的信道估计窗的位置；

B、根据各小区分配的信道估计窗的位置得到该小区使用的训练序列；

C、将训练序列加入待发下行数据的训练序列域中，再进行下行数据发射；

所述接收端的信道估计步骤又包括如下步骤：

a、获得多个小区的训练序列信息以及信道估计窗的位置信息；

b、根据所述训练序列信息以及信道估计窗的位置信息，分别对各小区进行信道估计，得到各小区的信道冲激响应；

c、将所述信道冲激响应送入接收端的数据检测单元。

根据本发明的信道估计方法，所述发射端的训练序列发射步骤进一步包括：

所述步骤A中发射端为各小区进行编号，编号的数值对应该小区使用的信道估计窗的位置；

所述步骤B中发射端根据所述信道估计窗的位置编号获得该小区的基本训练序列，并从所述基本训练序列的循环扩展序列中截取部分训练序列；

所述步骤C中所有下行业务都使用所截取的部分训练序列，发射端将所截取的部分训练序列加入待发下行数据的训练序列域中，进行下行数据发射。

根据本发明的信道估计方法，所述步骤B中设第n个小区对应信道估计窗的位置的编号为i，设第n个小区的128位基本训练序列为 ${\mathrm{Mid}}_k=\{m_1^k,m_2^k,...,m_{128}^k\},$ 其中k∈{1，2，...，128}，并设所有小区的信道估计窗长为16，该基本训练序列的循环扩展由式(1)表示：

$\{{\mathrm{Mid}}_k,{\mathrm{Mid}}_k,{\mathrm{Mid}}_k\}=\{m_1^k,m_2^k,...,m_{128}^k,m_1^k,m_2^k,...,m_{128}^k,{m_1^k,m}_2^k,...,m_{128}^k\}$     (1)

$=\{{\mathrm{mid}}_1^k,...,{\mathrm{mid}}_{384}^k\}$

并从基本训练序列的循环扩展中按式(2)截取144位训练序列：

$M_n=\{{\mathrm{mid}}_{2*128-16*i}^k,...,{\mathrm{mid}}_{3*128-16*(i-1)}^k\}.---\left(2\right)$

根据本发明的信道估计方法，所述接收端的信道估计步骤进一步包括：

所述步骤a中接收端通过系统消息获得P个小区的基本训练序列编号U和信道估计窗的位置编号V，其中U＝{u₁，...，u_P}，V＝{v₁，...，v_P}；

所述步骤b中接收端根据所述P个小区的基本训练序列编号U进行信道估计，得到P个小区的信道冲激响应值；

所述步骤c中接收端根据信道估计窗的位置编号V截取各小区的部分信道冲激响应值后，最终送入接收端的数据检测单元。

根据本发明的信道估计方法，所述步骤b中设接收端接收到的训练序列信号为r_mid，根据P个小区的基本训练序列编号U按照式(3)分别进行各小区的信道估计，得到P个128位的信道冲激响应值H_p：

$H_p=\mathrm{IFFT}\left(\frac{\mathrm{FFT}\left(r_{\mathrm{mid}}\right)}{\mathrm{FFT}\left({\mathrm{Mid}}_p\right)}\right)$ p＝1，...，P(3)；其中 $H_p=\{h_1^p,...,h_{128}^p\}.$

根据本发明的信道估计方法，所述步骤c中接收端根据各小区的信道冲击响应值H_p和信道估计窗的位置编号V截取各小区的16位信道冲击相应值H_vc_p，截取由式(4)实现：

$H\_{\mathrm{vc}}_p=\{h_{(v1-1)*16+1}^p,...,h_{v1*16}^p\}$ p＝1，...，P      (4)

最终将H_vc_p，p＝1，...，P送入接收端的数据检测单元。

根据本发明的信道估计方法，所述发射端为基站，而所述接收端为用户设备。

根据本发明的信道估计方法，所述方法应用于时分双工通讯系统中。

根据本发明的信道估计方法，所述时分双工通讯系统为时分同步码分多址通讯系统。

本发明还提供一种基于训练序列的信道估计系统，该系统用于无线通信网络的群发业务，所述系统包括发射端和/或接收端：

所述发射端，用于为各小区分配不同的信道估计窗的位置，并根据各小区分配的信道估计窗的位置得到该小区使用的训练序列，然后将该训练序列加入待发下行数据的训练序列域中，再进行下行数据发射；

所述接收端，用于获得多个小区的训练序列信息以及信道估计窗的位置信息，并根据所述训练序列信息以及信道估计窗的位置信息，分别对各小区进行信道估计，得到各小区的信道冲激响应，再将所述信道冲激响应送入接收端的数据检测单元。

本发明通过在发射端为每个小区分配相同位置的信道估计窗，而为相邻小区分配不同位置的信道估计窗，再根据信道估计窗的位置得到该小区的训练序列后发射给接收端；接收端根据训练序列信息及信道估计窗的位置信息，估计出多个小区的信道冲击响应后送入数据检测单元。本发明能够在群发业务中避免小区内用户设备间训练序列的干扰，以及避免小区间训练序列的干扰，提高信道估计的准确程度，进而提高群发业务传输性能。另外，由于本发明的信道估计算法简单，从而高效地对群发业务进行信道估计。

附图说明

图1是本发明所提供的实现信道估计的系统示意图；

图2是本发明基于训练序列的信道估计方法的流程图；

图3时本发明一实施例中发射端的训练序列发射步骤的流程图；

图4是本发明一实施例中接收端的信道估计步骤的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在TD-SCDMA等TDD模式的移动通信系统中，对于单播业务，每个用户设备使用不同位置的信道估计窗，这样可以通过信道估计窗的位置确定出该窗内的信道冲激响应所对应的数据码分信道。本发明的基本思想是将这种应用于单小区单播业务的训练序列结构应用到群发业务多小区的训练序列结构中，即将原来的小区内不同用户设备使用不同位置的信道估计窗，引申到本发明中的每个小区使用相同位置的信道估计窗，相邻小区使用不同位置的信道估计窗。

有鉴于此，本发明提供一种基于训练序列的信道估计系统10，如图1所示，该信道估计系统为TDD模式，优选为TD-SCDMA通讯系统。该系统应用于无线通信网络的群发业务，所述系统10包括发射端11和接收端12：

群发业务的发射端11，用于为各小区分配不同的信道估计窗的位置，并根据各小区分配的信道估计窗的位置得到该小区使用的训练序列，然后将该训练序列加入待发下行数据的训练序列域中，再进行下行数据发射。所述发射端11优选为基站。

群发业务的接收端12，用于获得多个小区的训练序列信息以及信道估计窗的位置信息，并根据所述训练序列信息以及信道估计窗的位置信息，分别对各小区进行信道估计，得到各小区的信道冲激响应，再将所述信道冲激响应送入接收端的数据检测单元121。所述接收端12优选为用户设备，例如手机等。

利用上述系统10，本发明进一步提供一种基于训练序列的信道估计方法，该方法应用于群发业务，如图2所示，所述方法包括发射端的训练序列发射步骤以及接收端的信道估计步骤。

所述发射端的训练序列发射步骤包括：

步骤S201、在网络中结合网络规划方法，发射端为各小区分配不同的信道估计窗的位置。本步骤中发射端可采用为各小区进行编号，该编号的数值即对应该小区使用的信道估计窗的位置。

步骤S202、发射端根据各小区分配的信道估计窗的位置得到该小区使用的训练序列，该小区内所有的下行群发业务都将使用这个训练序列。本步骤中发射端可根据信道估计窗的位置编号获得该小区的基本训练序列，并从所述基本训练序列的循环扩展序列中截取部分训练序列作为下行群发业务所使用训练序列。

步骤S203、将所述训练序列加入待发下行数据的训练序列域中，再进行下行数据发射。本步骤中所有下行业务都使用所截取的部分训练序列，发射端将所截取的部分训练序列加入待发下行数据的训练序列域中，进行下行数据发射。

所述接收端的信道估计步骤包括：

步骤S204、在接收端，同时或陆续获得多个小区的训练序列信息以及信道估计窗的位置信息。本步骤中接收端可通过系统消息获得P个小区的基本训练序列编号U和信道估计窗的位置编号V，其中U＝{u₁，...，u_P}，V＝{v₁，...，v_P}。

步骤S205、根据所述训练序列信息以及信道估计窗的位置信息，分别对各小区进行信道估计，得到各小区的信道冲激响应。本步骤中接收端根据所述P个小区的基本训练序列编号U进行信道估计，得到P个小区的信道冲激响应值。

步骤S206、将所述信道冲激响应送入接收端的数据检测单元。本步骤中接收端根据信道估计窗的位置编号V截取各小区的部分信道冲激响应值后，最终送入接收端的数据检测单元，进而完成对用户数据的正确检测。

下面以TD-SCDMA模式下的集群通信系统中下行群发业务为例进行具体的描述：

图3是本实施例中基站发射端的训练序列发射步骤的流程图。本实施例应用于TD-SCDMA系统中，一个基站控制器(RNC)控制多个基站(基站1，…，基站m)，一个基站又可以控制多个小区(小区1，…，小区n)。在本实施例中，相邻小区采用不同位置的信道估计窗。

步骤S301，按照类似于蜂窝组网的频率重用的频率编号方式，基站为各个小区进行编号，编号的数值对应该小区所使用的信道估计窗的位置。

步骤S302，设第n个小区的信道估计窗的位置编号为i，设该小区的128位基本训练序列(midamble码)为 ${\mathrm{Mid}}_k=\{m_1^k,m_2^k,...,m_{128}^k\},$ 其中k∈{1，2，...，128}，并设所有小区的信道估计窗长为16，所述基本midamble码的循环扩展可以由式(1)表示：

$\{{\mathrm{Mid}}_k,{\mathrm{Mid}}_k,{\mathrm{Mid}}_k\}=\{m_1^k,m_2^k,...,m_{128}^k,m_1^k,m_2^k,...,m_{128}^k,{m_1^k,m}_2^k,...,m_{128}^k\}$     (1)

$=\{{\mathrm{mid}}_1^k,...,{\mathrm{mid}}_{384}^k\}$

则可以从基本midamble码的循环扩展中按式(2)的方式截取144位训练序列：

$M_n=\{{\mathrm{mid}}_{2*128-16*i}^k,...,{\mathrm{mid}}_{3*128-16*(i-1)}^k\}$

步骤S303，从步骤S302中得到的M_n就是第n个小区所使用的训练序列，该小区中的所有下行业务都使用这个训练序列M_n。将训练序列M_n加入待发下行数据的训练序列域中，然后进行下行数据发射。

图4是本实施例中接收端的信道估计步骤的流程图。

步骤S401，在群发业务接收端，用户设备通过系统消息获得P个小区的基本训练序列编号U和信道估计窗的位置编号V，其中U＝{u₁，...，u_P}，V＝{v₁，...，v_P}。

步骤S402，用户设备根据这P个小区的基本训练序列进行信道估计，得到P个128位的信道冲激响应值。具体而言，设用户设备接收到的训练序列信号为r_mid，根据基本训练序列编号U按照式(3)分别进行P个小区的信道估计：

$H_p=\mathrm{IFFT}\left(\frac{\mathrm{FFT}\left(r_{\mathrm{mid}}\right)}{\mathrm{FFT}\left({\mathrm{Mid}}_p\right)}\right)$ p＝1，...，P     (3)

其中 $H_p=\{h_1^p,...,h_{128}^p\}.$

步骤S403，用户设备根据信道估计窗的位置编号V截取各个小区的16位信道冲激响应值，最终送入用户设备的数据检测模块。具体而言，用户设备根据H_p，p＝1，...，P和信道估计窗的位置编号V＝{v₁，...，v_P}截取P个小区的16位信道冲激响应值H_vc_p。截取方法可以由式(4)：

$H\_{\mathrm{vc}}_p=\{h_{(v1-1)*16+1}^p,...,h_{v1*16}^p\}$ p＝1，...，P    (4)

最终将H_vc_p，p＝1，...，P送入用户数据检测模块。

综上可知，本发明通过在发射端为每个小区分配相同位置的信道估计窗，而为相邻小区分配不同位置的信道估计窗，再根据信道估计窗的位置得到该小区的训练序列后发射给接收端；接收端根据训练序列信息及信道估计窗的位置信息，估计出多个小区的信道冲击响应后送入数据检测单元。本发明能够在群发业务中避免小区内用户设备间训练序列的干扰，以及避免小区间训练序列的干扰，提高信道估计的准确程度，进而提高群发业务传输性能。另外，由于本发明的信道估计算法简单，从而高效地对群发业务进行信道估计。

当然，本发明还可有其它多种实施例，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所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于训练序列的信道估计方法，用于无线通信网络的群发业务，其特征在于，所述方法包括发射端的训练序列发射步骤和接收端的信道估计步骤；

所述发射端的训练序列发射步骤，又包括如下步骤：

A、为各小区分配不同的信道估计窗的位置；

B、根据各小区分配的信道估计窗的位置得到各小区使用的训练序列；

C、将训练序列加入待发下行数据的训练序列域中，再进行下行数据发射；所述接收端的信道估计步骤又包括如下步骤：

a、获得多个小区的训练序列信息以及信道估计窗的位置信息；

b、根据所述训练序列信息以及信道估计窗的位置信息，分别对各小区进行信道估计，得到各小区的信道冲激响应；

c、将所述信道冲激响应送入接收端的数据检测单元；

所述发射端的训练序列发射步骤进一步包括：

所述步骤A中发射端为各小区进行编号，编号的数值对应该小区使用的信道估计窗的位置；

所述步骤B中发射端根据所述信道估计窗的位置编号获得该小区的基本训练序列，并从所述基本训练序列的循环扩展序列中截取部分训练序列；

所述步骤C中所有下行业务都使用所截取的部分训练序列，发射端将所截取的部分训练序列加入待发下行数据的训练序列域中，进行下行数据发射。

2.根据权利要求1所述的信道估计方法，其特征在于，所述步骤B中设第n个小区对应信道估计窗的位置的编号为i，设第n个小区的128位基本训练序列为

其中k∈{1，2，...，128}，并设所有小区的信道估计窗长为16，该基本训练序列的循环扩展由式(1)表示：

$\{{\mathrm{Mid}}_k,{\mathrm{Mid}}_k,{\mathrm{Mid}}_k\}=\{m_1^k,m_2^k,...,m_{128}^k,m_1^k,m_2^2,...,m_{128}^k,m_1^k,m_2^k,...,m_{128}^k\}$ (1)

$=\{{\mathrm{mid}}_1^k,...,{\mathrm{mid}}_{384}^k\}$

并从基本训练序列的循环扩展中按式(2)截取144位训练序列：

$M_n=\left\{{\mathrm{mid}}_{2*128-16*i,...,}^k{\mathrm{mid}}_{3*128-16*(i-1)}^k\right\}.---\left(2\right)$

3.根据权利要求2所述的信道估计方法，其特征在于，所述接收端的信道估计步骤进一步包括：

所述步骤a中接收端通过系统消息获得P个小区的基本训练序列编号U和信道估计窗的位置编号V，其中U＝{u₁，...，u_P}，V＝{v₁，...，v_P}；

所述步骤b中接收端根据所述P个小区的基本训练序列编号U进行信道估计，得到P个小区的信道冲激响应值；

所述步骤c中接收端根据信道估计窗的位置编号V截取各小区的部分信道冲激响应值后，最终送入接收端的数据检测单元。

4.根据权利要求3所述的信道估计方法，其特征在于，所述步骤b中设接收端接收到的训练序列信号为r_mid，根据P个小区的基本训练序列编号U按照式(3)分别进行各小区的信道估计，得到P个128位的信道冲激响应值H_p：

$H_p=\mathrm{IFFT}\left(\frac{\mathrm{FFT}\left(r_{\mathrm{mid}}\right)}{\mathrm{FFT}\left({\mathrm{Mid}}_p\right)}\right)p=1,...,P\left(3\right);$ 其中 $H_p=\{h_1^p,...,h_{128}^p\}.$

5.根据权利要求4所述的信道估计方法，其特征在于，所述步骤c中接收端根据各小区的信道冲激响应值H_p和信道估计窗的位置编号V截取各小区的16位信道冲激响应值H_vc_p，截取由式(4)实现：

$H\_{\mathrm{vc}}_p=\{h_{(v_1-1)*16+1}^p,...,h_{v_1*16}^p\}p=1,...,P---\left(4\right)$

最终将H_vc_p，p＝1，...，P送入接收端的数据检测单元。

6.根据权利要求1所述的信道估计方法，其特征在于，所述发射端为基站，而所述接收端为用户设备。

7.根据权利要求1所述的信道估计方法，其特征在于，所述方法应用于时分双工通讯系统中。

8.根据权利要求7所述的信道估计方法，其特征在于，所述时分双工通讯系统为时分同步码分多址通讯系统。

9.一种实现如权利要求1～8任一项方法的系统，该系统用于无线通信网络的群发业务，其特征在于，所述系统包括发射端和接收端：

所述发射端，用于为各小区分配不同的信道估计窗的位置，并根据各小区分配的信道估计窗的位置得到各小区使用的训练序列，然后将该训练序列加入待发下行数据的训练序列域中，再进行下行数据发射；

所述接收端，用于获得多个小区的训练序列信息以及信道估计窗的位置信息，并根据所述训练序列信息以及信道估计窗的位置信息，分别对各小区进行信道估计，得到各小区的信道冲激响应，再将所述信道冲激响应送入接收端的数据检测单元。

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