CN101447957B - 信道估计方法及通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种信道估计方法，包括：统计第一天线中符号位置上已知信道估计值之间的线性关系；利用所述统计的线性关系计算出第二天线中与所述第一天线所对应符号位置的未知信道估计值。本发明实施例同时公开了一种通信设备。通过实施本发明实施例，利用符号位置上已知信道估计值统计出第一天线符号位置上已知信道估计值之间的线性关系，去估计第二天线符号位置上未知信道估计值，解决了可以利用的导频符号资源有限，系统难以在规定时间内完成信道估计计算的问题，提高了信道估计的准确度、可靠性及效率，有效提升了通信系统的性能和传输速率。

Description

信道估计方法及通信设备

技术领域

本发明涉及通信传输控制领域，尤其涉及信道估计方法及通信设备。

背景技术

随着网络技术的发展，对传输速率提出了越来越高的要求，因此信道估计的性能显得尤为重要。信道估计就是求出一个信道的近似冲激响应，使之尽可能的接近于真实的信道冲激响应，以便在接收端进行信道补偿，从而提高整个通信系统的传输性能。在通信系统中，为了提高系统的频谱利用率，通常采用幅度非恒定的调制方式，在这种情况下，接收机就需要知道信道精确的状态信息进行相干解调，因此要进行信道估计。

现有信道估计方法多采用维纳滤波方式，即利用MMSE(Minimum MeanSquare Error，最小均方误差)准则。LTE系统(Long Term Evolution，长期演进)中，信道估计的维纳滤波基本原理是先估计导频位置的信道系数，再根据该导频位置的信道系数进行二维线性插值滤波或者2个一维线性插值滤波，即可估计任意时频位置处的频域信道响应。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中，对于LTE的PDCCH信道(Physical Downlink Control Channel，物理下行链路控制信道)来说，可以利用的导频符号资源有限，如果需要获得较好的调解效果，那么需要较大的时延，所以系统难以在规定时间内完成信道估计计算，在时延允许的时间内，一般只能采用保持或者外插算法，会对信道估计的准确度和可靠度造成一定影响。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明实施例提供了信道估计方法及通信设备，充分利用天线符号位置上已知信道估计值之间的线性关系，使用已知信道估计值之间的线性关系去估计未知信道估计值。

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种信道估计方法，包括：利用导频符号获得第一天线和第二天线中符号位置上的已知信道估计值；

统计第一天线中符号位置上已知信道估计值之间的线性关系；

利用所述统计的线性关系计算出第二天线中与所述第一天线所对应符号位置上的未知信道估计值；其中：所述第二天线符号位置上的已知信道估计值与所述未知信道估计值之间的线性关系，与所述第一天线符号位置上的已知信道估计值之间的线性关系相同。

相应地，本发明实施例提供了一种通信设备，包括：

获取单元，用于利用导频符号获得第一天线和第二天线中符号位置上的已知信道估计值；

统计单元，用于统计第一天线中符号位置上已知信道值之间的线性关系；

计算单元，利用所述统计单元统计的线性关系计算出第二天线中与所述第一天线所对应符号位置上的未知信道估计值；其中：所述第二天线符号位置上的已知信道估计值与所述未知信道估计值之间的线性关系，与所述第一天线符号位置上的已知信道估计值之间的线性关系相同。

实施本发明实施例，利用已知信道估计值统计出第一天线符号位置上已知信道估计值之间的线性关系，去估计第二天线符号位置上未知信道估计值，解决了可以利用的导频符号资源有限，系统难以在规定时间内完成信道估计计算的问题，提高了信道估计的准确度、可靠性及效率，有效提升了通信系统的性能和传输速率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例中的信道估计方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的通信设备结构示意图；

图3为本发明第二实施例中的信道估计方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了信道估计方法及一种通信设备，充分利用天线符号位置上已知信道估计值之间的线性关系，使用已知信道估计值之间的线性关系去估计另一天线上所对应符号位置上的未知信道估计值。

参见图1，为本发明第一实施例中的信道估计方法的流程图，具体包括：

S101、统计第一天线中符号位置上已知信道估计值之间的线性关系。

具体实现时，通信系统的多路天线发送信源信息，系统在进行信道估计时，可以利用的导频符号资源有限，因此不能计算出所有天线中符号位置上的信道估计值，但可以获取少部分符号位置上的信道估计值，系统可以根据导频符号可以获得第一天线和第二天线中符号位置上一些已知信道估计值。如可以首先利用1D维纳滤波的原理获取导频符号上的信道估计值，然后根据导频符号的信道估计值，进行线性插值或者时域维度上进行1D维纳滤波，获取所有PDCCH信道所占用的符号的信道估计值。

为了统计第一天线中符号位置上已知信道估计值之间的线性关系，需要将第一天线中第一个符号位置的信道估计值与第二个符号位置的信道估计值之间通过公式H_i＝kH_i-1+b表示，其中：H_i为第一天线中的第一个符号位置的信道估计值，H_i-1为第一天线中的第二个符号位置的信道估计值，该线性关系中的常量k和常量b可以利用最小二乘法计算求得。

由于两个相邻的符号位置间的信道估计值最为相似，即相关性最强，因此公式H_i＝kH_i-1+b中的H_i与H_i-1为相邻关系时，能够更好的展现它们之间的线性关系，即第一天线中的第一个符号位置与第二个符号位置为相邻关系时，能够更精确的用于计算第二天线中相对应符号位置上的未知信道估计值。

S102、利用所述统计的线性关系计算出第二天线中与所述第一天线所对应符号位置上未知信道估计值。

具体实现时，根据步骤S101中计算出的线性关系常量k和常量b，以及第二天线中符号位置上的已知信道估计值即可计算出第二天线中信道上的未知信道估计值，所述第二天线中信道上的已知信道估计值可以通过步骤S101中利用导频符号获得。

通过本步骤能够计算出第二天线中符号位置上的未知信道估计值，但需要满足第二天线符号位置上的已知信道估计值与未知信道估计值之间的线性关系与第一天线所对应的符号位置上的已知信道估计值之间的线性关系相同。因此可以根据计算出常量k和常量b的线性关系式H_i＝kH_i-1+b来计算出第二天线符号位置中的未知信道估计值，其中：H_i为第二天线符号位置上的欲求得的未知信道估计值，H_i-1为第二天线符号位置上的已知信道估计值，所述H_i与H_i-1之间的线性关系与本实施例步骤S101中所述第一天线第一符号位置上的已知信道估计值和第二符号位置上的信道估计值之间的线性关系相同。

实施本发明实施例，利用已知信道估计值统计出第一天线符号位置上已知信道估计值之间的线性关系，去估计第二天线所对应符号位置上未知信道估计值，解决了可以利用的导频符号资源有限，系统难以在规定时间内完成信道估计计算的问题，提高了信道估计的准确度、可靠性及效率，有效提升了通信系统的性能和传输速率。

参见图2，为本发明实施例的通信设备结构示意图。

本实施例中的通信设备包括获取单元201、统计单元202、计算单元203。

其中，获取单元201，用于利用导频符号获得第一天线和第二天线中符号位置上的已知信道估计值；

统计单元202，用于统计第一天线中符号位置上已知信道估计值之间的线性关系，该统计单元202包括：

线性统计单元2021，用于将所述第一天线中第一符号位置上的已知信道估计值与第二符号位置上的已知信道估计值之间通过公式：H_i＝kH_i-1+b表示，其中：H_i为第一符号位置上的已知信道估计值，H_i-1为第二符号位置上的已知信道估计值；

最小二乘计算单元2022，用于根据最小二乘法计算出线性关系常量k和常量b。

计算单元203，利用统计单元202统计的线性关系计算出第二天线中与所述第一天线所对应符号位置上的未知信道估计值。

参见图3，为本发明第二实施例中的信道估计方法的流程图。本实施例为当采用四天线发射系统时，包括0号天线、1号天线、2号天线、3号天线，由于天线0/1可以获取PDCCH占用的符号的全部信道估计值，对于导频资源少的天线2，3，可以利用线性关系进行估计无导频的符号上的信道估计值，具体包括：

S301、统计0号天线中符号位置上已知信道估计值之间的线性关系。

具体实现时，这里将天线的符号位置视为近似服从线性关系，因此可以将0号天线中一个符号位置上已知信道估计值用其他符号位置上已知信道估计值的线性关系表示。这里的0号天线上的所有符号位置上信道估计值都为已知值，可以利用系统中有限的导频符号获得0号天线中符号位置上已知信道估计值，这里不能全部获得系统中所有符号位置上信道估计值，对于2号、3号天线只能获得部分符号位置上信道估计值。这里将其中一个符号位置上已知信道估计值H_i用其他符号位置上已知信道估计值的线性关系表示，即：

H_i＝K₀H₀+K₁H₁+…+K_i-1H_i-1+K_i+1H_i+1+…+K_NH_N        (1)

其中：H_i表示0号天线中第i个符号位置上已知信道估计值，H₀、H₁、…、H_i-1、H_i+1、…、H_N表示0号天线中其他所有符号位置上已知信道估计值，K_N表示第n个符号位置上信道估计值的线性相关向量(n＝0，1，…，N)。

需要说明的是，这里也可以统计1号天线上的已知信道估计值之间的线性关系。

S302、简化所述线性关系，利用最小二乘法求取线性关系常量。

在线性关系中，因为两个相邻最近的数值最为相似，即相关性最强，因此可以将公式(1)简化为：

H_i＝K_i-1H_i-1+o(H_n)

(2)

其中：H_i表示0号天线中第i个符号位置上已知信道估计值，H_i-1表示与H_i最接近的相邻的第i-1个符号位置上已知信道估计值，K_i-1表示第i-1个符号位置上已知信道估计值的线性相关向量，o(H_n)表示误差量。

根据统计特性，o(H_n)近似为一个常量，用b表示，即b＝o(H_n)，又因为天线的符号位置近似服从线性关系，所以设定K_i-1为一个常量，用k表示，即k＝K_i-1，从而公式(2)改写为：

H_i＝kH_i-1+b    (3)

其中：k、b均为常量。

因为0号天线上的H_i和H_i-1均为符号位置上已知信道估计值，因此利用最小二乘法便可求取公式(3)中的常量k和常量b。

S303、利用0号天线中所述简化的线性关系求取2号、3号天线中符号位置上未知信道估计值。

具体实现时，本实施例中的四天线发射系统，0号天线的所有符号位置上信道估计值均为已知值，2号、3号天线上的少部分符号位置上信道估计值已知。通过这些已知信道估计值，以及利用步骤S302中求得常量k和常量b的公式(3)来求取2号、3号天线中符号位置上未知信道估计值。

若2号天线中符号位置上信道估计值H_i-1为已知值，这里的2号天线的符号位置也服从线性关系，因此可以通过公式(3)求出与H_i-1相邻最近的H_i的符号位置上信道估计值：

H_i＝kH_i-1+b

其中：H_i-1表示1号天线中第i-1个符号位置上已知信道估计值，k、b均为已知常量，H_i表示欲求得的第i个符号位置上未知信道估计值。

需要说明的是，这里服从线性关系存在一一之间的对应关系的，若0号天线上存在6个按序排列的符号位置上信道估计值a1、a2、a3、a4、a5、a6，1号天线存在6个按序排列的符号位置上信道估计值b1、b2、b3、b4、b5、b6时，0号天线符号位置上的a1与a2存在线性关系，那么对于a1和a2满足线性关系的常量即可应用于1号天线所对应符号位置上的b1和b2之间，即视为b1和b2之间也满足该线性关系；如果a1与a3之间满足线性关系，那么对于a1和a3之间的线性关系的常量即可应用于1号天线所对应符号位置上的b1和b3之间，即视为b1和b3之间也满足该线性关系；同理其它符号位置上信道估计值之间的线性关系也是一一对应的，通常，这里主要是以相邻关系的符号位置上信号估计计算线性关系常量为佳。

同理，2号天线和3号天线中的符号位置上未知信道估计值均可根据上述方法获得。

综上所述，本发明实施例提供的信道估计方法及通信设备，这里将通信系统的符号位置视为服从线性关系，利用第一天线符号位置上已知信道估计值统计出第一天线符号位置上已知信道估计值之间的线性关系，去估计第二天线符号位置上未知信道估计值，解决了可以利用的导频符号资源有限，系统难以在规定时间内完成信道估计计算的问题，提高了信道估计的准确度、可靠性及效率，有效提升了通信系统的性能和传输速率。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

Claims (7)

1.一种信道估计方法，其特征在于，包括：

利用导频符号获得第一天线和第二天线中符号位置上的已知信道估计值；

统计第一天线中符号位置上已知信道估计值之间的线性关系；

利用所述统计的线性关系计算出第二天线中与所述第一天线所对应符号位置上的未知信道估计值；其中：所述第二天线符号位置上的已知信道估计值与所述未知信道估计值之间的线性关系，与所述第一天线符号位置上的已知信道估计值之间的线性关系相同。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述统计第一天线中符号位置上已知信道估计值之间的线性关系步骤具体为：

将所述第一天线中第一符号位置上的已知信道估计值与第二符号位置上的已知信道估计值之间通过公式：H_i＝kH_i-1+b表示，其中：H_i为第一符号位置上的已知信道估计值，H_i-1为第二符号位置上的已知信道估计值；

利用最小二乘法计算出线性关系常量k和常量b。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一符号位置与所述第二符号位置为相邻关系。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述利用所述统计的线性关系计算出第二天线与所述第一天线所对应符号位置上的未知信道估计值步骤具体为：

根据所述计算出的线性关系常量k和常量b，和第二天线中符号位置上的已知信道估计值计算出未知信道估计值。

5.一种通信设备，其特征在于，包括：

获取单元，用于利用导频符号获得第一天线和第二天线中符号位置上的已知信道估计值；

统计单元，用于统计第一天线中符号位置上已知信道估计值之间的线性关 系；

计算单元，利用所述统计单元统计的线性关系计算出第二天线中与所述第一天线所对应符号位置上的未知信道估计值；其中：所述第二天线符号位置上的已知信道估计值与所述未知信道估计值之间的线性关系，与所述第一天线符号位置上的已知信道估计值之间的线性关系相同。

6.如权利要求5所述的通信设备，其特征在于，所述统计单元包括：

线性统计单元，用于将所述第一天线中第一符号位置上的已知信道估计值与第二符号位置上的已知信道估计值之间通过公式：H_i＝kH_i-1+b表示，其中：H_i为第一符号位置上的已知信道估计值，H_i-1为第二符号位置上的已知信道估计值；

最小二乘计算单元，用于根据最小二乘法计算出线性关系常量k和常量b。

7.如权利要求6所述的通信设备，其特征在于：

所述计算单元用于根据所述统计单元计算出的线性关系常量k和常量b，和第二天线中符号位置上的已知信道估计值计算出未知信道估计值。 

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