CN101505286B - 信道估计方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种信道估计方法及装置，其中方法包括：根据预设的循环周期的长度将接收到的信道估计输入数据循环分段为多组分段数据；对循环周期中的所述多组分段数据进行并行相关累加；将进行相关累加后得到的累加结果数据与复乘因子相乘，得到所述信道因子。装置包括：控制模块、累加模块和复乘模块。通过对各个循环周期中的所述多组分段数据进行并行相关累加，形成了基于流水结构的信道估计过程，与现有的基于两层串行结构的信道估计相比，时延比大大减小，从而提高了信道因子的运算速度。

Description

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，尤其涉及一种信道估计方法及装置。

背景技术

现有全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication，简称：GSM)演进增强数据速率(Enhanced Date rates for GSM Evolution，简称：EDGE)无线接入网(GSM EDGE Radio Access Network，简称：GERAN)中，接入时隙(Access Burst，简称：AB)和普通时隙(Normal Burst，简称：NB)都采用导频训练序列进行相关信道估计，相关信道估计的核心内容是计算信道因子。出于以下两方面的原因，GERAN网络的信道估计需要计算多个信道因子：

原因1：由于调制端的发射成型滤波以及无线信道的多径时延扩展，信道估计时需要估计保证一定数量的多径个数，以保证接收信号能量全部为接收机利用，因此需要根据不同的调制方式计算相应数量的信道因子个数。

原因2：由于传播延时，接收到的时隙数据与系统并不同步，需要计算大于L个的信道因子以扩大同步点搜索范围。

现有信道因子的计算过程是一个典型的点乘累加结构。

其通用的公式如式(1)所示：

$x\left(m\right)=\underset{i=0}{\overset{k-1}{\mathrm{\Σ}}}r(a+m+i)\·\mathrm{Tsc}\left(i\right)\·z,m=\mathrm{0,1}...M-1---\left(1\right)$

其中，x为计算得到的信道因子的值；r为接收到的天线数据；a为与时隙类型相关的固定起始地址；Tsc为训练序列；z为由调制方式决定的复数；k为训练序列的相关长度，与时隙类型和调制方式有关，如式(2)所示：

$k=\left\{\begin{array}{cc}16& \mathrm{NB\; LSR}\\ 31& \mathrm{NB\; HSR}\\ 41& \mathrm{AB}\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中，当采用传统符号速率(Legacy symbol rate，简称：LSR)的NB时，k＝16；当采用高倍符号速率(Higher symbol rate，简称：HSR)的NB时，k＝31；当采用AB时，k＝41。

现有信道因子的计算过程可以总结为双层串行法，如式(1)所示，第一层串行过程为计算一个信道因子时对各点进行串行乘累加运算的过程；第二层串行过程为串行计算M个信道因子的过程。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下缺点：对于AB双时隙的信道因子的计算，完成一次信道估计需要233*77＝17941(个时钟周期)，从而影响信道因子的运算速度。

发明内容

本发明实施例提供一种信道估计方法及装置，以提高信道因子的运算速度。

根据本发明的一方面，提供一种信道估计方法，其中包括：

根据预设的循环周期的长度将接收到的信道估计输入数据循环分段为多组分段数据；

对循环周期中的所述多组分段数据进行并行相关累加；

将进行相关累加后得到的累加结果数据与复乘因子相乘，得到所述信道因子。

根据本发明的另一方面，还提供一种信道估计装置，其中包括：

控制模块，用于接收到信道估计输入数据后，根据预设的循环周期的长度将所述信道估计输入数据循环分段为多组分段数据；

累加模块，用于对所述控制模块生成的循环周期中的所述多组分段数据进行并行相关累加；

复乘模块，将所述累加模块进行相关累加后得到的累加结果数据与复乘因子相乘，得到所述信道因子。

通过本发明实施例，对信道估计输入数据进行循环分段，成为多组分段数据，进而分别对各个循环周期中的所述多组分段数据进行并行相关累加，时延比大大减小，从而提高了信道因子的运算速度。

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为本发明实施例提供的一种信道估计方法的流程图；

图2为图1中步骤200的具体实现过程流程图；

图3为图2中步骤220的具体实现过程流程图；

图4为图2中步骤230的具体实现过程流程图；

图5为本发明实施例提供的一种信道估计装置的结构示意图；

图6为图5中所示控制模块的具体结构示意图；

图7为图5中所示第一累加单元的的具体结构示意图；

图8为基于图5所示装置的使用四个累加单元进行信道估计的时序图。

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一种信道估计方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤100，接收到信道估计输入数据后，根据预设的循环周期的长度将所述信道估计输入数据循环分段为多组分段数据。

其中，该多组分段数据中的每组分段内的分段数据用于估计相同数量的信道因子个数，段内的分段数据用于估计信道因子个数，而每个组都用于估计相同数量的信道因子个数。具体地，每组分段数据可用于估计最多可同时计算的信道因子个数，所述最多可同时计算的信道因子个数为根据时隙类型确定的待估计信道因子个数和待估计的信道因子的估计窗长(即训练序列的相关长度)之中的最小值，其中的待估计信道因子个数是指待估计的所有信道因子的个数。例如可以根据如下的式(3)确定：

n＝min(M，k)    (3)

其中：n表示最多可同时计算的信道因子个数；M表示待计算的待估计信道因子个数；k表示待估计的信道因子的估计窗长，即训练序列的相关长度。

由式(3)可见，最多可同时计算的信道因子个数为根据时隙类型确定的待估计信道因子个数M和训练序列的相关长度k之中的最小值。如表1所示，为采用现有几种时隙类型时得到的n值。

表1

	MUROS	NB(HSR)	NB(LSR)	AB单时隙	AB双时隙	空口软同步
							估计窗长(k)	16/26	31	16	41	41	41
待估计信道因子个数(M)	11	11	11	77	233	233
							最多可同时计算的信道因子个数(n)	11	11	11	41	41	41

其中，多用户复用一个时隙(Multi Users Reuse On One Slot，简称：MUROS)表示一种由多个用户复用一个时隙的时隙类型；空口软同步表示连续的AB双时隙，以时隙号0～7为例，0～1，1～2，2～3，3～4，4～5，5～6，6～7，7～0分别组成一个双时隙。从表1可见，n只有两种取值，即11和41。由于41与11为将近4倍的关系，因此，将所述循环周期的长度设定为44个信道因子，将所述最多可同时计算的信道因子个数设定为11个，循环周期中具有4组分段数据，这样可以最大程度地提高并行处理的能力，在本实施例中，还可以具有多个循环周期。

以AB单时隙为例，需要进行估计的待估计信道因子个数为77个，采用本步骤进行循环分段后的结果为：

第一个循环周期中：

第一组分段数据，用于估计第1-11个信道因子；

第二组分段数据，用于估计第12-22个信道因子；

第三组分段数据，用于估计第23-33个信道因子；

第四组分段数据，用于估计第34-44个信道因子；

第二循环周期中：

第一组分段数据，用于估计第45-55个信道因子；

第二组分段数据，用于估计第56-66个信道因子；

第三组分段数据，用于估计第67-77个信道因子。

步骤200，对循环周期中的所述多组分段数据进行并行相关累加。

其中，并行相关累加是指同时并行进行针对两组或两组以上的分段数据的相关累加。在本实施例中，将第一个循环周期中的四组的分段数据进行并行相关累加，并将第二个循环周期中的三组的分段数据进行并行相关累加，若有多个循环周期，则将该多个循环周期中的分段数据进行相关累加。

步骤300，将进行相关累加后得到的累加结果数据与复乘因子相乘，依次得到信道因子。在本实施例中，由于每组分段数据估计多个信道因子，并对每组分段数据进行累加，将累加后的数据与复乘因子相乘，以获得该组分段数据所估计的多个信道因子。

其中，复乘因子具体可以为上述式(1)中的复数值z。

通过本实施例所述方法，对信道估计输入数据进行循环分段，成为多组分段数据，进而对循环周期中的所述多组分段数据进行并行相关累加，形成了基于流水结构的信道估计过程，与现有的基于两层串行结构的信道估计相比，时延比大大减小，从而提高了信道因子的运算速度。

并且，本实施例所述方法进行多次并行累加后，只进行一次复乘运算，所需的核心计算单元为加法器(具体为44个复数加法器)，而只需使用一个乘法器(即复乘单元)，由于在现有的65nm工艺条件下，24比特的乘法器资源是加法器资源的25倍，因此，本实施例所述方法实际总共消耗的运算单元门数小于两个复乘单元，从而能够节省大量的逻辑运算资源，并且也会相应减少控制的复杂性。

本发明实施例提供了另一种信道估计方法，其中，上述步骤200如图2所示，具体可以包括如下步骤：

步骤210，启动所述多组分段数据的相关累加。

步骤220，在启动每组分段数据的相关累加时，计算对应于每组分段数据的组内信道因子个数。

其中，组内信道因子个数是指通过循环周期中的每一组分段数据可以估计出的信道因子个数。具体地，可以先计算所述待估计信道因子个数与启动一组分段数据的相关累加时所述计数器的计数值的差值；当所述差值大于等于10时，所述组内信道因子个数等于10；否则所述组内信道因子个数等于所述差值。用表达式的方式可以表示如下：

设组内信道因子个数为N，第一计数器的计数值为x，待估计信道因子个数(即第一计数器的门限值)为y，由于根据上述的分段可程可知，每个累加单元最多累加11个信道因子，因此，该单元信道因子个数N可以通过下述式(4)表示

$N=\left\{\begin{array}{cc}10,& y-x\&GreaterEqual;10\\ y-x,& y-x<10\end{array}\right.---\left(4\right)$

步骤230，根据所述组内信道因子个数，对启动后的每组分段数据进行相关累加。

具体地，如图3所示，上述步骤220具体可以包括如下步骤：

步骤221，启动第一计数器，每一个时钟周期计数加一，并输出高有效的启动使能信号。

步骤222，在所述启动使能信号的有效期间，启动模11的第二计数器进行连续计数。其中，模11的第二计数器是指该计数器每次计数达到11个时钟周期时，输出一个有效电平作为计数结果。

步骤223，在所述启动使能信号的有效期间且所述第二计数器的计数值为11时，启动模4的第三计数器进行连续计数。其中，模4的第三计数器是指该计数器每次计数达到4个时钟周期时，输出一个有效电平作为计数结果。

步骤224，在所述启动使能信号的有效期间且所述第二计数器的计数值为1时，根据所述第三计数器的计数值，启动对相应组的分段数据进行相关累加。具体如下：

当所述第三计数器的计数值为0时，启动对第一组分段数据的相关累加；

当所述第三计数器的计数值为1时，启动对第二组分段数据的相关累加；

当所述第三计数器的计数值为2时，启动对第三组分段数据的相关累加；

当所述第三计数器的计数值为3时，启动对第四组分段数据的相关累加。

步骤225，当所述第一计数器的计数值达到待估计信道因子个数时，停止计数。

由于第一计数器停止计数，因此不再输出有效的启动使能信号，此时表明，针对所有待估计的信道因子的累加运算均已经启动了。例如：如表1所示，针对不同类型的待估计信道因子个数，当第一计数器的值达到11、77或233等时，停止计数。由此可见第一计数器起到了控制相关累加运算启动的功能，因此也可以称为控制计数器。

其中，如图4所示，上述步骤230具体可以包括如下步骤：

步骤231，启动使能计数器，从1到启动后的一组分段数据对应的信道因子的估计窗长之间进行连续计数，发出累加启动使能信号。

其中，所述估计窗长如表1所示可以为16、26、31或41等值。

步骤232，在所述累加启动使能信号的有效期间，生成累加启动信号，启动该组分段数据中针对第一个信道因子的分段数据的相关累加。

具体的累加过程，可以是将训练序列进行循环右移，最低位即式(1)中所示的当前相关的训练序列比特Tsc(j)。

步骤233，将所述累加启动信号延迟一个时钟周期，启动对该组分段数据中针对所述第一个信道因子的下一个信道因子的分段数据的相关累加。

其中，延迟一个时钟周期的操作具体也可以称为打拍。利用针对后一个信道因子的累加运算的时序与针对前一个信道因子的累加运算只相差一拍的特点，只需要启动针对第一个信道因子的累加运算，此后将累加启动信号依次延迟一个时钟周期，即得针对后续信道因子运算的累加启动信号。

步骤234，当被进行相关累加的分段数据所述针对的信道因子个数达到该组内信道因子个数时，停止对该组分段数据的相关累加。

另外，当针对第一个信道因子的累加运算完毕时，还可以输出信道因子累加输出开始标志，当针对最后一个信道因子的累加运算完毕时，还可以输出信道因子累加输出结束标志。

本实施所述方法通过设置计数器的方式输出累加启动信号，控制针对信道因子的累加运算进行控制，具体实施了上述实施了中对分段数据的相关累加过程。

本实施例提供了一种信道估计装置，如图5、6所示，包括：控制模块10、累加模块20和复乘模块30。其工作原理如下：

控制模块10接收到信道估计输入数据后，可以通过其中设置的分段单元11根据预设的循环周期将所述信道估计输入数据循环分段为多组分段数据，每组分段数据用于估计相同数量的信道因子个数；累加模块20分别对控制模块10生成的各个循环周期中的所述多组分段数据进行并行相关累加；复乘模块30将累加模块20进行相关累加后得到的累加结果数据与复乘因子相乘，依次得到各个所述信道因子。

其中，相同数量的信道因子个数具体可以为最多可同时计算的信道因子个数。参照上述第一个方法实施例，所述循环周期可以为44个信道因子，所述最多可同时计算的信道因子个数可以为11个，所述各个循环周期中可具有4组分段数据。相应地，针对每组分段数据，可以相应设置一个累加单元为其执行相关累加运算。如图5所示，在累加模块20中设置有四个累加单元，即：第一累加单元21、第二累加单元22、第三累加单元23和第四累加单元24。它们分别为一组分段数据执行相关累加运算，以下具体说明：

在本实施例中，所述控制模块10中还可以包括：控制启动单元12和计算单元13。每个所述累加单元中可以包括：使能子单元、累加子单元、延迟子单元和指示子单元。例如，如图7所示，第一累加单元21包括：使能子单元2101、累加子单元2102、延迟子单元2103和指示子单元2104。以下，以第一累加单元21为例进行说明，其他累加单元的结构和原理相同，便不再赘述。

控制模块10通过控制启动单元12启动第一累加单元21、第二累加单元22、第三累加单元23和第四累加单元24的并行相关累加；计算单元13在控制启动单元12启动上述并行相关累加时，计算对应于每组分段数据的组内信道因子个数。

假设第一累加单元21被控制模块10启动后，其通过使能子单元2101启动使能计数器，从1到启动后的一组分段数据对应的信道因子的估计窗长之间进行连续计数，发出累加启动使能信号；由累加子单元2102在使能子单元2101发出的所述累加启动使能信号的有效期间，生成累加启动信号，启动该组分段数据中针对第一个信道因子的分段数据的相关累加，具体的累加过程，可以是将训练序列进行循环右移，最低位即式(1)中所示的当前相关的训练序列比特Tsc(j)；由延迟子单元2103将累加子单元2102生成的所述累加启动信号延迟一个时钟周期，启动所述组分段数据中针对所述第一个信道因子的下一个信道因子的分段数据的相关累加；当累加子单元2102进行的相关累加的分段数据所述针对的信道因子个数达到计算单元13计算出的所述组内信道因子个数时，由指示子单元2104指示所述累加子单元2102停止对该组分段数据的相关累加。至此，完成了相关累加的运算过程。

如图8所示，显示了使用四个累加单元进行信道估计的时序图。具体的相关累加运算的过程，可以参见上述第二个方法实施例的内容，此处不再赘述。

通过本实施例所述装置，对信道估计输入数据进行循环分段，成为多组分段数据，进而分别对各个循环周期中的所述多组分段数据进行并行相关累加，形成了基于流水结构的信道估计过程，与现有的基于两层串行结构的信道估计相比，时延比大大减小，从而提高了信道因子的运算速度。

另外，通过将时隙格式兼容控制与算法实现模块分离，一方面降低了设计与验证的复杂度，另一方面分离出支持11个信道因子并行运算的累加模块，当算法发生变动时，只需要修改控制模块即可，无需对其他模块进行大的变动。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种信道估计方法，其特征在于，包括：

根据预设的循环周期的长度将接收到的信道估计输入数据循环分段为多组分段数据；

对循环周期中的所述多组分段数据进行并行相关累加；

将进行相关累加后得到的累加结果数据与复乘因子相乘，得到信道因子。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多组分段数据中的每组分段数据用于估计相同数量的信道因子个数，并用于估计最多可同时计算的信道因子个数，所述最多可同时计算的信道因子个数为根据时隙类型确定的待估计信道因子个数和待估计的信道因子的估计窗长之中的最小值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述循环周期的长度为44个信道因子，所述最多可同时计算的信道因子个数为11个，所述各个循环周期中具有4组分段数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对循环周期中的所述多组分段数据进行并行相关累加包括：

启动所述多组分段数据的相关累加；

在启动所述多组分段数据中的每组分段数据的相关累加时，计算对应于每组分段数据的组内信道因子个数；

根据所述组内信道因子个数，对启动后的每组分段数据进行相关累加。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述启动所述多组分段数据的相关累加包括：

启动第一计数器，每一个时钟周期计数加一，并输出高有效的启动使能信号；

在所述启动使能信号的有效期间，启动模11的第二计数器进行连续计数，

在所述启动使能信号的有效期间且所述第二计数器的计数值为11时，启动模4的第三计数器进行连续计数；

在所述启动使能信号的有效期间且所述第二计数器的计数值为1时，根据所述第三计数器的计数值，启动相应组的分段数据的相关累加。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第三计数器的计数值，启动相应组的分段数据的相关累加包括：

当所述第三计数器的计数值为0时，启动对第一组分段数据的相关累加；

当所述第三计数器的计数值为1时，启动对第二组分段数据的相关累加；

当所述第三计数器的计数值为2时，启动对第三组分段数据的相关累加；

当所述第三计数器的计数值为3时，启动对第四组分段数据的相关累加。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述启动第一计数器之后还包括：当所述第一计数器的计数值达到待估计信道因子个数时，停止计数。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算对应于每组分段数据的组内信道因子个数包括：

计算所述待估计信道因子个数与启动一组分段数据的相关累加时计数器的计数值的差值；

当所述差值大于等于10时，所述组内信道因子个数等于10；否则所述组内信道因子个数等于所述差值。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对启动后的每组分段数据进行相关累加包括：

启动使能计数器，从1到启动后的一组分段数据对应的信道因子的估计窗长之间进行连续计数，发出累加启动使能信号；

在所述累加启动使能信号的有效期间，生成累加启动信号，启动所述组分段数据中针对第一个信道因子的分段数据的相关累加；

将所述累加启动信号延迟一个时钟周期，启动对所述组分段数据中针对所述第一个信道因子的下一个信道因子的分段数据的相关累加；

当被进行相关累加的分段数据所述针对的信道因子个数达到所述组内信道因子个数时，停止对所述组分段数据的相关累加。

10.一种信道估计装置，其特征在于，包括：

控制模块，用于接收到信道估计输入数据后，根据预设的循环周期的长度将所述信道估计输入数据循环分段为多组分段数据；

累加模块，用于对所述控制模块生成的循环周期中的所述多组分段数据进行并行相关累加；

复乘模块，将所述累加模块进行相关累加后得到的累加结果数据与复乘因子相乘，得到信道因子。

11.根据权利要求10所述的信道估计装置，其特征在于，所述控制模块中还包括：

控制启动单元，用于启动所述累加模块的并行相关累加；

计算单元，用于在所述控制启动单元启动所述累加模块的并行相关累加时，计算对应于每组分段数据的组内信道因子个数。

12.根据权利要求10所述的信道估计装置，其特征在于，所述累加模块包括多个累加单元，所述累加单元包括：

使能子单元，用于启动从1到启动后的一组分段数据对应的信道因子的估计窗长之间进行连续计数，发出累加启动使能信号；

累加子单元，用于在所述使能子单元发出的所述累加启动使能信号的有效期间，生成累加启动信号，启动所述组分段数据中针对第一个信道因子的分段数据的相关累加；

延迟子单元，用于将所述累加子单元生成的所述累加启动信号延迟一个时钟周期，启动对所述组分段数据中针对所述第一个信道因子的下一个信道因子的分段数据的相关累加；

指示子单元，用于当所述累加子单元进行的相关累加的分段数据所述针对的信道因子个数达到计算单元计算出的所述组内信道因子个数时，指示所述累加子单元停止对所述组分段数据的相关累加。

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