CN101777885B - 滤波器系数的确定方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种滤波器系数确定方法和装置，涉及通信技术领域。为解决现有滤波器系数确定技术误差和复杂度较大的问题而发明。本发明滤波器系数确定方法包括：存储不同信道类型的理想频域自相关函数及所述自相关函数对应的Wiener滤波器系数；计算当前信道的频域自相关函数的统计数值；将当前信道的频域自相关函数的统计数值与存储的理想频域自相关函数值进行比较；根据比较的结果，确定滤波器系数。本发明实施例降低了系统进行信道估计的复杂度和开销；并经过仿真验证，具有较好的信道估计效果。

Description

滤波器系数的确定方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种滤波器系数的确定方法和装置。

背景技术

在无线通信系统中，信道估计技术是直接影响到系统的性能和容量的核心技术之一，目前最常用的信道估计方法是遵循MMSE(最小均方误差)准则的Wiener(维纳)滤波信道估计方法。理论上的最佳滤波器是时域和频域维度同时滤波的二维Wiener滤波器，但是二维滤波的方法比较复杂，因此，一般将二维滤波器进行分解，分解为先进行时间维度滤波再进行频域维度滤波的一维级联Wiener滤波器。

Wiener滤波器的设计实际上就是要确定滤波器的系数，而滤波器的系数可由信道的自相关函数直接确定。目前，时间维度Wiener滤波器的系数确定方法已经较为成熟，而频率维度Wiener滤波器系数的确定则成为信道估计技术研究的重点。

现有的频率维度Wiener滤波器系数的确定方法是通过接收机估计出当前信道的最远径位置，根据所述最远径位置进而求出信道的自相关函数，从而确定滤波器的系数。

但在实际过程中，发明人发现现有的频率维度Wiener滤波器系数确定方法存在以下问题：

首先，最远径位置本身难以进行精准的估计，这直接影响到信道估计的准确性，使得信道估计的结果误差较大；另外最远径位置的估计过程中，需要进行IFFT(离散傅里叶反变换)操作，使得系统的复杂度和开销过大。

发明内容

本发明实施例提供了一种滤波器系数的确定方法和装置，解决了现有技术误差和复杂度较大的问题。为实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

本发明实施例一种滤波器系数的确定方法，包括：

计算当前信道的频域自相关函数的统计数值；

将当前信道的频域自相关函数的统计数值与存储的理想频域自相关函数值进行比较，其中，不同信道类型的理想频域自相关函数对应不同的Wiener滤波器系数；

根据比较的结果，确定滤波器系数。

本发明实施例一种滤波器系数的确定装置，包括：

存储模块，用于存储不同信道类型的理想频域自相关函数及所述自相关函数对应的Wiener滤波器系数；

计算模块，用于计算当前信道的频域自相关函数的统计数值；

比较模块，用于将当前信道的频域自相关函数的统计数值与存储的理想频域自相关函数值进行比较；

系数确定模块，用于根据比较的结果，确定滤波器系数。

本发明实施例通过统计方式得到信道的频域自相关函数，并将其与理想频域自相关函数相比较来确定Wiener滤波器系数，避免了最远径位置的估计过程，从而降低了系统进行信道估计的复杂度和开销；经过仿真验证，本发明实施例具有较好的信道估计效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的Wiener滤波器系数的确定方法流程图；

图2为本发明实施例提供的计算当前信道的频域自相关函数的统计数值流程图；

图3为本发明实施例提供的时间维度信道估计后导频所在位置示意图；

图4为本发明实施例提供的根据比较的结果，确定滤波器系数的流程图；

图5为本发明实施例提供的Wiener滤波器系数的确定装置结构图；

图6为本发明实施例提供的计算模块结构图；

图7为本发明实施例提供的系数确定模块结构图；

图8为本发明实施例提供的应用本发明的系统性能仿真图。

具体实施方式

为了解决现有信道估计技术误差和复杂度较大的问题，本发明实施例提供了一种Wiener滤波器系数的确定方法和装置。下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供的Wiener滤波器系数的确定方法，包括：

101、存储不同信道类型的理想频域自相关函数及所述自相关函数对应的Wiener滤波器系数；

102、计算当前信道的频域自相关函数的统计数值；

103、将当前信道的频域自相关函数的统计数值与存储的理想频域自相关函数值进行比较；

104、根据比较的结果，确定滤波器系数。

存储不同信道类型的理想频域自相关函数及所述自相关函数对应的Wiener滤波器系数的过程是指：事先在存储器模块中存储下不同信道类型的理想频域自相关函数及所述自相关函数对应的Wiener滤波器系数。为方便描述，假设在存储器模块中存储的理想频域自相关函数有两条，分别为C1和C2。

如图2所示，计算当前信道的频域自相关函数的统计数值的步骤包括：

201、获取信道频率响应的统计数值；

对信道进行时间维度的信道估计之后，可以得到信道的频率响应统计数值，以基于OFDM(正交频分复用)技术的LTE(长期演进)系统为例，如图3所示，通过时间维度的信道估计，得到导频所在位置的频率响应统计数值，所述频率响应统计数值为实际信道频率相应的3倍下采样，即频率间隔为0，3，6，9，...的信道频率响应值。

202、将所述信道频率响应的统计数值，代入统计公式计算自相关函数的统计数值。

自相关函数的统计公式如下：

$C_{\mathrm{stat}}\left(\mathrm{\Δk}\right)=\frac{1}{N-\mathrm{\Δk}}\underset{k=1}{\overset{N-\mathrm{\Δk}}{\mathrm{\Σ}}}H\left(k\right)H^{*}(k+\mathrm{\Δk})$

其中，Δk＝0，3，6，...，N是时间维度信道估计之后每个OFDM符号中所含有的导频总数，H表示导频位置的信道频率响应，*表示取共轭。

将信道频率响应的统计数值代入上式，即可得到C_stat(Δk)，即得到自相关函数的统计数值。

将当前信道的频率自相关函数的统计数值与存储的理想频域自相关函数进行比较的过程是指：将当前信道的频域自相关函数的统计数值与存储的各条理想频域自相关函数分别求绝对值差，其求解过程如下式：

$\mathrm{\ΔC}=\underset{\mathrm{\Δk}}{\mathrm{\Σ}}\left|\right|C_{\mathrm{stat}}\left(\mathrm{\Δk}\right)|-|C\left(\mathrm{\Δk}\right)\left|\right|$

其中，C_stat(Δk)为当前信道的自相关函数统计数值，C为存储器模块中存储的理想频域自相关函数，Δk＝0，3，6，...，分别将存储器模块中存储的理想频域自相关函数C₁和C₂代入上式，即可得到其与当前信道的频域自相关函数之间的绝对值差ΔC₁，ΔC₂。

如图4所示，根据比较的结果，确定滤波器系数的步骤，包括：

401、将所得到的绝对值差进行排序；

所述排序过程可以是将绝对值差由大到小进行排序，也可以是将绝对值差由小到大进行排序。

402、选取绝对值差最小的理想频域自相关函数所对应的Wiener滤波器系数作为频率维度Wiener滤波器系数。

当绝对值差按照从大到小的顺序排列时，选取排在最后一位的绝对值差的理想频域自相关函数所对应的Wiener滤波器系数作为频率维度Wiener滤波器系数；

当绝对值差从小到大的顺序排列时，选取排在第一位的绝对值差的理想频域自相关函数所对应的Wiener滤波器系数作为频率维度Wiener滤波器系数；

当有两个或多个绝对值差并列最小的情况出现时，系统可随机选取一个绝对值差的理想频域自相关函数所对应的Wiener滤波器系数作为频率维度Wiener滤波器系数。

如图5所示，本发明实施例提供的Wiener滤波器系数的确定装置，包括：

存储模块501，用于存储不同信道类型的理想频域自相关函数及所述自相关函数对应的Wiener滤波器系数；

计算模块502，用于计算当前信道的频域自相关函数的统计数值；

比较模块503，用于将当前信道的频域自相关函数的统计数值与存储的理想频域自相关函数值进行比较；

系数确定模块504，用于根据比较的结果，确定滤波器系数。

其中，如图6所示，计算模块502包括：

数值获取单元601，用于获取信道频率响应的统计数值；

代入单元602，用于将所述信道频率响应的统计数值，代入统计公式计算自相关函数的统计数值。

比较模块503可以包括：绝对值差求取模块，用于将当前信道的频域自相关函数的统计数值与存储的各条理想频率自相关函数值分别求绝对值差。

如图7所示，系数确定模块504，包括：

排序单元701，用于将所得到的绝对值差进行排序；

选取单元702，用于选取绝对值差最小的理想频域自相关函数所对应的Wiener滤波器系数作为频率维度Wiener滤波器系数。

经过仿真验证，应用本发明信道估计技术的系统可以获得较好的性能。如图8所示，本次仿真采用的仿真平台是LTE系统SIMO(单入多出)链路，设定的信道类型是ETU信道，存储的理想自相关曲线有2条，分别为ETU信道的频域自相关曲线和EVA信道的频域自相关曲线。图中四条曲线分别为下面情况下的系统信噪比-吞吐量对应曲线：

1、固定使用ETU信道的自相关曲线的情况；

2、固定使用EVA信道的自相关曲线的情况；

3、使用本发明所述的方法进行判断、选择自相关曲线的情况；

4、交替使用ETU/EVA信道的自相关曲线的情况。

16QAM表示系统采用的调制方式是16QAM，1/2代表编码码率，10MHz代表系统的带宽，ETU300表示采用的衰落信道模型是ETU模型，300代表最大多普勒频率，high表示两根接收天线的相关性是高的，10000TTI表示仿真时间的长度，每一个TTI为1ms，即仿真时间为1ms×10000＝10s，其中横轴表示信噪比，纵轴表示系统的吞吐量性能。

从图中可见，由于仿真条件设定的信道类型是ETU信道，所以固定使用ETU信道的理想自相关曲线所得的性能最好(第一种情况)，固定使用EVA信道的理想自相关曲线所得的性能最差(第二种情况)，而交替使用ETU/EVA信道的理想自相关曲线所得的性能居中(第四种情况)，本发明的选择方法(第三种情况)可以较准确的选择所需要的曲线，因此得到了近似于第一种情况的仿真性能。

本发明实施例所提供的滤波器系数确定方法和装置，通过统计方式得到信道的频域自相关函数，并将其与理想频域自相关函数相比较来确定Wiener滤波器系数，避免了现有滤波器系数确定技术中最远径位置的估计过程，从而降低了系统进行信道估计的复杂度和开销；经过仿真验证，本发明实施例具有较好的信道估计效果。

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步骤可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟或光盘等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种滤波器系数的确定方法，其特征在于，包括：

计算当前信道的频域自相关函数的统计数值，包括：获取信道频率响应的统计数值；将所述信道频率响应的统计数值，代入统计公式计算自相关函数的统计数值：自相关函数的统计公式如下：

其中，Δk＝0，3，6，...，N是时间维度信道估计之后每个OFDM符号中所含有的导频总数，H表示导频位置的信道频率响应，表示取共轭；

将当前信道的频域自相关函数的统计数值与存储的理想频域自相关函数值进行比较，包括：将当前信道的频域自相关函数的统计数值与存储的各条理想频域自相关函数分别求绝对值差；其中，不同信道类型的理想频域自相关函数对应不同的Wiener滤波器系数；

根据比较的结果，确定滤波器系数，包括：将所得到的绝对值差进行排序；选取绝对值差最小的理想频域自相关函数所对应的Wiener滤波器系数作为频率维度Wiener滤波器系数。

2.根据权利要求1所述的滤波器系数的确定方法，其特征在于，还包括：

存储不同信道类型的理想频域自相关函数及所述自相关函数对应的Wiener滤波器系数。

3.一种滤波器系数的确定装置，其特征在于，包括：

存储模块，用于存储不同信道类型的理想频域自相关函数及所述自相关函数对应的Wiener滤波器系数；

计算模块，用于计算当前信道的频域自相关函数的统计数值；所述计算模块包括：数值获取单元，用于获取信道频率响应的统计数值；代入单元，用于将所述信道频率响应的统计数值，代入统计公式计算自相关函数的统计数值；所述自相关函数的统计公式如下：

其中，Δk＝0，3，6，...，N是时间维度信道估计之后每个OFDM符号中所含有的导频总数，H表示导频位置的信道频率响应，表示取共轭；

比较模块，用于将当前信道的频域自相关函数的统计数值与存储的理想频域自相关函数值进行比较；所述比较模块包括：绝对值差求取模块，用于将当前信道的频域自相关函数的统计数值与存储的各条理想频率自相关函数值分别求绝对值差；

系数确定模块，用于根据比较的结果，确定滤波器系数；所述系数确定模块包括：排序单元，用于将所得到的绝对值差进行排序；选取单元，用于选取绝对值差最小的理想频域自相关函数所对应的Wiener滤波器系数作为频率维度Wiener滤波器系数。

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