CN101803319A

CN101803319A - 信道估计方法及装置

Info

Publication number: CN101803319A
Application number: CN200780100641A
Authority: CN
Inventors: 毕峰
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2027-12-28
Also published as: WO2009082849A1; CN101803319B

Abstract

本发明公开了一种信道估计方法及装置，在上述方法中，包括以下处理：根据信道估计算法对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度确定信道响应估计值的滤波方式；利用导频子载波位置的信道响应估计值按照确定的滤波方式进行滤波，其中，滤波方式包括：频域滤波、时域滤波、频域和时域滤波；根据滤波后的信道响应估计值检测数据。通过本发明，可以进一步提高信道估计性能。

Description

信道估计方法 ^^置技术领域本发明涉及正交频分复用（ Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 简称为 OFDM ) 系统中的信道估计技术，具体地，涉及一种信道估计方法及装置。背景技术无线信道的多径时延扩展造成的符号间干扰（ Inter Symbol Interference, 简称为 ISI ) 严重地限制了无线信道上的数据传输率，而正交频分复用 ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 简称为 OFDM )技术能有效地抑制符号间干扰，因此得到广泛应用。由于 OFDM对各子载波间的正交性要求 ,使得 OFDM系统的收发双方必须严格同步，同时必须有足够精确的信道估计。由于无线信道的时变性，大多数 OFDM系统都采用了基于导频子载波的信道估计方法，基于导频子载波的信道估计方法是 OFDM系统中最常用的信道估计方法之一。所谓导频，是针对一些特殊的数据来说，发射端已知这些数据的位置和数值，将这些数据按照一定的原则插人到原始数据中，然后随原始数据一起进行 IFFT (快速傅立叶逆变换）变换。在接收端，经过采样和 FFT (快速傅立叶变换）变换后，利用插入已知的导频子载波进行信道粗估计，然后通过某种处理手段求出信道的全响应，从而对接收信号进行均衡，提高系统性能。目前，对于 OFDM系统的研究是一个热点，但对于怎样提高信道估计的性能研究却较少。目前所采用的信道估计方法在进行信道估计时仅在频域进行插值处理，加之由于噪声的存在，其难以进一步提高信道估计性能。发明内容考虑到相关技术的信道估计方法中存在的难以提高信道估计性能的问题而提出本发明。为此，本发明旨在提供一种信道估计方法及装置，其能够在不依赖于现有的信道估计算法的情况下，通过合理调整、充分利用滤波、信道环境等因素来进一步提高信道估计性能。

1 P17273 根据本发明的一个方面，提供了一种信道估计方法。该方法包括以下处理：才队据信道估计算法对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度确定信道响应估计值的滤波方式；利用导频子载波位置的信道响应估计值按照确定的滤波方式进行滤波，其中，滤波方式包括：频域滤波、时域滤波、频域和时域滤波；根据滤波后的信道响应估计值检测数据。其中，确定信道估计响应值的滤波方式的操作具体为：当信道估计算法对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度较低时，对信道响应估计值进行频域滤波；当信道估计算法对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意組合的敏感度较高时，对信道响应估计值进行时域滤波；当信道估计算法对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度适中时，对信道响应估计值进行频域滤波和时域滤波。进一步地，频域滤波的操作具体为：利用 OFDM符号中的所有导频子载波位置的信道响应估计值进行频域滤波；其中，非导频子载波 k的滤波结 H(k) = H(k_{pN +d} )

果为： d , 其中， N 为导频

= (H_p {k_p+l ) - H_p (k_p))^- + H_p (k_p), 0 < d <N_f 六丁 ^{f J} ^ 子载波的间隔。时域滤波的操作具体为：将 OFDM符号中 P个导频子载波位置的信道响应估计值作 P点快速傅立叶逆变换变换到时域，在时域插入 N -尸个零值，其中， N == N/ *尸， N_f为导频子载波的间隔；作 N点快速傅立叶变换变换到频域，得到频域信道状态信息。频域滤波和时域滤波的操作具体为：首先进行频域滤波，保留所有导频子载波位置的信道响应估计值以及每两个相邻导频子载波之间最中间的子载波位置的信道响应估计值，并将其他子载波位置的信道响应估计值清零；再进行时域滤波；或者首先进行时域滤波，保留所有导频子载波位置的信道响应估计值以及每两个相邻导频子载波之间最中间的子载波位置的信道响应估计值，并将其他子载波位置的信道响应估计值清零；再进行频域滤波。根据本发明的另一方面，提供了一种信道估计装置。该装置包括：滤波方式确定模块，用于根据信道估计算法对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度确定信道响应估计值的滤波

2 P 17273 方式；滤波器，用于根据滤波方式确定模块确定的滤波方式，利用导频子载波位置的信道响应估计值进行滤波；检测模块，用于根据滤波器滤波后的信道响应估计值检测数据。其中，当信道估计算法对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度较低时，滤波器对信道响应估计值进行频域滤波；当信道估计算法对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度较高时，滤波器对信道响应估计值进行时域滤波；当信道估计算法对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度适中时，滤波器对信道响应估计值进行频域滤波和时域滤波。具体地，滤波器进行的频域滤波操作具体为：利用 OFDM符号中的所有导频子载波位置的信道响应估计值进行频域滤波；滤波器进行的时域滤波操作具体为：将 OFDM符号中 P个导频子载波位置的信道响应估计值作 P 点快速傅立叶逆变换变换到时域，在时域插入 N - P个零值，其中， N = N/ * P, N/为导频子载波的间隔；作 N点快速傅立叶变换变换到频域，得到频域信道状态信息。滤波器进行的频域滤波和时域滤波操作具体为：首先进行频域滤波，保留所有导频子载波位置的信道响应估计值以及每两个相邻导频子载波之间最中间的子载波位置的信道响应估计值，并将其他子载波位置的信道响应估计值清零，之后进行时域滤波；或者，首先进行时域滤波，保留所有导频子载波位置的信道响应估计值以及每两个相邻导频子载波之间最中间的子载波位置的信道响应估计值，并将其他子载波位置的信道响应估计值清零，之后进行频域滤波。借助于本发明提供的上述至少一个技术方案，通过根据信道估计算法对相干带宽的敏感度选择相应的滤波方式，排除了对现有的信道估计算法的依赖性，可以进一步提高信道估计的性能。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

3 P17273 附图说明附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图 1是根据本发明方法实施例的信道估计方法的流程图；图 2是根据本发明方法实施例的信道估计方法的详细处理流程图；图 3是根据本发明装置实施例的信道估计装置的结构框图。具体实施方式如上所述， S前所采用的信道估计方法难以提高信道估计的性能，鉴于此，本发明旨在提供一种自适应提高信道估计性能的信道估计方法及装置，其通过合理调整、充分利用滤波、信道环境等因素来进一步提高信道估计的性能，尤其适用于 OFDM系统中由于噪声的存在而使得信道估计无法进一步提高性能的情况。以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。方法实施例根据本发明实施例，提供了一种信道估计方法。如图 1所示，该方法包括以下处理（步骤 S102-步骤 S106 )：步骤 S102, 根据信道估计算法对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感程度确定信道响应估计值的滤波方式；步骤 S104, 根据步骤 S102确定的滤波方式，利用导频子载波位置的信道响应估计值进行滤波，其中，滤波方式包括：频域滤波、时域滤波、频域和时域滤波；步驟 S106, 根据滤波后的信道响应估计值检测数据。以下将以相干带宽为例来进行说明。信道估计算法对于相干带宽敏感度是根据路径时延的大小而定的，路径时延和相干带宽成反比，当路径时延大时，相干带宽小，也就是频率方向上导频间距要小，即信道估计算法对相干

4 P17273 带宽敏感；当路径时延小时，相干带宽大，也就是频率方向上导频间距可以大一些，即信道估计算法对相干带宽不敏感；敏感度适中的情况可以上述内容来理解。其中，如图 2所示的详细处理流程图所示，包括以下处理：首先需要估计出 OFDM符号中的所有导频子载波位置的信道响应估计值 (步骤 S202 );

( 1 ) 当信道估计算法对相干带宽的敏感度较低（即，不敏感）时，对信道响应估计值进行频域滤波（步骤 S204-2 ); 在这种情况下，利用 OFDM符号中的所有导频子载波位置的信道响应估计值进行频域滤波；每个 OFDM符号的导频子载波即是信道响应的采样，在采用频域滤波时，由于导频子载波的间隔为 N/，所以如果信道的相干带宽大于 N/, 就可以较准确地完成对信道的估计。其中，非导波 k 的滤波结果为： = H(k_pNf )

= (H_p (k_p+]) - H_p (k_p)) 0≤d <N_f 其中， N/为导频子载波的间隔。

( 2 ) 当信道估计算法对相干带宽的敏感度较高（即，敏感）时，对信道响应估计值进行时域滤波（步骤 S204-2 ); 这是因为例如要求覆盖较远区域时，导致经过频域滤波后并不能准硝地反映此间隔内信道响应的变化情况，尤其是在频域方向上不能及时、动态地对信道响应进行跟踪，因此本发明实施例提供的方案选择变换到时域进行时域滤波。将 OFDM符号中 P个导频子载波位置的信道响应估计值作 P点快速傅立叶逆变换变换到时域，在时域插入 N -尸个零值，其中， N = N_f * P, N/为导频子载波的间隔；作 N点快速傅立叶变换变换到频域，得到频域信道状态信息，也就完成了时域滤波。

( 3 ) 当信道估计算法对相干带宽的敏感度适中时，对信道响应估计值进行频域滤波和时域滤波（步骤 S204-6 )o

5 P 17273 此时，可以先进行频域滤波，保留所有导频子载波位置的信道响应估计值以及每两个相邻导频子载波之间最中间的子载波位置的信道响应估计值，并将其他子载波位置的信道响应估计值清零；之后进行时域滤波；或者，也可以先进 4于时域滤波，保留所有导频子载波位置的 4言道响应估计值以及每两个相邻导频子载波之间最中间的子载波位置的信道响应估计值，并将其他子载波位置的信道响应估计值清零；之后进行频域滤波。之后，根据滤波后的信道响应估计值检测数据（步骤 S206 )。当然，本发明实施例提供的上述方法不仅仅限制于频率方向上的信道估计，也可以根据对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度，将本发明实施例应用于时间方向上的信道估计。装置实施例根据本发明实施例，提供了一种信道估计装置，如图 3所示，该装置包括：滤波方式确定模块 302、滤波器 304、以及检测模块 306。以下将进一步结合附图来描述上述的各个组成部分。滤波方式确定模块 302, 用于居信道估计算法对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度确定信道响应估计值的滤波方式。滤波器 304用于据滤波方式确定模块 302确定的滤波方式，利用导频子载波位置的信道响应估计值进行滤波。其中，当信道估计算法对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度较低时，滤波器对信道响应估计值进行频域滤波；当信道估计算法对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度较高时，滤波器对信道响应估计值进行时域滤波；当信道估计算法对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意組合的敏感度适中时，滤波器对信道响应估计值进行频域滤波和时域滤波。在实际实施本发明时，滤波方式确定模块 302可以独立于滤波器 304, 也可以内置于滤波器 304中。本发明对此没有限制。具体地，当信道估计算法对相干带宽的敏感度较低时，滤波器 304进行的滤波操作具体为：利用 OFDM符号中的所有导频子载波位置的信道响应估计值进行频域滤波；当信道估计算法对相干带宽的敏感度较高时，滤波器 304

6 P 17273 进行滤波操作具体为：将 OFDM符号中 P个导频子载波位置的信道响应估计值作 P点快速傅立叶逆变换变换到时域，在时域插入 N -P个零值，其中， N = N * , N/为导频子载波的间隔；作 N点快速傅立叶变换变换到频域，得到频域信道状态信息。当信道估计算法对相干带宽敏感度适中时，滤波器 304进行的滤波操作具体为：首先进行频域滤波，保留所有导频子载波位置的信道响应估计值以及每两个相邻导频子载波之间最中间的子载波位置的信道响应估计值，并将其他子载波位置的信道响应估计值清零，之后进行时域滤波；或者，首先进行时域滤波，保留所有导频子载波位置的信道响应估计值以及每两个相邻导频子载波之间最中间的子载波位置的信道响应估计值，并将其他子载波位置的信道响应估计值清零，之后进行频域滤波。检测模块 306用于根据滤波器 304滤波后的信道响应估计值检测数据。综上所述，借助于本发明实施例提供的至少一个技术方案，相比于现有技术，本发明实施例通过根据信道估计算法对相干带宽的敏感度来选择相应的滤波方式，能够以较简单和易于实现的方式进行信道估计，且不依赖于现有的信道估计算法，解决了由于噪声的存在而使得信道估计无法进一步提高性能的问题，提供了一种自适应提高信道估计性能的新的方案。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可'以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

P 17273

Claims

权利要求书

1. 一种信道估计方法，其特征在于，包括以下处理：

根据信道估计算法对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度确定信道响应估计值的滤波方式；

利用导频子载波位置的信道响应估计值按照确定的滤波方式进行滤波，其中，所述滤波方式包括：频 i或滤波、时 i或滤波、频 i或和时 i或滤波；

根据滤波后的信道响应估计值检测数据。
2. 根据权利要求 1所述的信道估计方法，其特征在于，所述确定信道估计响应值的滤波方式的操作具体为：

当信道估计算法对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度较低时，对信道响应估计值进行频域滤波；

当信道估计算法对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度较高时，对信道响应估计值进行时域滤波；

当信道估计算法对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度适中时，对信道响应估计值进行频域滤波和时域滤波。
3. 根据权利要求 2所述的信道估计方法，其特征在于，所述频域滤波的操作具体为：利用 OFDM符号中的所有导频子载波位置的信道响应估计值进行频域滤波。
4. 根据权利要求 3所述的信道估计方法，其特征在于，非导频子载波 k的滤波结果为：

H(k) = H(k_pNf+d)

= {Η_ρ (Λ_ρ+1 ) - H_p (k_p ))~ ^{+ H}P ^KP )' 0≤d <N_f 其中， Nf为导频子载波的间隔。

8 P 17273
5. 根据权利要求 2所述的信道估计方法，其特征在于，所述时域滤波的操作具体为：

将 OFDM符号中 P个导频子载波位置的信道响应估计值作 P点快速傅立叶逆变换变换到时域，在时域插入 N -尸个零值，其中， N = N/ * P, N/为导频子载波的间隔；

作 N点快速傅立叶变换变换到频域，得到频域信道状态信息。
6. 根据杈利要求 3或 5所述的信道估计方法，其特征在于，所述频域滤波和时域滤波的操作具体为：

首先进行频域滤波，保留所有导频子载波位置的信道响应估计值以及每两个相邻导频子载波之间最中间的子载波位置的信道响应估计值，并将其他子载波位置的信道响应估计值清零；

再进行时或滤波。
7. 根据权利要求 3或 5所述的信道估计方法，其特征在于，所述频域滤波和时域滤波的操作具体为：

首先进行时域滤波，保留所有导频子载波位置的信道响应估计值以及每两个相邻导频子载波之间最中间的子载波位置的信道响应估计值，并将其他子载波位置的信道响应估计值清零；

再进行频 i或滤波。
8. 一种信道估计装置，其特征在于，包括：

滤波方式确定模块，用于根据信道估计算法对相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度确定信道响应估计值的滤波方式；

滤波器，用于居滤波方式确定模块确定的滤波方式，利用导频子载波位置的信道响应估计值进行滤波；

检测模块，用于根据所述滤波器滤波后的信道响应估计值检测数据。
9. 居权利要求 8所述的装置，其特征在于，

当信道估计算法对所述相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度较低时 ,所述滤波器对信道响应估计值进行频域滤波；

9 P17273 当信道估计算法对所述相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度较高时，所述滤波器对信道响应估计值进行时域滤波；当信道估计算法对所述相干带宽或相干时间或信干噪比或三者的任意组合的敏感度适中时 , 所述滤波器对信道响应估计值进行频域滤波和时域滤波。才艮据权利要求 9所述的装置，其特征在于，

所述滤波器进行的频域滤波操作具体为：利用 OFDM符号中的所有导频子载波位置的信道响应估计值进行频域滤波；

所述滤波器进行的时域滤波操作具体为：将 OFDM符号中 P个导频子载波位置的信道响应估计值作 P点快速傅立叶逆变换变换到时域，在时域插入 N -尸个零值，其中， N = N_f * P, N/为导频子载波的间隔；作 N点快速傅立叶变换变换到频域，得到频域信道状态信息；

所述滤波器进行的频域滤波和时域滤波操作具体为：首先进行频域滤波，保留所有导频子载波位置的信道响应估计值以及每两个相邻导频子载波之间最中间的子载波位置的信道响应估计值，并将其他子载波位置的信道响应估计值清零，之后进行时域滤波；或者首先进行时域滤波，保留所有导频子载波位置的信道响应估计值以及每两个相邻导频子载波之间最中间的子载波位置的信道响应估计值，并将其他子载波位置的信道响应估计值清零，之后进行频域滤波。

10 P 17273