CN101827042A - 自适应信道估计后处理的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应信道估计后处理的装置和方法。本发明自适应信道估计后处理的装置包括原始信道估计值产生模块、门限值设定模块和比较判断模块。其中，原始信道估计值产生模块利用接收到的导频参考信号和本地导频参考信号计算得到原始信道估计值。门限值设定模块确定信道后处理门限。比较判断模块将原始信道估计值的窗外所有抽头置零，并在原始信道估计值的窗内所有抽头的抽头功率全小于信道后处理门限的情况下，通过判断是否存在多输入多输出的用户，进而保留不存在多输入多输出的用户的情况下原始信道估计值的窗内所有抽头中抽头功率最大的抽头，并将其作为信号输出，将更有效地检测出用户，提高接收机的精确度和性能。

Description

自适应信道估计后处理的装置和方法

技术领域

本发明涉及移动通讯领域，尤其涉及一种移动通讯领域的自适应信道估计后处理的装置和方法。

背景技术

随着通信网络和数据网络的融合以及下一代网络(Next Generation Network，NGN)、第三代数字通信(3rd Generation，3G)等通信技术的发展，接收机得到广泛的应用和普及。特别地，在结合多媒体消息、在线游戏、视频点播、音乐下载和移动电视等数据业务之后，接收机呈现出大量的需求，极大地满足用户的需求。不过，第三代数字通信(3rd Generation，3G)网络的无线性能确实大大提高，但在满足用户需求方面，还存在局限。

在进行无线通信时，由于发射机和接收机之间的传播路径非常复杂和多变，导致接收到的信号发生畸变，包括幅度、相位和频率的改变。为了能正确地解调出发射机发送的信号，在接收机端引入信道估计。同时，为了提高信道估计的性能，并且不增加很大的复杂度，信道估计后处理技术成为很多接收机算法的必要环节。信道估计后处理能对噪声和干扰起到消除抑制的作用。通常，信道估计后处理是对得到的信道冲激响应曲线用一个阈值进行处理，高于阈值的结果作为信号进行输出，而低于阈值的结果则作为噪声滤去。也就是说，那些幅度低于特定阈值的信道冲激响应值将被当作噪声被处理掉。我们将信道冲激响应的一个点叫做一个抽头。

具体地说，当某个抽头的功率并非显著地高于噪声时，将抽头值设为零；对显著高于噪声的抽头值，将抽头值输出。有时，当噪声水平较高时，会出现所有抽头值都为零的情况。此时，如无法滤掉噪声，就无法有效地检测出用户，使得接收机的精确度和性能不高。

发明内容

为解决无法有效地检测出用户而使得接收机的精确度和性能不高的问题，有必要提供一种有效地检测出用户的自适应信道估计后处理的装置。

此外，还有必要提供一种上述的自适应信道估计后处理的方法。

本发明自适应信道估计后处理的装置包括原始信道估计值产生模块、门限值设定模块和比较判断模块，其中：

所述原始信道估计值产生模块用于利用接收到的导频参考信号和本地导频参考信号计算得到原始信道估计值；

所述门限值设定模块用于确定信道后处理门限；

所述比较判断模块用于将原始信道估计值的窗外所有抽头置零，再比较所述原始信道估计值的窗内所有抽头的抽头功率与所述信道后处理门限的大小，若所述原始信道估计值的窗内所有抽头的抽头功率不全小于所述信道后处理门限，则保留大于所述信道后处理门限的窗内抽头，消除不大于所述信道后处理门限的窗内抽头，否则判断是否存在多输入多输出的用户，若是，消除窗内所有抽头，否则，保留原始信道估计值的窗内所有抽头中抽头功率最大的抽头。

在上述装置中，所述原始信道估计值为所述接收到的导频参考信号除于所述本地导频参考信号，再对得到的商进行反傅里叶变换得到的值。

在上述装置中，所述信道后处理门限为预设的信道后处理门限系数与所述噪声功率的乘积，其中，所述噪声功率为对原始信道估计值的窗外所有抽头的抽头功率之和求平均值，所述有效信道冲激响应窗长为将循环前缀的长度除于常数2048，再将相除的结果与信道冲激响应估计长度相乘，得到的乘积取整所得的值。

本发明自适应信道估计后处理的方法包括以下步骤：

原始信道估计值产生模块利用接收到的导频参考信号和本地导频参考信号计算得到原始信道估计值；

门限值设定模块确定信道后处理门限；

比较判断模块将原始信道估计值的窗外所有抽头置零，再比较所述原始信道估计值的窗内所有抽头的抽头功率与所述信道后处理门限的大小，若所述原始信道估计值的窗内所有抽头的抽头功率不全小于所述信道后处理门限，则保留大于所述信道后处理门限的窗内抽头，消除不大于所述信道后处理门限的窗内抽头，否则判断是否存在多输入多输出的用户，若是，消除所有窗内所有抽头，否则，保留原始信道估计值的窗内所有抽头中抽头功率最大的抽头。

在上述方法中，所述利用接收到的导频参考信号和本地导频参考信号计算得到原始信道估计值指：所述接收到的导频参考信号除于所述本地导频参考信号，再对得到的商进行反傅里叶变换，得到所述原始信道估计值。

在上述方法中，所述确定信道后处理门限包括：

将循环前缀的长度除于常数2048，再将相除的结果与信道冲激响应估计长度相乘，得到的乘积取整即为有效信道冲激响应窗长；

根据对原始信道估计值的窗外所有抽头的抽头功率之和求平均值，得到噪声功率；

计算所述信道后处理门限，所述信道后处理门限为预设的信道后处理门限系数与所述噪声功率的乘积。

与现有技术相比较，本发明自适应信道估计后处理的装置和方法在原始信道估计值的窗内所有抽头的抽头功率全小于信道后处理门限的情况下，通过判断是否存在多输入多输出的用户，进而保留不存在多输入多输出的用户的情况下原始信道估计值的窗内所有抽头中抽头功率最大的抽头，并将其作为信号输出，将更有效地检测出用户，提高接收机的精确度和性能。

在结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明自适应信道估计后处理的装置模块示意图；

图2是本发明自适应信道估计后处理的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明自适应信道估计后处理的装置和方法进行说明。

请参阅图1，其是本发明自适应信道估计后处理的装置模块示意图。

自适应信道估计后处理的装置设置在接收机端，其包括原始信道估计值产生模块101、门限值设定模块102和比较判断模块103。原始信道估计值产生模块101和门限值设定模块102分别与比较判断模块103相连接。

原始信道估计值产生模块101用于利用接收到的导频参考信号Y(k)和本地导频参考信号X(k)计算得到原始信道估计值h(n)。

门限值设定模块102用于设定信道后处理门限T_n。信道后处理门限T_n为预设的信道后处理门限系数p与噪声功率P_n的乘积。

比较判断模块103用于将原始信道估计值h(n)的窗外所有抽头置零，再比较所述原始信道估计值h(n)的窗内所有抽头的抽头功率|h(n)|²与所述信道后处理门限T_n的大小，若所述原始信道估计值h(n)的窗内所有抽头的抽头功率|h(n)|²不全小于所述信道后处理门限T_n，则保留大于所述信道后处理门限的窗内抽头，消除不大于所述信道后处理门限T_n的窗内抽头，否则判断是否存在MIMO的用户，若是，消除窗内所有抽头，否则，保留原始信道估计值h(n)的窗内所有抽头中抽头功率最大的抽头。这里窗内所有抽头中抽头功率最大的抽头对应的抽头功率为|h(n_max tap)|²。

本发明自适应信道估计后处理的装置模块工作流程如下所述：

首先，原始信道估计值产生模块101利用接收到的导频参考信号Y(k)和本地导频参考信号X(k)计算得到原始信道估计值h(n)；其次，门限值设定模块102确定信道后处理门限T_n；然后，比较判断模块103首先将原始信道估计值h(n)的窗外所有抽头置零，然后比较所述原始信道估计值h(n)的窗内所有抽头的抽头功率|h(n)|²与所述信道后处理门限T_n的大小，若所述原始信道估计值h(n)的窗内所有抽头的抽头功率|h(n)|²不全小于所述信道后处理门限T_n，则保留大于所述信道理门限T_n的窗内抽头，消除不大于所述信道后处理门限T_n的窗内抽头，否则判断是否存在MIMO的用户，若是，消除窗内所有抽头，否则，保留原始信道估计值h(n)的窗内所有抽头中抽头功率最大的抽头。

请参阅图2，其是本发明自适应信道估计后处理的方法流程图。

自适应信道估计后处理的方法包括如下步骤：

步骤S1、原始信道估计值产生模块101利用接收到的导频参考信号和本地导频参考信号计算得到原始信道估计值；

信号发送端发送导频参考信号X，经过空间无线信道，接收机接收导频参考信号Y。频域的系统方程为：

Y＝H·X+N

其中，H是频域信道冲激响应特性，N是噪声，且，X、Y、H和N都是矩阵。

用接收到的导频参考信号Y(k)，与本地导频参考信号X(k)通过如下计算，获得频域上的信道估计值H(k)：

H(k)＝Y(k)/X(k)，1≤k≤M。

其中，M表示信道冲激响应估计长度，k表示频域上的编号，H(k)、Y(k)和X(k)分别是矩阵H、Y和X中的元素。

再将频域上的信道估计值H(k)通过反傅里叶变换，获得时域上的信道估计值h(n)，即原始信道估计值h(n)：

h(n)＝ifft(H(k))，1≤n≤M，1≤k≤M。

其中，n表示不同的时延抽头的编号，M表示信道冲激响应估计长度。

步骤S2、门限值设定模块102确定信道后处理门限；

首先，计算有效信道冲激响应窗长L，L的计算公式如下：

其中，M表示信道冲激响应估计长度，W＝2048，l_CP表示循环前缀(CP)的长度，L为整数，即为对M与l_CP/W的乘积取整所得的值。

根据所得的L，规定1≤n≤L的抽头称为窗内抽头，L+1≤n≤M的抽头称为窗外抽头，因此原始信道估计值h(n)的抽头的抽头功率用|h(n)|²表示，当1≤n≤L时，|h(n)|²表示原始信道估计值h(n)的窗内抽头的抽头功率，当L+1≤n≤M时，|h(n)|²表示原始信道估计值h(n)的窗外抽头的抽头功率。

其次，根据有效信道冲激响应窗长L，计算噪声功率P_n：

$P_n=[1/(M-L)]\·\underset{n=L+1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|h\left(n\right)\right|}^2$

其中，M表示信道冲激响应估计长度，

表示原始信道估计值h(n)的窗外所有抽头的抽头功率之和。

最后，计算信道后处理门限T_n：

$T_n=p\·P_n=p\·[1/(M-L)\·\underset{n=L+1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|h\left(n\right)\right|}^2$

其中，p表示预设的信道后处理门限系数，可以通过仿真获得，也可以通过外场实际环境测得，M表示信道冲激响应估计长度。

步骤S3、比较判断模块103将原始信道估计值的窗外所有抽头置零，再比较所述原始信道估计值的窗内所有抽头的抽头功率与所述信道后处理门限的大小，若所述原始信道估计值的窗内所有抽头的抽头功率不全小于所述信道后处理门限，则保留大于所述信道后处理门限的窗内抽头，消除不大于所述信道后处理门限的窗内抽头；否则判断是否存在多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Out-put，MIMO)的用户，若是，消除窗内所有抽头，否则，保留所述原始信道估计值的窗内所有抽头中抽头功率最大的抽头。

首先，将原始信道估计值h(n)的窗外所有抽头置零，即将L+1≤n≤M的抽头置零，再比较所述原始信道估计值h(n)的窗内所有抽头的抽头功率|h(n)|²与所述信道后处理门限T_n的大小。

若所述原始信道估计值h(n)的窗内所有抽头的抽头功率|h(n)|²不全小于所述信道后处理门限T_n，筛选得到信道后处理的信道估计值

$\tilde{h}\left(n\right)=\left\{\begin{array}{cc}h\left(n\right)& {h\left|\left(n\right)\right|}^2>T_n\\ 0& {\left|h\left(n\right)\right|}^2\≤T_n\end{array}\right.$

若所述原始信道估计值h(n)的窗内所有抽头的抽头功率|h(n)|²全小于所述信道后处理门限T_n，再判断是否存在MIMO的用户。MIMO系统要求终端有多根天线，终端一般会受到复杂度、体积、功耗和成本等方面的限制，难以实现多个天线发射，在3G系统中，大部分用户设备依然使用单根天线发射，因此，MIMO技术很难在上行系统充分发挥优势。多用户多天线技术可以解决上述问题，即允许两个或者多个只有单根发送天线的用户在同样的资源块上传输数据，这样发射端等效为多根天线，将这样的用户对称为MIMO的用户。

若存在MIMO的用户，将所述原始信道估计值h(n)的窗内所有抽头置零，得到信道后处理的信道估计值

若不存在MIMO的用户，即不存在单用户时，

$\tilde{h}\left(n\right)=\left\{\begin{array}{cc}h\left(n\right)& n=n_{\max \mathrm{tap}}\\ 0& n\≠n_{\max \mathrm{tap}}\end{array}\right.$

其中，n_max tap表示在所有n中，1≤n≤L，编号为n_max tap的窗内抽头对应的|h(n_max tap)|²最大。

与现有技术相比较，本发明自适应信道估计后处理的装置和方法在原始信道估计值h(n)的窗内所有抽头的抽头功率|h(n)|²全小于信道后处理门限T_n的情况下，通过判断是否存在MIMO的用户，进而保留不存在MIMO的用户的情况下原始信道估计值h(n)的窗内所有抽头中抽头功率最大的抽头，并将其作为信号输出，将更有效地检测出用户，提高接收机的精确度和性能。

以上仅为本发明的优选实施案例而已，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。

Claims (6)

1.一种自适应信道估计后处理的装置，其特征在于，包括原始信道估计值产生模块、门限值设定模块和比较判断模块，其中：

所述原始信道估计值产生模块用于利用接收到的导频参考信号和本地导频参考信号计算得到原始信道估计值；

所述门限值设定模块用于确定信道后处理门限；

所述比较判断模块用于将原始信道估计值的窗外所有抽头置零，再比较所述原始信道估计值的窗内所有抽头的抽头功率与所述信道后处理门限的大小，若所述原始信道估计值的窗内所有抽头的抽头功率不全小于所述信道后处理门限，则保留大于所述信道后处理门限的窗内抽头，消除不大于所述信道后处理门限的窗内抽头，否则判断是否存在多输入多输出的用户，若是，消除窗内所有抽头，否则，保留原始信道估计值的窗内所有抽头中抽头功率最大的抽头。

2.根据权利要求1所述的自适应信道估计后处理的装置，其特征在于，所述原始信道估计值为所述接收到的导频参考信号除于所述本地导频参考信号，再对得到的商进行反傅里叶变换得到的值。

3.根据权利要求1所述的自适应信道估计后处理的装置，其特征在于，所述信道后处理门限为预设的信道后处理门限系数与所述噪声功率的乘积，其中，所述噪声功率为对原始信道估计值的窗外所有抽头的抽头功率之和求平均值，所述有效信道冲激响应窗长为将循环前缀的长度除于常数2048，再将相除的结果与信道冲激响应估计长度相乘，得到的乘积取整所得的值。

4.一种自适应信道估计后处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

原始信道估计值产生模块利用接收到的导频参考信号和本地导频参考信号计算得到原始信道估计值；

门限值设定模块确定信道后处理门限；

比较判断模块将原始信道估计值的窗外所有抽头置零，再比较所述原始信道估计值的窗内所有抽头的抽头功率与所述信道后处理门限的大小，若所述原始信道估计值的窗内所有抽头的抽头功率不全小于所述信道后处理门限，则保留大于所述信道后处理门限的窗内抽头，消除不大于所述信道后处理门限的窗内抽头，否则判断是否存在多输入多输出的用户，若是，消除所有窗内所有抽头，否则，保留原始信道估计值的窗内所有抽头中抽头功率最大的抽头。

5.根据权利要求4所述的自适应信道估计后处理的方法，其特征在于，所述利用接收到的导频参考信号和本地导频参考信号计算得到原始信道估计值指：所述接收到的导频参考信号除于所述本地导频参考信号，再对得到的商进行反傅里叶变换，得到所述原始信道估计值。

6.根据权利要求4所述的自适应信道估计后处理的方法，其特征在于，所述确定信道后处理门限包括：

将循环前缀的长度除于常数2048，再将相除的结果与信道冲激响应估计长度相乘，得到的乘积取整即为有效信道冲激响应窗长；

根据对原始信道估计值的窗外所有抽头的抽头功率之和求平均值，得到噪声功率；

计算所述信道后处理门限，所述信道后处理门限为预设的信道后处理门限系数与所述噪声功率的乘积。

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