CN111342919A - 一种信道的频域信道相关值估计的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种信道的频域信道相关值估计的方法及设备,涉及无线通信技术领域,用以解决现有的频域信道相关值估计方法中,接收端滞后或较大提前接收传输信号时,对频域信道相关值的估计不准确的问题,本发明方法包括:获取传输信号在多信道传输时对应的功率时延分布PDP估计值,根据所述PDP估计值中功率值与时延的关系,按照预设规则确定功率值补零的时延点,并在所述确定的时延点处将功率值补零,将所述补零后得到的PDP序列进行傅里叶变换获得频域信道相关值,由于本发明的率值补零的时延点是根据PDP估计值确定的,因此对补零后得到的PDP序列进行傅里叶变换能获得准确的频域信道相关值。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,特别涉及一种信道的频域信道相关值估计 的方法及设备。
背景技术
无线信道具有很大的随机性,会引起传输信号幅度、相位和频率的失真, 产生符号间干扰等,从而制约了移动通信系统性能,对接收端的设计提出来很 大的挑战。如果接收端能够对信道进行有效的估计,就可充分利用信道信息, 从多方面提高系统的性能,在对信道进行信道估计时,常利用信道间的频域信 道相关值,根据最小均方误差(MinimumMean Squared Error,MMSE)对信道 估计。
在无线移动通信系统中的功率时延分布(Power Delay Profile,PDP)循环移位下的信道估计中,由于地面建筑物的遮挡或地形的影响,信号在空中传输不可 避免地要受多径的影响。多径传输的基本特征是到达接收端的各路传输信号具 有不同的衰减因子和时延。设发射端发射一个脉冲信号,由于多径的影响,接 收端在一段时间内会收到多个不同程度衰减和时延的脉冲信号,其功率时延分 布如图1A所示,在对PDP循环移位下的信道估计,可根据维纳-辛钦定理估 计PDP循环移位下的频域信道相关值,进而利用频域信道相关值进行信道估 计,由此可见,PDP循环移位的处理会影响频域信道相关值的估算,进而影响 系统信道估计的性能,从而影响系统的可靠性。
如图1B所示,在5G系统中,在传统方案接收端对PDP循环移位的处理 中,首先通过最小二乘法LS(Least Square)信道估计获得正交频分复用 (Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing,OFDM)符号中参考信号RS (Reference Signal)位置处的信道增益HLS,因平稳随机信号的功率时延分布 及其频域自相关函数也互为傅里叶变换对,故而根据维纳-辛钦定理,通过对 所述信道增益进行傅里叶逆变换同时取范数的平方获得实时PDP估计值,然 后在实时PDP序列末尾处补零以获得OFDM符号中所有其他参考元素RE(Resource Element)位置处的频域信道相关值,最后对补零后的实时PDP进 行傅里叶变换以获得频域信道相关值R。
在不考虑噪声的情况下,功率随着时延增加将趋向于零,在PDP序列末 尾补零可以获得正确的频域信道相关值。然而在实际通信系统中,由于接收端 很难做到准时接收传输信号,会出现提前或滞后接收的情况,从而导致PDP 产生循环移位。在接收端准时接收和提前较小时间接收传输信号时,传统方案 不影响频域信道相关值的估计,但是在接收端滞后或提前较大时间接收传输信 号时,直接在PDP序列末尾补零会改变PDP序列,从而影响频域信道相关值 估计的准确性。
综上所述,传统的频域信道相关值估计方法中,存在在接收端滞后或提前 较大时间接收传输信号时,对频域信道相关值的估计不准确的问题。
发明内容
本发明提供一种信道的频域信道相关值估计的方法及设备,用以解决现有 技术中,在频域信道相关值估计方法中,接收端滞后或较大提前接收传输信号 时,对频域信道相关值的估计不准确的问题。
第一方面,本发明实施例提供的一种信道的频域信道相关值估计的方法, 该方法包括:
获取传输信号在多信道传输时对应的功率时延分布PDP估计值;
根据所述PDP估计值中功率值与时延的关系,按照预设规则确定功率值 补零的时延点,并在所述确定的时延点处将功率值补零;
将所述补零后得到的PDP序列进行傅里叶变换获得频域信道相关值。
第二方面,本发明实施例提供的一种信道的频域信道相关值估计的设备包 括:处理器和存储器:
其中,所述处理器用于:
获取传输信号在多信道传输时对应的功率时延分布PDP估计值;
根据所述PDP估计值中功率值与时延的关系,按照预设规则确定功率值 补零的时延点,并在所述确定的时延点处将功率值补零;
将所述补零后得到的PDP序列进行傅里叶变换获得频域信道相关值。
第三方面,本申请还提供一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序, 该程序被处理单元执行时实现第一方面所述方法的步骤。
本发明提供的一种信道的频域信道相关值估计的方法及设备,与现有技术 相比,具有以下有益效果:
1)本发明中通过根据PDP估计值中功率值与时延的关系,按照预设规则 确定功率值补零的时延点,在确定的时延点处将功率值补零,对补零后得到的 PDP序列进行傅里叶变换能获得准确的频域信道相关值,且对于接收端准时、 滞后或较大提前接收传输信号时,得到的频域信道相关值都是准确的。
2)相对于传统的PDP循环移位下频域信道相关值估计的方法,本发明能 够在PDP循环移位的情况下保持信道的频域特性;
3)本发明提出的优化方法,相对于传统方法,仅确定了功率值补零的时延 点,在确定的时延点处将功率值补零,不会额外增加处理负担。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作简要介绍,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,对于本领域的普通技术人员来讲,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1A为本发明背景技术中,多径传输信号的功率时延分布示意图;
图1B为本发明背景技术中,传统方案接收端对PDP循环移位的处理示意 图;
图2A为本发明具体实施方式中提供的接收端准时接收传输信号时的PDP 序列分布示意图;
图2B为本发明具体实施方式中提供的接收端提前较小时间接收传输信号 时的PDP序列分布示意图;
图2C为本发明具体实施方式中提供的接收端滞后接收传输信号时的PDP 序列分布示意图;
图3A为实施例一提供的一种信道的频域信道相关值估计的方法示意图;
图3B为实施例一提供的确定功率值补零的时延点的示意图;
图3C为实施例一提供的本发明方案与传统方案的实施效果比较示意图;
图3D为实施例一提供的一个一种信道的频域信道相关值估计的方法的完 整流程;
图4为实施例二提供的一种信道的频域信道相关值估计的第一设备的示意 图;
图5为实施例三提供的一种信道的频域信道相关值估计的装置的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发 明作进一步地详细描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例, 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做 出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
下面对文中出现的一些词语进行解释:
1、本发明实施例中术语“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以 存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B, 单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关 系。
2、本申请实施例中术语“多个”是指两个或两个以上,其它量词与之类似。
本发明实施例描述的应用场景是为了更加清楚的说明本发明实施例的技 术方案,并不构成对于本发明实施例提供的技术方案的限定,本领域普通技术 人员可知,随着新应用场景的出现,本发明实施例提供的技术方案对于类似的 技术问题,同样适用。其中,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含 义是两个或两个以上。
在5G系统中,通常采用最小二乘法(Least Square,LS)估计正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)符号中参考信号(ReferenceSignal,RS)处的信道增益HLS,实时PDP估计通过对频域HLS进行傅里叶逆变 换后取范数的平方获得。根据维纳-辛钦定理,对PDP进行傅里叶变换仅得到 RS位置处的频域信道相关值,为了获得OFDM符号中其他参考元素(Resource Element,RE)位置处的频域信道相关值,还需对PDP进行时域补零。
但在5G系统中,接收端很难做到准时接收传输信号(如图2A所示,其中 阴影部分表示有功率值,空白部分表示无功率值),会出现提前(如图2B所 示)或滞后(如图2C所示)接收上述传输信号的情况,从而导致PDP序列产 生循环移位,如图2C所示,传统的估计频域相关值的方案未考虑接受端滞后 或提前较大时间接收传输信号的情况,只是统一在PDP序列末尾处将功率值 进行补零,这种方式在接收端准时接收和较小提前接收传输信号时,不影响频 域信道相关值的估计,但在接收端在滞后或提前较大时间接收传输信号时,直 接在PDP序列末尾处将功率值进行补零会改变PDP序列,从而影响频域信道 相关值估计的准确性,进而影响系统信道估计的性能,从而影响系统的可靠性。
因此本发明实施例提供一种信道的频域信道相关值估计的方法及设备,以 解决上述场景中提出的问题。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发 明作进一步地详细描述,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做 出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
针对上述场景,下面结合说明书附图对本发明实施例做进一步详细描述。
实施例一:
如图3A所示,本实施例提供一种信道的频域信道相关值估计的方法,具 体包括以下步骤:
步骤301,获取传输信号在多信道传输时对应的功率时延分布PDP估计值;
可选地,在实施中,通过最小二乘法LS对传输信号在多信道传输进行信 道估计,获得传输信号中的参考信号RS位置处的信道增益;
对所述信道增益进行傅里叶逆变换后取范数的平方获得PDP估计值。
步骤302,根据上述PDP估计值中功率值与时延的关系,按照预设规则确 定功率值补零的时延点,并在上述确定的时延点处将功率值补零;
因在获取上述PDP估计值时,根据频域采样定理舍弃了PDP序列中的功 率值为零的部分采样点,故而为得到完整的PDP序列,需要对上述PDP估计 值的PDP序列中将舍弃的功率值为零的部分补充完整;
为得到正确的PDP序列,需要根据PDP估计值中功率值与时延的关系, 确定获取上述PDP估计值时舍弃的功率值为零的时延点(即上述功率值补零 的时延点),进而在确定的时延点处将上述PDP估计值的PDP序列进行功率 值补零;可选地,在实施中,根据上述PDP估计值中功率值与时延的关系, 确定最大功率值对应的时延;
在本实施例中,上述PDP估计值中功率值与时延的关系如图1A所示,其 中,箭头的顶端对应的功率值为上述箭头对应的路径上的功率值,由图1A可 知,此时,最大功率值对应的时延为τ0。
确定时延递减方向上,与最大功率值对应的时延间隔预设时延间隔的时 延,为上述功率值补零的时延点;
作为一种可选择的实施方式,还包括,上述传输信号为正交频分复用OFDM 符号时,可以但不局限于根据OFDM符号中循环前缀CP的序列长度和上述 PDP估计值的序列长度,设置预设时延间隔。
上述预设时延间隔小于上述PDP估计值的序列长度,且小于上述OFDM 符号中缀循环前缀CP的长度。
上述预设时延间隔可以但不局限于为上述OFDM符号中缀循环前缀CP长 度的二分之一/四分之三。
步骤303,将上述补零后得到的PDP序列进行傅里叶变换获得频域信道相 关值;
根据维纳-辛钦定理,平稳随机信号的功率谱密度及其自相关函数互为傅里 叶变换对,如下公式1所示:
上述公式1中,P(f)为平稳随机信号的功率谱密度,R(τ)为平稳随机信号的 自相关函数,j为复数,f为传输信号的子载波的频率;同理,平稳随机信号的 功率时延分布及其频域自相关函数也互为傅里叶变换对,其离散时间傅里叶变 换可以表示为如下公式2:
上述公式2中,k为传输信号子载波之间的时间间隔;N为传输信号的传输 路径的个数(子载波的个数),j为复数,R[k]为频域信道相关值。
上述获得的频域信道相关值,可以用于用根据最小均方误差(Minimum MeanSquared Error,MMSE)信道估计。因而,PDP的处理会影响频域信道相关 值的准确性,进而影响系统信道估计的性能,从而影响系统的可靠性。
在上述步骤302中,如图2C所示,接收端滞后接收传输信号时,此时PDP 会产生循环移位使得部分传输径循环移位至末尾。在本实施例提供的方案中, 首先确定最大功率的路径位置,确定与最大功率值对应的时延间隔预设时延间 隔d的时延,为功率值补零的时延点(如图3B中图E点),如图3B所示, 其中,箭头的低端所在位置表示其对应路径的时延,箭头的顶端表示其所在时 延位置处对应的功率值;
之后对上述图2C补零后得到的PDP序列进行傅里叶变换获得频域信道相 关值;能获得精确的频域信道相关值,其效果如图3C所示,图3C对比了加 性高斯白噪声AWGN(Additive White Gaussian Noise)信道下本实施例提供的 方案与传统方案的误块率BLER性能。从图3C中可以看出,接收端滞后接收 传输信号时,本实施例提供的方案的系统性能优于传统方案。
采用本发明提出的一种信道的频域信道相关值估计的方法,一种PDP循环 移位下频域信道相关值估计的优化方法,相对于传统的PDP循环移位下频域 信道相关值估计的方法,本发明能够在PDP循环移位的情况下保持信道的频 域特性;且本发明提出的优化方法适用于接收端准时、提前以及滞后接收传输 信号的情况,本发明提出的优化方法,相对于传统方法,仅确定了功率值补零 的时延点,在确定的时延点处将功率值补零,操作实现简单。
如图3D所示,以下给出一个一种信道的频域信道相关值估计的方法的完 整流程:
步骤1)对OFDM符号进行LS信道估计,获得参考信号RS位置处的信 道增益HLS;
步骤2)对信道增益HLS进行傅里叶逆变换后取范数的平方获得PDP估计 值;
步骤3)根据PDP估计值中功率值与时延的关系,确定最大功率值对应的 时延;
步骤4)在时延递减方向上,确定与最大功率值对应的时延间隔预设时延 间隔的时延,为功率值补零的时延点;
步骤5)在确定的功率值补零的时延点处将功率值补零;
步骤6)将补零后得到的PDP序列进行傅里叶变换获得频域信道相关值。
实施例二:
如图4所示,基于相同的发明构思,本发明实施例提供一种信道的频域信 道相关值估计的第一设备,改设备包括处理器401和存储器402,其中,上述 处理器用于:
获取传输信号在多信道传输时对应的功率时延分布PDP估计值;
根据上述PDP估计值中功率值与时延的关系,按照预设规则确定功率值 补零的时延点,并在上述确定的时延点处将功率值补零;
将上述补零后得到的PDP序列进行傅里叶变换获得频域信道相关值。
可选地,上述处理器具体用于,根据上述PDP估计值中功率值与时延的 关系,确定最大功率值对应的时延;
确定时延递减方向上,与最大功率值对应的时延间隔预设时延间隔的时 延,为上述功率值补零的时延点。
上述传输信号为正交频分复用OFDM符号,上述处理器还用于,根据 OFDM符号中循环前缀CP的序列长度和上述PDP估计值的序列长度,设置预 设时延间隔。
作为一种可选的实施方式,上述预设时延间隔小于上述PDP估计值的序 列长度,且小于上述OFDM符号中缀循环前缀CP的长度。
上述预设时延间隔为上述OFDM符号中缀循环前缀CP长度的二分之一/ 四分之三。
上述处理器具体用于,通过最小二乘法LS对传输信号在多信道传输进行 信道估计,获得传输信号中的参考信号RS位置处的信道增益;
对所述信道增益进行傅里叶逆变换后取范数的平方获得PDP估计值。
实施例三:
如图5所示,基于相同的发明构思,本发明实施例提供一种信道的频域信 道相关值估计的装置,该装置包括:
PDP估计值获取单元510,用于获取传输信号在多信道传输时对应的功率 时延分布PDP估计值;
PDP序列处理单元520,用于根据上述PDP估计值中功率值与时延的关系, 按照预设规则确定功率值补零的时延点,并在上述确定的时延点处将功率值补 零;
频域相关值获取单元530,用于将上述补零后得到的PDP序列进行傅里叶 变换获得频域信道相关值。
可选地,上述PDP序列处理单元,用于根据上述PDP估计值中功率值与 时延的关系,确定最大功率值对应的时延;
确定时延递减方向上,与最大功率值对应的时延间隔预设时延间隔的时 延,为上述功率值补零的时延点。
上述传输信号为正交频分复用OFDM符号,上述处理器还用于,根据 OFDM符号中循环前缀CP的序列长度和上述PDP估计值的序列长度,设置预 设时延间隔。
作为一种可选的实施方式,上述预设时延间隔小于上述PDP估计值的序 列长度,且小于上述OFDM符号中缀循环前缀CP的长度。
上述预设时延间隔为上述OFDM符号中缀循环前缀CP长度的二分之一/ 四分之三。
上述PDP估计值获取单元用于,通过最小二乘法LS对传输信号在多信道 传输进行信道估计,获得传输信号中的参考信号RS位置处的信道增益;
对所述信道增益进行傅里叶逆变换后取范数的平方获得PDP估计值。
实施例四:
本发明实施例提供一种计算机可读非易失性存储介质,包括程序代码,当 所述程序代码在计算终端上运行时,所述程序代码用于使所述计算终端执行上 述本发明实施例一的方法的步骤。
以上参照示出根据本申请实施例的方法、装置(系统)和/或计算机程序产 品的框图和/或流程图描述本申请。应理解,可以通过计算机程序指令来实现框 图和/或流程图示图的一个块以及框图和/或流程图示图的块的组合。可以将这 些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机的处理器和/或其它可编程数 据处理装置,以产生机器,使得经由计算机处理器和/或其它可编程数据处理装 置执行的指令创建用于实现框图和/或流程图块中所指定的功能/动作的方法。
相应地,还可以用硬件和/或软件(包括固件、驻留软件、微码等)来实施 本申请。更进一步地,本申请可以采取计算机可使用或计算机可读存储介质上 的计算机程序产品的形式,其具有在介质中实现的计算机可使用或计算机可读 程序代码,以由指令执行系统来使用或结合指令执行系统而使用。在本申请上 下文中,计算机可使用或计算机可读介质可以是任意介质,其可以包含、存储、 通信、传输、或传送程序,以由指令执行系统、装置或设备使用,或结合指令 执行系统、装置或设备使用。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (14)
1.一种信道的频域信道相关值估计的方法,其特征在于,该方法包括:
获取传输信号在多信道传输时对应的功率时延分布PDP估计值;
根据所述PDP估计值中功率值与时延的关系,按照预设规则确定功率值补零的时延点,并在所述确定的时延点处将功率值补零;
将所述补零后得到的PDP序列进行傅里叶变换获得频域信道相关值。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述PDP估计值中功率值与时延的关系,按照预设规则确定功率值补零的时延点,包括:
根据所述PDP估计值中功率值与时延的关系,确定最大功率值对应的时延;
确定时延递减方向上,与最大功率值对应的时延间隔预设时延间隔的时延,为所述功率值补零的时延点。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述传输信号为正交频分复用OFDM符号,还包括:
根据OFDM符号中循环前缀CP的序列长度和所述PDP估计值的序列长度,设置预设时延间隔。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述预设时延间隔小于所述PDP估计值的序列长度,且小于所述OFDM符号中缀循环前缀CP的长度。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述预设时延间隔为所述OFDM符号中缀循环前缀CP长度的二分之一/四分之三。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,获取传输信号在多信道传输时对应的功率时延分布PDP估计值,包括:
通过最小二乘法LS对传输信号在多信道传输进行信道估计,获得传输信号中的参考信号RS位置处的信道增益;
对所述信道增益进行傅里叶逆变换后取范数的平方获得PDP估计值。
7.一种信道的频域信道相关值估计的设备,其特征在于,该设备包括处理器和存储器,其中,所述处理器用于:
获取传输信号在多信道传输时对应的功率时延分布PDP估计值;
根据所述PDP估计值中功率值与时延的关系,按照预设规则确定功率值补零的时延点,并在所述确定的时延点处将功率值补零;
将所述补零后得到的PDP序列进行傅里叶变换获得频域信道相关值。
8.如权利要求7所述的设备,其特征在于,所述处理器具体用于:
根据所述PDP估计值中功率值与时延的关系,确定最大功率值对应的时延;
确定时延递减方向上,与最大功率值对应的时延间隔预设时延间隔的时延,为所述功率值补零的时延点。
9.如权利要求8所述的设备,其特征在于,所述传输信号为正交频分复用OFDM符号,所述处理器还用于:
根据OFDM符号中循环前缀CP的序列长度和所述PDP估计值的序列长度,设置预设时延间隔。
10.如权利要求9所述的设备,其特征在于,所述预设时延间隔小于所述PDP估计值的序列长度,且小于所述OFDM符号中缀循环前缀CP的长度。
11.如权利要求10所述的设备,其特征在于,所述预设时延间隔为所述OFDM符号中缀循环前缀CP长度的二分之一/四分之三。
12.如权利要求7所述的设备,其特征在于,所述处理器具体用于:
通过最小二乘法LS对传输信号在多信道传输进行信道估计,获得传输信号中的参考信号RS位置处的信道增益;
对所述信道增益进行傅里叶逆变换后取范数的平方获得PDP估计值。
13.一种信道的频域信道相关值估计的装置,其特征在于,该装置包括:
PDP估计值获取单元,用于获取传输信号在多信道传输时对应的功率时延分布PDP估计值;
PDP序列处理单元,用于根据所述PDP估计值中功率值与时延的关系,按照预设规则确定功率值补零的时延点,并在所述确定的时延点处将功率值补零;
频域相关值获取单元,用于将所述补零后得到的PDP序列进行傅里叶变换获得频域信道相关值。
14.一种计算机可存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如权利要求1~6任一所述方法的步骤。
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2018
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