CN112260974A - 线性调频通信系统及其信道估计方法和装置、存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种线性调频通信系统及其信道估计方法和装置、存储介质，其中方法包括以下步骤：分别采用匹配滤波信道估计方式和FFT信道估计方式对每个导频符号进行信道估计以获得匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值；根据当前导频符号的信道估计值提前解调下一个导频符号的前后数据符号以获得所述下一个导频符号的前后数据符号的内容，并估计信道估计的时延扩展；根据所述下一个导频符号的前后数据符号的内容和所述时延扩展，从所述匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值中选择所述下一个导频符号的信道估计值，以获得每个导频符号的信道估计值。由此，能够有效提高信道估计性能以及线性调频信号的解调性能。

Description

线性调频通信系统及其信道估计方法和装置、存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种线性调频通信系统的信道估计方法、一种计算机可读存储介质、一种线性调频通信系统的信道估计装置和一种线性调频通信系统。
背景技术
线性调频信号又称鸟声(Chirp)信号，相应的线性调频技术又称Chirp扩展频谱(Chirp Spread Spectrum，CSS)技术，简称Chirp扩频技术。由于Chirp扩频技术具有强抗干扰性、低功耗、抗多径效应等能力，并且Chirp信号结合不同的数字调制方式能够展现更好的通信性能，因而在雷达探测、水声通信、激光通信、超宽带通信、远距离无线电(LongRange Radio，LORA)通信中得到了广泛应用。
通常，Chirp信号的数字调制方式包括两种：二进制正交键控(Binary OrthogonalKeying，BOK)和直接调制(Direct Modulation，DM)。其中，直接调制是通过利用其它调制方式，如差分相移键控(Differential Phase Shift Keying，DPSK)、四相相对相移键控(Differential Quadrature Reference Phase Shift Keying，DQPSK)、二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)等，对信号进行调制，并在调制后的信号上乘以一个Chirp信号来达到扩频的目的。而Chirp信号类似于直接序列(Direct Sequence SpreadSpectrum，DSSS)的PN序列(Pseudo Noise Code)，从而使得直接调制方式具有结构简单、易于实现的优点，而且整个系统可以只有一种Chirp信号，便于接收处理，IEEE 802.15.4a定义的Chirp扩频就是采用了该方式。
但是，在Chirp信号的直接调制系统中，需要先进行信道估计得到多径的冲激响应后，才进行后续Chirp信号的解调，所以信道估计的准确性影响着整个系统的解调性能。为了进行信道估计，一般在发送数据符号的过程中，间隔发送导频符号，然后使用匹配滤波信道估计方式或者FFT(Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换)信道估计方式对导频符号进行信道估计，得到信道估计值，但在实际系统中，由于多径、发送端和接收端滤波器的影响，会存在符号间的干扰，导致信道估计值不准确。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种线性调频通信系统的信道估计方法，通过根据导频符号的内容、导频符号的前后数据符号的内容以及时延扩展来确定该导频符号的信道估计值，从而可以有效保证信道估计值的准确度，提高信道估计性能以及线性调频信号的解调性能。
本发明的第二个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
本发明的第三个目的在于提出一种线性调频通信系统的信道估计装置。
本发明的第四个目的在于提出一种线性调频通信系统。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种线性调频通信系统的信道估计方法，包括以下步骤：分别采用匹配滤波信道估计方式和FFT信道估计方式对每个导频符号进行信道估计以获得匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值；根据当前导频符号的信道估计值提前解调下一个导频符号的前后数据符号以获得下一个导频符号的前后数据符号的内容，并估计信道估计的时延扩展；根据下一个导频符号的前后数据符号的内容和时延扩展，从匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值中选择下一个导频符号的信道估计值，以获得每个导频符号的信道估计值。
根据本发明实施例的线性调频通信系统的信道估计方法，先分别采用匹配滤波信道估计方式和FFT信道估计方式对每个导频符号进行信道估计以获得匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值，然后根据当前导频符号的信道估计值提前解调下一个导频符号的前后数据符号以获得下一个导频符号的前后数据符号的内容，并估计信道估计的时延扩展，最后根据下一个导频符号的前后数据符号的内容和时延扩展，从匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值中选择下一个导频符号的信道估计值，以获得每个导频符号的信道估计值。由此，通过根据导频符号的内容、导频符号的前后数据符号的内容以及时延扩展来确定该导频符号的信道估计值，能够有效保证信道估计值的准确度，提高信道估计性能以及线性调频信号的解调性能。
另外，根据本发明上述实施例的线性调频通信系统的信道估计方法，还可以具有如下的附加技术特征：
根据本发明的一个实施例，根据下一个导频符号的前后数据符号的内容和时延扩展，从匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值中选择下一个导频符号的信道估计值，包括：当时延扩展大于等于预设门限时，如果下一个导频符号的前一数据符号的内容和下一导频符号的内容相同，则选择FFT信道估计值作为下一个导频符号的信道估计值，否则选择匹配滤波信道估计值作为下一个导频符号的信道估计值。
根据本发明的一个实施例，根据下一个导频符号的前后数据符号的内容和时延扩展，从匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值中选择下一个导频符号的信道估计值，包括：当时延扩展小于预设门限时，如果下一个导频符号的后一数据符号的内容和下一导频符号的内容相同，则选择匹配滤波信道估计值作为下一个导频符号的信道估计值，否则选择FFT信道估计值作为下一个导频符号的信道估计值。
根据本发明的一个实施例，在当前导频符号为第一个导频符号时，将匹配滤波信道估计值默认为第一个导频符号的信道估计值。
根据本发明的一个实施例，在将选择的下一个导频符号的信道估计值作为当前导频符号的信道估计值以提前解调下下一个导频符号的前后数据符号之前，还对选择的下一个导频符号的信道估计值进行滤波处理。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有线性调频通信系统的信道估计程序，该信道估计程序被处理器执行时实现上述的线性调频通信系统的信道估计方法。
根据本发明实施例的计算机可读存储介质，在通过上述信道估计方法进行信道估计时，通过根据导频符号的内容、导频符号的前后数据符号的内容以及时延扩展来确定该导频符号的信道估计值，能够有效保证信道估计值的准确度，提高信道估计性能以及线性调频信号的解调性能。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种线性调频通信系统的信道估计装置，包括：信道估计模块，用于分别采用匹配滤波信道估计方式和FFT信道估计方式对每个导频符号进行信道估计以获得匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值；解调模块，用于根据当前导频符号的信道估计值提前解调下一个导频符号的前后数据符号以获得下一个导频符号的前后数据符号的内容；时延扩展估计模块，用于估计信道估计的时延扩展；选择模块，用于根据下一个导频符号的前后数据符号的内容和时延扩展，从匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值中选择下一个导频符号的信道估计值，以获得每个导频符号的信道估计值。
根据本发明实施例的线性调频通信系统的信道估计装置，通过信道估计模块分别采用匹配滤波信道估计方式和FFT信道估计方式对每个导频符号进行信道估计以获得匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值，并通过解调模块根据当前导频符号的信道估计值提前解调下一个导频符号的前后数据符号以获得下一个导频符号的前后数据符号的内容，同时通过时延扩展估计模块估计信道估计的时延扩展，以及通过选择模块根据下一个导频符号的前后数据符号的内容和时延扩展，从匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值中选择下一个导频符号的信道估计值，以获得每个导频符号的信道估计值。由此，通过根据导频符号的内容、导频符号的前后数据符号的内容以及时延扩展来确定该导频符号的信道估计值，能够有效保证信道估计值的准确度，提高信道估计性能以及线性调频信号的解调性能。
另外，根据本发明上述实施例的线性调频通信系统的信道估计装置，还可以具有如下的附加技术特征：
根据本发明的一个实施例，选择模块还用于，当时延扩展大于等于预设门限时，如果下一个导频符号的前一数据符号的内容和下一导频符号的内容相同，则选择FFT信道估计值作为下一个导频符号的信道估计值，否则选择匹配滤波信道估计值作为下一个导频符号的信道估计值。
根据本发明的一个实施例，选择模块还用于，当时延扩展小于预设门限时，如果下一个导频符号的后一数据符号的内容和下一导频符号的内容相同，则选择匹配滤波信道估计值作为下一个导频符号的信道估计值，否则选择FFT信道估计值作为下一个导频符号的信道估计值。
根据本发明的一个实施例，选择模块还用于，在当前导频符号为第一个导频符号时，将匹配滤波信道估计值默认为第一个导频符号的信道估计值。
根据本发明的一个实施例，线性调频通信系统的信道估计装置还包括滤波模块，用于在将选择的下一个导频符号的信道估计值作为当前导频符号的信道估计值以提前解调下下一个导频符号的前后数据符号之前，对选择的下一个导频符号的信道估计值进行滤波处理。
为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种线性调频通信系统，其包括上述的线性调频通信系统的信道估计装置。
根据本发明实施例的线性调频通信系统，在通过上述信道估计装置进行信道估计时，通过根据导频符号的内容、导频符号的前后数据符号的内容以及时延扩展来确定该导频符号的信道估计值，能够有效保证信道估计值的准确度，提高信道估计性能以及线性调频信号的解调性能。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为根据本发明实施例的线性调频通信系统的信道估计方法的流程图；
图2为根据本发明一个实施例的导频符号和数据符号的发送示意图；
图3为根据本发明一个实施例的匹配滤波信道估计方式的示意图；
图4为根据本发明一个实施例的FFT信道估计方式的示意图；
图5为根据本发明一个实施例的线性调频通信系统的信道估计方法的流程图；
图6a为大时延扩展时EVA信道和ETU信道的信道估计的均方误差MSE性能比较图；
图6b为小时延扩展时EPA信道和AWGN信道的信道估计的均方误差MSE性能比较图；
图7为根据本发明实施例的线性调频通信系统的信道估计装置的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例提出的线性调频通信系统的信道估计方法、计算机可读存储介质、线性调频通信系统的信道估计装置和线性调频通信系统。
图1为根据本发明实施例的线性调频通信系统的信道估计方法的流程图，参考图1所示，该线性调频通信系统的信道估计方法包括以下步骤：
步骤S101，分别采用匹配滤波信道估计方式和FFT信道估计方式对每个导频符号进行信道估计以获得匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值。
具体地，在进行信道估计时，可在发送数据符号的过程中，间隔发送导频符号，例如导频符号和数据符号可采用图2所示的方式进行发送，其中每N个符号中包含1个导频符号，N为正整数，具体可以为4、8、16等。然后，分别采用匹配滤波信道估计方式和FFT信道估计方式对每个导频符号进行信道估计，以获得每个导频符号的匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值。
其中，在采用匹配滤波信道估计方式对导频符号进行信道估计时，可采用图3所示的估计方式，即将接收的导频符号与匹配滤波器进行卷积处理，以获得导频符号的匹配滤波信道估计值，可记为
Figure BDA0002673770510000051
其中匹配滤波器为发送的导频符号的共轭，即up-Chirp信号的共轭；在采用FFT信道估计方式对导频符号进行信道估计时，可采用图4所示的估计方式，即先将接收的导频符号乘以发送的导频符号的共轭，再进行快速傅里叶逆变换(InverseFast Fourier Transform，IFFT)，接着将变换结果乘以旋转相位，得到导频符号的FFT信道估计值，可记为
Figure BDA0002673770510000052
其中旋转相位可根据导频符号的初始相位和多径索引获得，具体可通过公式
Figure BDA0002673770510000053
计算获得，该式中K为导频符号的初始相位，即Chirp信号的初始相位，n为多径索引，SF为扩展因子。
根据本发明的一个实施例，在当前导频符号为第一个导频符号时，将匹配滤波信道估计值默认为第一个导频符号的信道估计值。例如，参考图2所示，当导频符号为导频符号0时，可将匹配滤波信道估计值作为导频符号0的信道估计值，可记为
Figure BDA0002673770510000054
可以理解的是，也可以将FFT信道估计值作为导频符号0的信道估计值，具体这里不做限制。
步骤S102，根据当前导频符号的信道估计值提前解调下一个导频符号的前后数据符号以获得下一个导频符号的前后数据符号的内容，并估计信道估计的时延扩展。
具体地，在实际系统中，由于受多径环境以及发送端和接收端滤波器的影响，导频符号的信道估计会受到前一个数据符号和后一个数据符号的发送内容的影响，如果当前导频符号的前后数据符号的发送内容与该导频符号的发送内容不同，那么就会引入符号间的干扰(Inter Symbol Interference，ISI)，从而导致信道估计不准确，导致信道估计的性能下降，尤其是在多径信道和扩频因子SF较小时，符号干扰的影响会更大。因此，本申请考虑了符号间的干扰ISI对信道估计的影响，根据符号间的干扰ISI的特点，通过提前估计出导频符号的前后数据符号的内容，以进行信道估计，可提升信道估计的性能。
假设当前导频符号为第一个导频符号，如图2所示的导频符号0，那么可根据导频符号0的信道估计值
Figure BDA0002673770510000061
估计符号1～N+1中所有符号的发送内容，其中1表示数据符号1，以提前解调出导频符号N、数据符号N-1和数据符号N+1的内容，同时估计信道估计的时延扩展。而当导频符号为非第一个导频符号，如图2所示的导频符号N，那么可根据导频符号N的信道估计值估计符号N+2～2N+1中所有符号的发送内容，以提前解调出导频符号2N、数据符号2N-1和数据符号2N+1的内容，同时估计信道估计的时延扩展，依次类推。
其中，时延扩展可以是均方根时延扩展等。在进行时延扩展估计时，可采用现有技术实现，具体这里不再详述。
步骤S103，根据下一个导频符号的前后数据符号的内容和时延扩展，从匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值中选择下一个导频符号的信道估计值，以获得每个导频符号的信道估计值。
具体地，假设当前导频符号为第一个导频符号，如图2所示的导频符号0，那么在根据该导频符号0的信道估计值
Figure BDA0002673770510000062
估计出导频符号N、数据符号N-1和数据符号N+1的内容后，可根据导频符号N、数据符号N-1和数据符号N+1的内容，以及估计出的信道估计的时延扩展，确定出导频符号N的信道估计值。而当导频符号为非第一个导频符号，如图2所示的导频符号N，那么在根据该导频符号N的信道估计值估计出导频符号2N、数据符号2N-1和数据符号2N+1的内容后，可根据导频符号2N、数据符号2N-1和数据符号2N+1的内容，以及估计出的信道估计的时延扩展，确定出导频符号2N的信道估计值，依次类推，直至获得每个导频符号的信道估计值。
根据本发明的一个实施例，根据下一个导频符号的前后数据符号的内容和时延扩展，从匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值中选择下一个导频符号的信道估计值，包括：当时延扩展大于等于预设门限时，如果下一个导频符号的前一数据符号的内容和下一导频符号的内容相同，则选择FFT信道估计值作为下一个导频符号的信道估计值，否则选择匹配滤波信道估计值作为下一个导频符号的信道估计值；当时延扩展小于预设门限时，如果下一个导频符号的后一数据符号的内容和下一导频符号的内容相同，则选择匹配滤波信道估计值作为下一个导频符号的信道估计值，否则选择FFT信道估计值作为下一个导频符号的信道估计值。其中预设门限可根据实际情况进行标定，例如可为0.25μs。
具体来说，假设当前导频符号为第一个导频符号，如图2所示的导频符号0，那么当导频符号N对应的时延扩展大于等于预设门限如0.25μs时，如果导频符号N的前一数据符号N-1的内容与导频符号N的内容相同，则导频符号N的信道估计值可为步骤S101中获得的导频符号N的FFT信道估计值，否则，导频符号N的信道估计值为步骤S101中获得的导频符号N的匹配滤波信道估计值。当导频符号N对应的时延扩展小于预设门限如0.25μs时，如果导频符号N的后一数据符号N+1的内容与导频符号N的内容相同，那么导频符号N的信道估计值可为步骤S101中获得的导频符号N的匹配滤波信道估计值，否则，导频符号N的信道估计值为步骤S101中获得的导频符号N的FFT信道估计值。特别的，当导频符号N的内容与导频符号N的前一数据符号N-1的内容相同，或者导频符号N的内容与导频符号N的后一数据符号N+1的内容相同时，不管导频符号N对应的时延扩展是否小于预设门限，步骤S101中获得的导频符号N的两种信道估计值的任一估计值均可作为导频符号N的信道估计值。
类似的，当导频符号为非第一个导频符号，如图2所示的导频符号N，那么当导频符号2N对应的时延扩展大于等于预设门限如0.25μs时，如果导频符号2N的前一数据符号2N-1的内容与导频符号2N的内容相同，则导频符号2N的信道估计值可为步骤S101中获得的导频符号2N的FFT信道估计值，否则，导频符号2N的信道估计值为步骤S101中获得的导频符号2N的匹配滤波信道估计值。当导频符号2N对应的时延扩展小于预设门限如0.25μs时，如果导频符号2N的后一数据符号2N+1的内容与导频符号2N的内容相同，那么导频符号2N的信道估计值可为步骤S101中获得的导频符号2N的匹配滤波信道估计值，否则，导频符号2N的信道估计值为步骤S101中获得的导频符号2N的FFT信道估计值。特别的，当导频符号2N的内容、导频符号2N的前一数据符号2N-1的内容以及导频符号2N的后一数据符号2N+1的内容均相同时，不管导频符号2N对应的时延扩展是否小于预设门限，步骤S101中获得的导频符号2N的两种信道估计值的任一估计值均可作为导频符号2N的信道估计值。
按照上述方式依次类推，直至获得每个导频符号的信道估计值。
简言之，可根据导频符号、导频符号的前后数据符号的内容，以及时延扩展的大小，按照表1所示的方法，从匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值中选择导频符号的信道估计值，以获得每个导频符号的信道估计值。
表1
Figure BDA0002673770510000081
由此，通过根据导频符号的内容、导频符号的前后数据符号的内容以及时延扩展来确定该导频符号的信道估计值，能够有效保证信道估计值的准确度，提高信道估计性能以及线性调频信号的解调性能。
根据本发明的一个实施例，在将选择的下一个导频符号的信道估计值作为当前导频符号的信道估计值以提前解调下下一个导频符号的前后数据符号之前，还对选择的下一个导频符号的信道估计值进行滤波处理。
也就是说，在通过步骤S103获得导频符号的信道估计值后，还对该导频符号的信道估计值进行滤波处理，并使用滤波处理后的信道估计值来估计下一组符号中所有符号的发送内容，以进一步提高信道估计性能和解调性能。
具体来说，假设当前导频符号为第一个导频符号，如图2所示的导频符号0，那么可先对导频符号0的信道估计值
Figure BDA0002673770510000082
进行滤波处理，然后根据滤波处理后的信道估计值估计符号1～N+1中所有符号的发送内容，以提前解调出导频符号N、数据符号N-1和数据符号N+1的内容，同时估计出信道估计的时延扩展，接着根据导频符号N、数据符号N-1和数据符号N+1的内容，以及时延扩展的大小确定出导频符号N的信道估计值。然后，对导频符号N的信道估计值进行滤波处理，并根据滤波处理后的导频符号N的信道估计值估计符号N+2～2N+1中所有符号的发送内容，以提前解调出导频符号2N、数据符号2N-1和数据符号2N+1的内容，同时估计出信道估计的时延扩展，接着根据导频符号2N、数据符号2N-1和数据符号2N+1的内容，以及时延扩展的大小确定出导频符号2N的信道估计值。依次类推，直至获得每个导频符合的信道估计值。其中，可采用现有技术对信道估计值进行滤波处理，具体这里不再一一列举。
本实施例中，通过对导频符号的信道估计值进行滤波处理，并使用滤波处理后的信道估计值来估计下一组符号中所有符号的发送内容，可进一步提高信道估计的性能和整个系统的解调性能。
为使本领域技术人员能够更清楚的了解本申请，下面结合具体示例来对本申请的信道估计方法进行描述，但是该示例并不作为对本申请的具体限制。具体来说，参考图5所示，该线性调频通信系统的信道估计方法可包括以下步骤：
步骤S201，分别采用匹配滤波信道估计方式和FFT信道估计方式对每个导频符号进行信道估计，以获得每个导频符号的匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值，可分别记为
Figure BDA0002673770510000091
和
Figure BDA0002673770510000092
步骤S202，当导频符号为第一个导频符号0时，默认该导频符号0的信道估计值为匹配滤波信道估计值可记为
Figure BDA0002673770510000093
并使用该导频符号0的信道估计值
Figure BDA0002673770510000094
估计符号1～N+1中所有符号的发送内容。需要说明的是，也可以对导频符号0的信道估计值进行滤波处理后，再根据滤波处理后的信道估计值估计符号1～N+1中所有符号的发送内容。
步骤S203，根据导频符号iN的前后数据符号iN-1和iN+1的内容来选择导频符号iN的信道估计值，可记为
Figure BDA0002673770510000095
其中i为正整数。具体方式如下：
估计出信道估计的时延扩展，当时延扩展大于等于预设门限(如0.25μs)时，认为时延扩展大，否则认为时延扩展小。其中，如果时延扩展大，则当数据符号iN-1的内容与导频符号iN的内容相同时，将步骤S201中获得的导频符号iN的FFT信道估计值
Figure BDA0002673770510000096
作为导频符号iN的信道估计值，即
Figure BDA0002673770510000097
否则，将步骤S201中获得的导频符号iN的匹配滤波信道估计值
Figure BDA0002673770510000098
作为导频符号iN的信道估计值，即
Figure BDA0002673770510000099
如果时延扩展小，则当数据符号iN+1的内容与导频符号iN的内容相同时，将步骤S201中获得的导频符号iN的匹配滤波信道估计值
Figure BDA00026737705100000910
作为导频符号iN的信道估计值，即
Figure BDA00026737705100000911
否则，将步骤S201中获得的导频符号iN的FFT信道估计值
Figure BDA00026737705100000912
作为导频符号iN的信道估计值，即
Figure BDA0002673770510000101
即，按照上述表1确定导频符号iN的信道估计值
Figure BDA0002673770510000102
步骤S204，对确定的导频符号iN的信道估计值
Figure BDA0002673770510000103
进行滤波处理，得到滤波处理后的导频符号iN的信道估计值
Figure BDA0002673770510000104
步骤S205，使用滤波处理后的导频符号iN的信道估计值
Figure BDA0002673770510000105
估计符号iN+2～(i+1)N+1中所有符号的发送内容，并返回步骤S203，直至获得每个导频符号的信道估计值和数据符号的发送内容。
需要说明的是，在进行信道估计时，通过导频符号为已知符号，所以在对接收的数据中的符号进行解调或估计时，可不对该导频符号进行解调或估计，而直接使用已知导频符号。当然，也可以对其进行解调或估计，以确保导频符号的正确性，保证信道估计的准确度，提供信道估计的性能。
进一步地，可通过仿真试验来验证采用本申请进行信道估计时的信道估计性能是否有所提升，例如，可将系统带宽设为3.6MHz、扩展因子设为3、时延扩展门限设为0.25μs，并且根据门限可知，信道模型ETU和EVA为大时延扩展，信道模型AWGN和EPA为小时延扩展，然后根据这些信道进行仿真分析，如图6a-图6b所示，从仿真结果看，优化后的信道估计性能有明显的提升。
综上，根据本发明实施例的线性调频通信系统的信道估计方法，通过根据导频符号的内容、导频符号的前后数据符号的内容以及时延扩展来确定该导频符号的信道估计值，能够有效保证信道估计值的准确度，提高信道估计性能以及线性调频信号的解调性能，尤其适用于多径信道和扩频因子SF较小的情况。
进一步地，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有线性调频通信系统的信道估计程序，该信道估计程序被处理器执行时实现上述的线性调频通信系统的信道估计方法。
根据本发明实施例的计算机可读存储介质，在通过上述信道估计方法进行信道估计时，通过根据导频符号的内容、导频符号的前后数据符号的内容以及时延扩展来确定该导频符号的信道估计值，能够有效保证信道估计值的准确度，提高信道估计性能以及线性调频信号的解调性能。
再进一步地，本申请还提供了一种线性调频通信系统的信道估计装置，参考图7所示，该线性调频通信系统的信道估计装置可包括：信道估计模块10、解调模块20、时延扩展估计模块30和选择模块40。
其中，信道估计模块10用于分别采用匹配滤波信道估计方式和FFT信道估计方式对每个导频符号进行信道估计以获得匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值；解调模块20用于根据当前导频符号的信道估计值提前解调下一个导频符号的前后数据符号以获得下一个导频符号的前后数据符号的内容；时延扩展估计模块30用于估计信道估计的时延扩展；选择模块40用于根据下一个导频符号的前后数据符号的内容和时延扩展，从匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值中选择下一个导频符号的信道估计值，以获得每个导频符号的信道估计值。
根据本发明的一个实施例，选择模块40还用于当时延扩展大于等于预设门限时，如果下一个导频符号的前一数据符号的内容和下一导频符号的内容相同，则选择FFT信道估计值作为下一个导频符号的信道估计值，否则选择匹配滤波信道估计值作为下一个导频符号的信道估计值。
根据本发明的一个实施例，选择模块40还用于当时延扩展小于预设门限时，如果下一个导频符号的后一数据符号的内容和下一导频符号的内容相同，则选择匹配滤波信道估计值作为下一个导频符号的信道估计值，否则选择FFT信道估计值作为下一个导频符号的信道估计值。
根据本发明的一个实施例，选择模块40还用于在当前导频符号为第一个导频符号时，将匹配滤波信道估计值默认为第一个导频符号的信道估计值。
根据本发明的一个实施例，线性调频通信系统的信道估计装置还包括滤波模块50，用于在将选择的下一个导频符号的信道估计值作为当前导频符号的信道估计值以提前解调下下一个导频符号的前后数据符号之前，对选择的下一个导频符号的信道估计值进行滤波处理。
需要说明的是，关于本申请实施例的线性调频通信系统的信道估计装置的描述，请参考本申请中关于线性调频通信系统的信道估计方法的描述，这里就不再赘述。
根据本发明实施例的线性调频通信系统的信道估计装置，通过根据导频符号的内容、导频符号的前后数据符号的内容以及时延扩展来确定该导频符号的信道估计值，能够有效保证信道估计值的准确度，提高信道估计性能以及线性调频信号的解调性能。
再进一步地，本申请还提供了一种线性调频通信系统，其包括上述的线性调频通信系统的信道估计装置。
根据本发明实施例的线性调频通信系统，在通过上述信道估计装置进行信道估计时，通过根据导频符号的内容、导频符号的前后数据符号的内容以及时延扩展来确定该导频符号的信道估计值，能够有效保证信道估计值的准确度，提高信道估计性能以及线性调频信号的解调性能。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据符号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种线性调频通信系统的信道估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
分别采用匹配滤波信道估计方式和FFT信道估计方式对每个导频符号进行信道估计以获得匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值；
根据当前导频符号的信道估计值提前解调下一个导频符号的前后数据符号以获得所述下一个导频符号的前后数据符号的内容，并估计信道估计的时延扩展；
根据所述下一个导频符号的前后数据符号的内容和所述时延扩展，从所述匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值中选择所述下一个导频符号的信道估计值，以获得每个导频符号的信道估计值。
2.如权利要求1所述的线性调频通信系统的信道估计方法，其特征在于，根据所述下一个导频符号的前后数据符号的内容和所述时延扩展，从所述匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值中选择所述下一个导频符号的信道估计值，包括：
当所述时延扩展大于等于预设门限时，如果所述下一个导频符号的前一数据符号的内容和所述下一导频符号的内容相同，则选择所述FFT信道估计值作为所述下一个导频符号的信道估计值，否则选择所述匹配滤波信道估计值作为所述下一个导频符号的信道估计值。
3.如权利要求1所述的线性调频通信系统的信道估计方法，其特征在于，根据所述下一个导频符号的前后数据符号的内容和所述时延扩展，从所述匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值中选择所述下一个导频符号的信道估计值，包括：
当所述时延扩展小于预设门限时，如果所述下一个导频符号的后一数据符号的内容和所述下一导频符号的内容相同，则选择所述匹配滤波信道估计值作为所述下一个导频符号的信道估计值，否则选择所述FFT信道估计值作为所述下一个导频符号的信道估计值。
4.如权利要求1-3中任一项所述的线性调频通信系统的信道估计方法，其特征在于，在当前导频符号为第一个导频符号时，将所述匹配滤波信道估计值默认为所述第一个导频符号的信道估计值。
5.如权利要求1-3中任一项所述的线性调频通信系统的信道估计方法，其特征在于，在将选择的所述下一个导频符号的信道估计值作为当前导频符号的信道估计值以提前解调下下一个导频符号的前后数据符号之前，还对选择的所述下一个导频符号的信道估计值进行滤波处理。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有线性调频通信系统的信道估计程序，该信道估计程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的线性调频通信系统的信道估计方法。
7.一种线性调频通信系统的信道估计装置，其特征在于，包括：
信道估计模块，用于分别采用匹配滤波信道估计方式和FFT信道估计方式对每个导频符号进行信道估计以获得匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值；
解调模块，用于根据当前导频符号的信道估计值提前解调下一个导频符号的前后数据符号以获得所述下一个导频符号的前后数据符号的内容；
时延扩展估计模块，用于估计信道估计的时延扩展；
选择模块，用于根据所述下一个导频符号的前后数据符号的内容和所述时延扩展，从所述匹配滤波信道估计值和FFT信道估计值中选择所述下一个导频符号的信道估计值，以获得每个导频符号的信道估计值。
8.如权利要求7所述的线性调频通信系统的信道估计装置，其特征在于，所述选择模块还用于，当所述时延扩展大于等于预设门限时，如果所述下一个导频符号的前一数据符号的内容和所述下一导频符号的内容相同，则选择所述FFT信道估计值作为所述下一个导频符号的信道估计值，否则选择所述匹配滤波信道估计值作为所述下一个导频符号的信道估计值。
9.如权利要求7所述的线性调频通信系统的信道估计装置，其特征在于，所述选择模块还用于，当所述时延扩展小于预设门限时，如果所述下一个导频符号的后一数据符号的内容和所述下一导频符号的内容相同，则选择所述匹配滤波信道估计值作为所述下一个导频符号的信道估计值，否则选择所述FFT信道估计值作为所述下一个导频符号的信道估计值。
10.如权利要求7-9中任一项所述的线性调频通信系统的信道估计装置，其特征在于，所述选择模块还用于，在当前导频符号为第一个导频符号时，将所述匹配滤波信道估计值默认为所述第一个导频符号的信道估计值。
11.如权利要求7-9中任一项所述的线性调频通信系统的信道估计装置，其特征在于，还包括滤波模块，用于在将选择的所述下一个导频符号的信道估计值作为当前导频符号的信道估计值以提前解调下下一个导频符号的前后数据符号之前，对选择的所述下一个导频符号的信道估计值进行滤波处理。
12.一种线性调频通信系统，其特征在于，包括如权利要求7-11中任一项所述的线性调频通信系统的信道估计装置。
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