CN112583503B - 一种iq调制通信系统信道状态信息估计方法及装置 - Google Patents

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CN112583503B CN202011468079.2A CN202011468079A CN112583503B CN 112583503 B CN112583503 B CN 112583503B CN 202011468079 A CN202011468079 A CN 202011468079A CN 112583503 B CN112583503 B CN 112583503B
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    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
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Abstract

本发明公开一种IQ调制通信系统信道状态信息估计方法及装置，解决现有方法和装置产生计算复杂、运算效率低的问题。所述方法，包含：根据待估计IQ调制通信系统的带宽和信道状态信息频率间隔，确定多正弦信号的I路和Q路频率分量；根据多正弦信号的I路和Q路频率分量，幅度分量和相位分量，对应确定多正弦信号I路和Q路时域波形；将多正弦信号的I路和Q路时域波形数模转换后对应输入所述待估计IQ调制通信系统的I路和Q路，经混频和合路处理后，输出测量信号；对所述测量信号进行采样、IQ分离、时频转换和信号截取重构后，计算得到所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值。所述装置使用所述方法。本发明可实现高效的信道状态信息估计。

Description

一种IQ调制通信系统信道状态信息估计方法及装置
技术领域
本发明涉及信道状态信息估计领域，尤其涉及一种IQ调制通信系统信道状态信息估计方法及装置。
背景技术
随着通信技术的高速发展，通信信号的速率与带宽也同步增长，在宽带条件下，通信系统信道状态较窄带条件下更加恶化，通信状态信息的估计与修正对通信质量的保证具有重要的意义。IQ调制的频带利用率是直接调制的两倍，配合高阶调制，可大幅提高信号传输速率，因此同样广泛的应用在高速宽带通信系统之中。现有的通信状态信息的估计方法，对待估计通信系统的每个频点都进行信号生成、采样和状态信息估计，计算量大、计算复杂，运算效率低，且对输入输出信号间时间延迟估计精度要求很高，实现难度较大。
发明内容
本发明提供一种IQ调制通信系统信道状态信息估计方法及装置，解决现有方法和装置产生计算复杂、运算效率低的问题。
为解决上述问题，本发明是这样实现的：
本发明实施例提出一种IQ调制通信系统信道状态信息估计方法，包含以下步骤：根据待估计IQ调制通信系统的带宽和信道状态信息频率间隔，确定多正弦信号的I路和Q路频率分量：
Fodd＝(f0，3f0，5f0，…，k×f0)
Feven＝(2f0，4f0，6f0，…，l×f0)
其中，Fodd为所述多正弦信号的I路频率分量，Feven为所述多正弦信号的Q路频率分量，k为第一系数，k≤B/f0且k为奇数，l为第二系数，l≤B/f0且l为偶数，B、f0分别为所述待估计IQ调制通信系统的带宽和信道状态信息频率间隔；根据多正弦信号的I路和Q路频率分量，和预设的多正弦信号的I路和Q路幅度分量，I路和Q路相位分量，对应确定所述多正弦信号I路时域波形和Q路时域波形；将所述多正弦信号的I路和Q路时域波形数模转换后对应输入所述待估计IQ调制通信系统的I路和Q路，经混频和合路处理后，输出测量信号；对所述测量信号进行采样、IQ分离、时频转换和信号截取重构后，计算得到所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值。
进一步地，所述方法还包含：对所述测量信号进行重复采样，对重复采样得到的波形取均值后再进行IQ分离、时频转换和信号截取重构后，计算得到所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值。
进一步地，所述多正弦信号的I路时域波形和Q路时域波形为：
XI＝(wI1,wI2,wI3,……，wIn)
Figure BDA0002835217600000021
Figure BDA0002835217600000022
MI＝(MI1,MI3,MI5,……,MIk)
PI＝(PI1,PI3,PI5,……,PIk)
XQ＝(wQ1,wQ2,wQ3,……，wQn)
Figure BDA0002835217600000023
Figure BDA0002835217600000024
MQ＝(MQ2,MQ4,MQ6,……,MQl)
PQ＝(PQ2,PQ4,PQ6,……,PQl)
其中，XI、XQ分别为所述多正弦信号的I路时域波形和Q路时域波形，wIi、wQi分别为所述多正弦信号的I路时域波形和Q路时域波形在第ti采样时刻的采样值，MI、MQ分别为所述预设的多正弦信号的I路和Q路幅度分量，
Figure BDA0002835217600000025
为所述多正弦信号的I路幅度分量的第ji分量，
Figure BDA0002835217600000031
为所述多正弦信号的I路幅度分量的第jq分量，PI、PQ分别为所述预设的多正弦信号的I路和Q路相位分量，
Figure BDA0002835217600000032
为所述多正弦信号的I路相位分量的第ji分量，
Figure BDA0002835217600000033
为所述多正弦信号的Q路相位分量的第jq分量，ji为奇次谐波序号，jq为偶次谐波序号，
Figure BDA0002835217600000034
为所述多正弦信号的I路频率分量的第ji分量，
Figure BDA0002835217600000035
Figure BDA0002835217600000036
为所述多正弦信号的Q路频率分量第jq分量，
Figure BDA0002835217600000037
ti为所述多正弦信号的采样时刻，ti＝i×ts，ts为所述多正弦信号的采样间隔，i为所述多正弦信号的采样序号，i＝1,2,3,……，n，n为所述多正弦信号的最大采样计数。
优选地，所述对所述测量信号进行采样、IQ分离、时频转换和信号截取重构后，计算得到所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值的步骤，进一步包含：对所述测量信号进行采样和IQ分离，得到I路测量信号和Q路测量信号：
yIm＝(yIm1,yIm2,……,yImN)
Figure BDA0002835217600000038
yQm＝(yQm1,yQm2,……,yQmN)
Figure BDA0002835217600000039
a＝1,2,3,……,N
其中，yIm、yQm分别所述I路测量信号和Q路测量信号，
Figure BDA00028352176000000310
为所述I路测量信号的第a分量，
Figure BDA00028352176000000311
为所述Q路测量信号的第a分量，ym为所述测量信号的采样信号，fc为所述待估计IQ调制通信系统的本振频率，ta为所述测量信号的采样间隔，a为所述测量信号的采样序号，ts为所述多正弦信号的采样间隔，n为所述多正弦信号的最大采样计数，N为所述测量信号的最大采样计数，N＝n×ts/ta，；分别对所述I路测量信号和Q路测量信号进行时频转换和信号截取重构，得到I路重构信号和Q路重构信号：
Figure BDA0002835217600000041
Figure BDA0002835217600000042
Figure BDA0002835217600000043
Figure BDA0002835217600000044
其中，
Figure BDA0002835217600000045
分别为所述I路重构信号和Q路重构信号，YIm、YQm分别为I路测量信号和Q路测量信号的频域信号，[·]为取整运算；计算所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值：
HIQ＝[HI,HQ]
Figure BDA0002835217600000046
Figure BDA0002835217600000047
其中，HIQ为所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值，HI、HQ分别为待估计IQ调制通信系统信道状态信息I路估计值和Q路估计值。
优选地，所述将多正弦信号的I路和Q路时域波形数模转换后对应输入所述待估计IQ调制通信系统的I路和Q路，经混频和合路处理后，输出测量信号的步骤，进一步包含：将所述多正弦信号的I路时域波形数模数转换后输入所述待估计IQ调制通信系统的I路，与待估计IQ调制通信系统的I路本振信号混频，输出I路混频信号；将所述多正弦信号的Q路时域波形数模数转换后输入所述待估计IQ调制通信系统的Q路，与待估计IQ调制通信系统的Q路本振信号混频，输出Q路混频信号；将所述I路混频信号与Q路混频信号相加，得到所述测量信号，所述Q路本振信号与I路本振信号相位相差90度。
优选地，所述多正弦信号的I路和Q路幅度分量都是数值为1的向量。
本发明实施例还提供一种IQ调制通信系统信道状态信息估计装置，使用所述方法，包含：待估计IQ调制通信系统，数模转换模块，采样模块，计算模块，时钟模块；所述计算模块，用于，根据待估计IQ调制通信系统的带宽和信道状态信息频率间隔，确定多正弦信号的I路和Q路频率分量；根据多正弦信号的I路和Q路频率分量，预设的多正弦信号的I路和Q路幅度分量，I路和Q路相位分量，对应确定所述多正弦信号I路时域波形和Q路时域波形；所述数模转换模块，用于接收所述I路时域波形和Q路时域波形，数模转换后输出I路和Q路模拟信号给所述待估计IQ调制通信系统；所述待估计IQ调制通信系统，用于接收所述I路和Q路模拟信号，经混频和合路处理后，输出测量信号；所述计算模块，还用于，对所述测量信号进行采样、IQ分离、时频转换和信号截取重构后，计算得到所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值；所述时钟模块，用于给所述待估计IQ调制通信系统，数模转换模块，采样模块提供相参时钟信号。
优选地，所述数模转换模块为任意波形发生器，所述采样模块为高速示波器，所述计算模块为计算机。
本发明有益效果包括：本发明针对IQ调制的高速宽带通信系统，提出一种基于多正弦信号的IQ调制通信系统信道状态信息估计的装置及方法，将IQ信息分别加载在奇数阶与偶数阶的多正弦上，可同时实现I路、Q路信道状态信息的估计，且不需要在接收处采用复杂算法对I路、Q路信息进行分离，可降低IQ调制通信系统信道状态信息估计复杂性，提高运算效率，为IQ调制的高速宽带通信中信号接收均衡等技术提供重要支撑，满足相关领域技术发展需求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为一种IQ调制通信系统信道状态信息估计方法流程实施例；
图2为一种包含去噪的IQ调制通信系统信道状态信息估计方法流程实施例；
图3为本发明装置实施例；
图4为本发明另一装置实施例。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明创新点如下：本发明将I路和Q路信息分别加载在多正弦信号的奇数阶与偶数阶上，可同时实现I路、Q路信道状态信息的估计，且不需要在接收处采用复杂算法对I路、Q路信息进行分离，可降低IQ调制通信系统信道状态信息估计复杂性，提高运算效率。
以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
图1为一种IQ调制通信系统信道状态信息估计方法流程实施例，可用于高效的获取IQ调制通信系统信道状态信息，作为本发明实施例，一种IQ调制通信系统信道状态信息估计方法，具体包含以下步骤：
步骤101、根据待估计IQ调制通信系统的带宽和信道状态信息频率间隔，确定多正弦信号的I路和Q路频率分量：
Fodd＝(f0，3f0，5f0，…，k×f0) (1)
Feven＝(2f0，4f0，6f0，…，l×f0) (2)
其中，Fodd为所述多正弦信号的I路频率分量，Feven为所述多正弦信号的Q路频率分量，k为第一系数，k≤B/f0且k为奇数，l为第二系数，l≤B/f0且l为偶数，B、f0分别为所述待估计IQ调制通信系统的带宽和信道状态信息频率间隔。
在步骤101中，首先确定待估计IQ调制通信系统带宽B以及信道状态信息频率间隔f0，则所述多正弦信号的周期T＝1/f0。
在步骤101中，确定多正弦信号采样率fs，则多正弦信号采样间隔ts＝1/fs，相应地，确定多正弦信号采样时刻ti＝(ts,2ts,3ts,…,nts)，其中，n为所述多正弦信号的最大采样计数，nts为小于或等于多正弦信号周期T的最大时刻。
在步骤101中，Fodd为多正弦信号的I路频率分量，k为第一系数，k≤B/f0且k为奇数，k×f0为小于或等于带宽B的最大奇数阶谐波；Feven为多正弦信号的Q路频率分量，l为第一系数，l≤B/f0且l为偶数，l×f0为小于或等于带宽B的最大偶数阶谐波。
在步骤101中，将待估计IQ调制通信系统的奇数阶谐波作为多正弦信号的I路，偶数阶谐波作为多正弦信号的Q路，使得所述多正弦信号的I路和Q路在时域上重叠，在频域上正交，从而可实现对待估计IQ调制通信系统的I路和Q路信道状态信息的同时估计。
步骤102、根据多正弦信号的I路和Q路频率分量，和预设的多正弦信号的I路和Q路幅度分量，I路和Q路相位分量，对应确定所述多正弦信号I路时域波形和Q路时域波形。
在步骤102中，所述多正弦信号的I路时域波形和Q路时域波形为：
XI＝(wI1,wI2,wI3,……，wIn) (3)
Figure BDA0002835217600000071
Figure BDA0002835217600000072
MI＝(MI1,MI3,MI5,……,MIk) (6)
PI＝(PI1,PI3,PI5,……,PIk) (7)
XQ＝(wQ1,wQ2,wQ3,……，wQn) (8)
Figure BDA0002835217600000081
Figure BDA0002835217600000082
MQ＝(MQ2,MQ4,MQ6,……,MQl) (11)
PQ＝(PQ2,PQ4,PQ6,……,PQl) (12)
其中，XI、XQ分别为所述多正弦信号的I路时域波形和Q路时域波形，wIi、wQi分别为所述多正弦信号的I路时域波形和Q路时域波形在第ti采样时刻的采样值，MI、MQ分别为所述预设的多正弦信号的I路和Q路幅度分量，
Figure BDA0002835217600000083
为所述多正弦信号的I路幅度分量的第ji分量，
Figure BDA0002835217600000084
为所述多正弦信号的I路幅度分量的第jq分量，PI、PQ分别为所述预设的多正弦信号的I路和Q路相位分量，
Figure BDA0002835217600000085
为所述多正弦信号的I路相位分量的第ji分量，
Figure BDA0002835217600000086
为所述多正弦信号的Q路相位分量的第jq分量，ji为奇次谐波序号，jq为偶次谐波序号，
Figure BDA0002835217600000087
为所述多正弦信号的I路频率分量的第ji分量，
Figure BDA0002835217600000088
Figure BDA0002835217600000089
为所述多正弦信号的Q路频率分量第jq分量，
Figure BDA00028352176000000810
ti为所述多正弦信号的采样时刻，ti＝i×ts，ts为所述多正弦信号的采样间隔，i为所述多正弦信号的采样序号，i＝1,2,3,……，n，n为所述多正弦信号的最大采样计数。
在步骤102中，所述多正弦信号的I路幅度分量可以为都是数值为1的向量，即
Figure BDA00028352176000000811
向量的尺寸为1×(k-1)/2；所述多正弦信号的Q路幅度分量可以为都是数值为1的向量，即
Figure BDA00028352176000000812
向量的尺寸为1×l/2。
需要说明的是，所述多正弦信号的I路幅度分量可以是本发明实施例中数值为1的向量，也可以是其他数值向量，这里不做特别限定；所述多正弦信号的Q路幅度分量可以是本发明实施例中数值为1的向量，也可以是其他数值向量，这里不做特别限定。
在步骤102中，所述多正弦信号的I路相位分量是尺寸为1×(k-1)/2的向量，所述多正弦信号的Q路相位分量是尺寸为1×l/2的向量。
在步骤102中，一般通过计算机产生所述I路时域波形和Q路时域波形，产生的I路时域波形和Q路时域波形为数字波形。
步骤103、将所述多正弦信号的I路和Q路时域波形数模转换后对应输入所述待估计IQ调制通信系统的I路和Q路，经混频和合路处理后，输出测量信号。
在步骤103中，通过待估计IQ调制通信系统将数模转换后的多正弦信号的I路和Q路波形，进行混频和合路处理。
在步骤103中，进一步包含步骤103A～步骤103B：
步骤103A，将所述多正弦信号的I路时域波形数模数转换后输入所述待估计IQ调制通信系统的I路，与待估计IQ调制通信系统的I路本振信号混频，输出I路混频信号。
步骤103B，将所述多正弦信号的Q路时域波形数模数转换后输入所述待估计IQ调制通信系统的Q路，与待估计IQ调制通信系统的Q路本振信号混频，输出Q路混频信号。
步骤103C，将所述I路混频信号与Q路混频信号相加，得到所述测量信号。
在步骤103A和103B中，所述Q路本振信号与I路本振信号频率相同，相位相差90度，为正交信号。
步骤104、对所述测量信号进行采样、IQ分离、时频转换和信号截取重构后，计算得到所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值。
步骤104进一步包含以下步骤104A～104C：
步骤104A，对所述测量信号进行采样和IQ分离，得到I路测量信号和Q路测量信号：
yIm＝(yIm1,yIm2,……,yImN) (13)
Figure BDA0002835217600000101
yQm＝(yQm1,yQm2,……,yQmN) (15)
Figure BDA0002835217600000102
其中，yIm、yQm分别所述I路测量信号和Q路测量信号，
Figure BDA0002835217600000103
为所述I路测量信号的第a分量，
Figure BDA0002835217600000104
为所述Q路测量信号的第a分量，ym为所述测量信号的采样信号，fc为所述待估计IQ调制通信系统的本振频率，ta为所述测量信号的采样间隔，a为所述测量信号的采样序号，a＝1,2,3,……,N，ts为所述多正弦信号的采样间隔，n为所述多正弦信号的最大采样计数，N为所述测量信号的最大采样计数，N＝n×ts/ta。
在步骤104A中，为后续进行信号重构，需满足N＝n×ts/ta，即N＝n×Fs/fs，Fs为所述测量信号的采样率，fs为所述多正弦信号的采样率。
步骤104B，分别对所述I路测量信号和Q路测量信号进行时频转换和信号截取重构，得到I路重构信号和Q路重构信号：
Figure BDA0002835217600000105
Figure BDA0002835217600000106
Figure BDA0002835217600000107
Figure BDA0002835217600000108
其中，
Figure BDA0002835217600000109
分别为所述I路重构信号和Q路重构信号，YIm、YQm分别为I路测量信号和Q路测量信号的频域信号，[·]为取整运算。
在步骤104B中，YIm是yIm经傅里叶变换后得到的频域信号，YQm是yQm经傅里叶变换后得到的频域信号。
需要说明的是，本发明实施例取整运算可以是向下取整或向上取整或四舍五入取整，这里不做特别限定。
步骤104C，计算所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值：
HIQ＝[HI,HQ] (21)
Figure BDA0002835217600000111
Figure BDA0002835217600000112
其中，HIQ为所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值，HI、HQ分别为待估计IQ调制通信系统信道状态信息I路估计值和Q路估计值。
在步骤104C中，待估计IQ调制通信系统信道状态信息I路估计值为所述I路重构信号与所述I路测量信号的频域信号，这两个向量对应数值相除，例如，HI＝(HI1,HI2,HI3,…,HIn)，其中，
Figure BDA0002835217600000113
……，以此类推，其中
Figure BDA0002835217600000114
是
Figure BDA0002835217600000115
向量的第一个数，YIm(1)是YIm向量的第一个数，……。
在步骤104C中，待估计IQ调制通信系统信道状态信息Q路估计值为所述Q路重构信号与所述Q路测量信号的频域信号，这两个向量对应数值相除，例如，HQ＝(HQ1,HQ2,HQ3,…,HQn)，其中，
Figure BDA0002835217600000116
Figure BDA0002835217600000117
……，以此类推，其中
Figure BDA0002835217600000118
是
Figure BDA0002835217600000119
向量的第一个数，YQm(1)是YQm向量的第一个数，……。
本发明实施例提供了一种用于IQ调制通信系统信道状态信息估计的方法，可高效的对IQ调制通信系统的信道状态信息进行估计，为IQ调制的高速宽带通信中信号接收均衡等技术提供重要支撑。
图2为一种包含去噪的IQ调制通信系统信道状态信息估计方法流程实施例，对测量信号重复采样以减少噪声的干扰，作为本发明实施例，一种IQ调制通信系统信道状态信息估计方法，具体包含以下步骤：
步骤101、根据待估计IQ调制通信系统的带宽和信道状态信息频率间隔，确定多正弦信号的I路和Q路频率分量。
步骤102、根据多正弦信号的I路和Q路频率分量，和预设的多正弦信号的I路和Q路幅度分量，I路和Q路相位分量，对应确定所述多正弦信号I路时域波形和Q路时域波形。
步骤103、将所述多正弦信号的I路和Q路时域波形数模转换后对应输入所述待估计IQ调制通信系统的I路和Q路，经混频和合路处理后，输出测量信号。
上述步骤101～步骤103在本发明第一实施例中已详细说明，这里不重复撰写。
步骤105、对所述测量信号进行重复采样，对重复采样得到的波形取均值后再进行IQ分离、时频转换和信号截取重构后，计算得到所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值。
在步骤105中，对所述测量信号进行重复采样后进行波形平均，可以减小采样噪声对波形的影响，修正采样噪声对测量结果的影响，对获得平均后的波形进行IQ分离、时频转换和信号截取重构，计算所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值。
在步骤105中，对获得平均后的波形进行IQ分离、时频转换和信号截取重构，计算所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值的方法与步骤104中相同，这里不重复撰写。
图3为本发明装置实施例，可使用本发明第一和或第二实施例中的方法，作为本发明实施例，一种IQ调制通信系统信道状态信息估计装置，包含：待估计IQ调制通信系统1，数模转换模块2，采样模块3，计算模块4，时钟模块5。
所述计算模块，用于，根据待估计IQ调制通信系统的带宽和信道状态信息频率间隔，确定多正弦信号的I路和Q路频率分量；根据多正弦信号的I路和Q路频率分量，预设的多正弦信号的I路和Q路幅度分量，I路和Q路相位分量，对应确定所述多正弦信号I路时域波形和Q路时域波形。
所述数模转换模块，用于接收所述I路时域波形和Q路时域波形，数模转换后输出I路和Q路模拟信号给所述待估计IQ调制通信系统。
所述待估计IQ调制通信系统，用于接收所述I路和Q路模拟信号，经混频和合路处理后，输出测量信号。
所述计算模块，还用于，对所述测量信号进行采样、IQ分离、时频转换和信号截取重构后，计算得到所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值。
所述时钟模块，用于给所述待估计IQ调制通信系统，数模转换模块，采样模块提供相参时钟信号。
在本发明实施例中，所述计算机还用于计算测量信号多次采样的平均值，在进行IQ分离、时频转换和信号截取重构后，计算得到所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值。
在本发明实施例中，所述时钟模块用于给所述待估计IQ调制通信系统，数模转换模块，采样模块提供相参时钟信号，保证系统同步。
图4为本发明另一装置实施例，提供了IQ调制通信系统信道状态信息估计的各具体部件，作为本发明实施例，一种IQ调制通信系统信道状态信息估计装置，包含：待估计IQ调制通信系统1，任意波形发生器12，高速示波器13，计算机14，时钟模块5。
所述计算模块，用于，根据待估计IQ调制通信系统的带宽和信道状态信息频率间隔，确定多正弦信号的I路和Q路频率分量；根据多正弦信号的I路和Q路频率分量，预设的多正弦信号的I路和Q路幅度分量，I路和Q路相位分量，对应确定所述多正弦信号I路时域波形和Q路时域波形；所述数模转换模块，用于接收所述I路时域波形和Q路时域波形，数模转换后输出I路和Q路模拟信号给所述待估计IQ调制通信系统；所述待估计IQ调制通信系统，用于接收所述I路和Q路模拟信号，经混频和合路处理后，输出测量信号；所述计算模块，还用于，对所述测量信号进行采样、IQ分离、时频转换和信号截取重构后，计算得到所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值；所述时钟模块，用于给所述待估计IQ调制通信系统，数模转换模块，采样模块提供相参时钟信号。
在本发明实施例中，数模转换模块为任意波形发生器，采样模块为高速示波器，计算模块为计算机。
使用时，所述任意波形发生器，将计算机上传的多正弦信号I路和Q路时域波形转化为模拟的多正弦信号I路和Q路时域波形输出；所述待估计IQ调制通信系统，接收任意波形发生器输出的模拟的多正弦信号I路和Q路时域波形，对I路和Q路信号分别乘以相位相差90°的本地载波信号(即I路本振信号和Q路本振信号)，并将两路信号合路后输出；所述时钟模块，提供参考时钟，为任意波形发生器、待估计IQ调制通信系统和高速示波器提供参考时钟信号，保证系统同步；所述高速示波器，对待估计IQ调制通信系统输出的信号进行测量，为IQ调制通信系统信道状态信息估计算法提供数据。
所述计算机采集高速示波器测得数据(即所述测量信号的采样信号)，进行平均去噪处理，获得波形更为准确的测量结果；对测量信号的IQ时域信号进行傅立叶变化，得到IQ时域信号的频域信息，对IQ时域信号的频域信息进行截取重构，完成信号重采样。
所述计算机还由信号生成算法生成多正弦信号的I路与Q路时域波形，根据生成的多正弦信号的I路与Q路时域波形对应的频域信息与截取重构后的IQ频域信息，可以得到IQ调制通信系统信道状态信息的估计值。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理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权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种IQ调制通信系统信道状态信息估计方法，其特征在于，包含以下步骤：
根据待估计IQ调制通信系统的带宽和信道状态信息频率间隔，确定多正弦信号的I路和Q路频率分量：
Fodd＝(f0，3f0，5f0，…，k×f0)
Feven＝(2f0，4f0，6f0，…，l×f0)
其中，Fodd为所述多正弦信号的I路频率分量，Feven为所述多正弦信号的Q路频率分量，k为第一系数，k≤B/f0且k为奇数，l为第二系数，l≤B/f0且l为偶数，B、f0分别为所述待估计IQ调制通信系统的带宽和信道状态信息频率间隔；
根据多正弦信号的I路和Q路频率分量，和预设的多正弦信号的I路和Q路幅度分量，I路和Q路相位分量，对应确定所述多正弦信号I路时域波形和Q路时域波形；
将所述多正弦信号的I路和Q路时域波形数模转换后对应输入所述待估计IQ调制通信系统的I路和Q路，经混频和合路处理后，输出测量信号；
对所述测量信号进行采样、IQ分离、时频转换和信号截取重构后，计算得到所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值。
2.如权利要求1所述的IQ调制通信系统信道状态信息估计方法，其特征在于，所述方法还包含：
对所述测量信号进行重复采样，对重复采样得到的波形取均值后再进行IQ分离、时频转换和信号截取重构后，计算得到所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值。
3.如权利要求1或2所述的IQ调制通信系统信道状态信息估计方法，其特征在于，所述多正弦信号的I路时域波形和Q路时域波形为：
XI＝(wI1,wI2,wI3,……，wIn)
Figure FDA0003731027180000021
Figure FDA0003731027180000022
MI＝(MI1,MI3,MI5,……,MIk)
PI＝(PI1,PI3,PI5,……,PIk)
XQ＝(wQ1,wQ2,wQ3,……，wQn)
Figure FDA0003731027180000023
Figure FDA0003731027180000024
MQ＝(MQ2,MQ4,MQ6,……,MQl)
PQ＝(PQ2,PQ4,PQ6,……,PQl)
其中，XI、XQ分别为所述多正弦信号的I路时域波形和Q路时域波形，wIi、
Figure FDA0003731027180000025
分别为所述多正弦信号的I路时域波形和Q路时域波形在第ti采样时刻的采样值，MI、MQ分别为所述预设的多正弦信号的I路和Q路幅度分量，
Figure FDA0003731027180000026
为所述多正弦信号的I路幅度分量的第ji分量，
Figure FDA0003731027180000027
为所述多正弦信号的Q路幅度分量的第jq分量，PI、PQ分别为所述预设的多正弦信号的I路和Q路相位分量，
Figure FDA0003731027180000031
为所述多正弦信号的I路相位分量的第ji分量，
Figure FDA0003731027180000032
为所述多正弦信号的Q路相位分量的第jq分量，ji为奇次谐波序号，jq为偶次谐波序号，
Figure FDA0003731027180000033
为所述多正弦信号的I路频率分量的第ji分量，
Figure FDA0003731027180000034
Figure FDA0003731027180000035
为所述多正弦信号的Q路频率分量第jq分量，
Figure FDA0003731027180000036
ti为所述多正弦信号的采样时刻，ti＝i×ts，ts为所述多正弦信号的采样间隔，i为所述多正弦信号的采样序号，i＝1,2,3,……，n，n为所述多正弦信号的最大采样计数。
4.如权利要求1或2所述的IQ调制通信系统信道状态信息估计方法，其特征在于，所述对所述测量信号进行采样、IQ分离、时频转换和信号截取重构后，计算得到所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值的步骤，进一步包含：
对所述测量信号进行采样和IQ分离，得到I路测量信号和Q路测量信号：
Figure FDA0003731027180000037
Figure FDA0003731027180000038
Figure FDA0003731027180000039
Figure FDA00037310271800000310
a＝1,2,3,……,N
其中，yIm、yQm分别所述I路测量信号和Q路测量信号，
Figure FDA00037310271800000311
为所述I路测量信号的第a分量，
Figure FDA00037310271800000312
为所述Q路测量信号的第a分量，ym为所述测量信号的采样信号，fc为所述待估计IQ调制通信系统的本振频率，ta为所述测量信号的采样间隔，a为所述测量信号的采样序号，ts为所述多正弦信号的采样间隔，n为所述多正弦信号的最大采样计数，N为所述测量信号的最大采样计数，N＝n×ts/ta；
分别对所述I路测量信号和Q路测量信号进行时频转换和信号截取重构，得到I路重构信号和Q路重构信号：
Figure FDA0003731027180000041
Figure FDA0003731027180000042
Figure FDA0003731027180000043
Figure FDA0003731027180000044
其中，
Figure FDA0003731027180000045
分别为所述I路重构信号和Q路重构信号，YIm、YQm分别为I路测量信号和Q路测量信号的频域信号，[·]为取整运算；
计算所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值：
HIQ＝[HI,HQ]
Figure FDA0003731027180000046
Figure FDA0003731027180000047
其中，HIQ为所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值，HI、HQ分别为待估计IQ调制通信系统信道状态信息I路估计值和Q路估计值。
5.如权利要求1或2所述的IQ调制通信系统信道状态信息估计方法，其特征在于，所述将多正弦信号的I路和Q路时域波形数模转换后对应输入所述待估计IQ调制通信系统的I路和Q路，经混频和合路处理后，输出测量信号的步骤，进一步包含：
将所述多正弦信号的I路时域波形数模数转换后输入所述待估计IQ调制通信系统的I路，与待估计IQ调制通信系统的I路本振信号混频，输出I路混频信号；
将所述多正弦信号的Q路时域波形数模数转换后输入所述待估计IQ调制通信系统的Q路，与待估计IQ调制通信系统的Q路本振信号混频，输出Q路混频信号；
将所述I路混频信号与Q路混频信号相加，得到所述测量信号，所述Q路本振信号与I路本振信号相位相差90度。
6.如权利要求1或2所述的IQ调制通信系统信道状态信息估计方法，其特征在于，所述多正弦信号的I路和Q路幅度分量都是数值为1的向量。
7.一种IQ调制通信系统信道状态信息估计装置，使用权利要求1～6任一项所述方法，其特征在于，包含：待估计IQ调制通信系统，数模转换模块，采样模块，计算模块，时钟模块；
所述计算模块，用于，
根据待估计IQ调制通信系统的带宽和信道状态信息频率间隔，确定多正弦信号的I路和Q路频率分量；
根据多正弦信号的I路和Q路频率分量，预设的多正弦信号的I路和Q路幅度分量，I路和Q路相位分量，对应确定所述多正弦信号I路时域波形和Q路时域波形；
所述数模转换模块，用于接收所述I路时域波形和Q路时域波形，数模转换后输出I路和Q路模拟信号给所述待估计IQ调制通信系统；
所述待估计IQ调制通信系统，用于接收所述I路和Q路模拟信号，经混频和合路处理后，输出测量信号；
所述计算模块，还用于，对所述测量信号进行采样、IQ分离、时频转换和信号截取重构后，计算得到所述待估计IQ调制通信系统信道状态信息的估计值；
所述时钟模块，用于给所述待估计IQ调制通信系统，数模转换模块，采样模块提供相参时钟信号。
8.如权利要求7所述的IQ调制通信系统信道状态信息估计装置，其特征在于，所述数模转换模块为任意波形发生器，所述采样模块为高速示波器，所述计算模块为计算机。
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