CN112995072B - 信道估计方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

信道估计方法、装置、计算机设备和存储介质 Download PDF

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CN112995072B CN201911290488.5A CN201911290488A CN112995072B CN 112995072 B CN112995072 B CN 112995072B CN 201911290488 A CN201911290488 A CN 201911290488A CN 112995072 B CN112995072 B CN 112995072B
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Abstract

本申请涉及一种信道估计方法、装置、计算机设备和存储介质。该信道估计方法包括：从接收信号中提取导频接收信号；根据导频接收信号，对信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果；根据初步信道估计结果，得到信道的时域冲激响应；根据时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的去噪门限；使用去噪门限去除时域冲激响应中的噪声，得到去噪后时域冲激响应；根据去噪后时域冲激响应，得到最终的信道估计结果。采用本方法进行信道估计，结果准确性较高。

Description

信道估计方法、装置、计算机设备和存储介质
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种信道估计方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
由于具备抗干扰能力强、频谱利用率高和调制解调简单等优势，OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，正交频分复用)技术在现代通信系统中得到广泛应用。作为OFDM系统中的一项关键技术，信道估计算法的性能对于系统数据传输速率起着至关重要的作用，信道估计越准确，接收端接收信号的误码率越低，系统数据传输速率越快。为了提高数据传输速率，降低导频开销，OFDM系统通常采用梳状导频结构，在梳状导频结构下实现信道估计，传统方法是先估计出导频子载波处的信道估计值，然后利用导频子载波的信道估计值和插值算法估计数据子载波位置的信道估计值，插值算法可以为常数内插或线性内插等方法。
然而，随着无线通信应用环境的逐渐多元化，信道条件复杂多变，信道干扰日益增多，传统的信道估计方法容易导致OFDM系统的信道估计结果不准确，在一定程度上降低无线通信系统的数据传输速率。
因此，传统的信道估计方法存在信道估计结果不准确的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种准确性较高的信道估计方法、装置、计算机设备和可读存储介质。
一种信道估计方法，所述方法包括：
从接收信号中提取导频接收信号；
根据所述导频接收信号，对所述信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果；
根据所述初步信道估计结果，得到所述信道的时域冲激响应；
根据所述时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的去噪门限；
使用所述去噪门限去除所述时域冲激响应中的噪声，得到去噪后时域冲激响应；
根据所述去噪后时域冲激响应，得到最终的信道估计结果。
在其中一个实施例中，所述去噪门限包括第一去噪门限和第二去噪门限；所述根据所述时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的去噪门限，包括：
根据所述时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的冲激响应功率；
根据所述冲激响应功率，得到所述时域冲激响应的第一去噪门限；
使用所述第一去噪门限，对所述冲激响应功率中的信号功率和噪声功率进行判决，得到所述信道的信噪比；
根据所述信噪比，得到所述第二去噪门限的门限参数；
根据所述第二去噪门限的门限参数，得到所述时域冲激响应的第二去噪门限。
在其中一个实施例中，所述根据所述冲激响应功率，得到所述时域冲激响应的第一去噪门限，包括：
根据预设的解调门限，得到所述第一去噪门限的门限参数；
根据所述冲激响应功率和所述第一去噪门限的门限参数，得到所述时域冲激响应的第一去噪门限。
在其中一个实施例中，所述使用所述去噪门限去除所述时域冲激响应中的噪声，得到去噪后时域冲激响应，包括：
当所述冲激响应功率小于所述第二去噪门限时，将与所述冲激响应功率相对应的时域冲激响应设置为零。
在其中一个实施例中，所述根据所述导频接收信号，对所述信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果，包括：
获取所述导频接收信号的本地参考信号；
使用所述本地参考信号，对所述信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果。
在其中一个实施例中，所述导频接收信号位于预设的导频位置；所述根据所述初步信道估计结果，得到所述信道的时域冲激响应，包括：
根据所述导频位置，得到与所述导频位置相对应的傅里叶变换矩阵；
根据所述傅里叶变换矩阵，得到所述傅里叶变换矩阵的逆矩阵；
计算所述逆矩阵与所述初步信道估计结果的乘积，得到所述时域冲激响应。
在其中一个实施例中，所述根据所述去噪后时域冲激响应，得到最终的信道估计结果，包括：
根据预设的傅里叶变换长度，对所述去噪后时域冲激响应进行末尾补零操作，得到补零后时域冲激响应；
对所述补零后时域冲激响应进行傅里叶变换操作，得到所述最终的信道估计结果。
一种信道估计装置，所述装置包括：
提取模块，用于从接收信号中提取导频接收信号；
初步估计模块，用于根据所述导频接收信号，对所述信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果；
时域转换模块，用于根据所述初步信道估计结果，得到所述信道的时域冲激响应；
门限计算模块，用于根据所述时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的去噪门限；
去噪模块，用于使用所述去噪门限去除所述时域冲激响应中的噪声，得到去噪后时域冲激响应；
频域转换模块，用于根据所述去噪后时域冲激响应，得到最终的信道估计结果。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
从接收信号中提取导频接收信号；
根据所述导频接收信号，对所述信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果；
根据所述初步信道估计结果，得到所述信道的时域冲激响应；
根据所述时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的去噪门限；
使用所述去噪门限去除所述时域冲激响应中的噪声，得到去噪后时域冲激响应；
根据所述去噪后时域冲激响应，得到最终的信道估计结果。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
从接收信号中提取导频接收信号；
根据所述导频接收信号，对所述信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果；
根据所述初步信道估计结果，得到所述信道的时域冲激响应；
根据所述时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的去噪门限；
使用所述去噪门限去除所述时域冲激响应中的噪声，得到去噪后时域冲激响应；
根据所述去噪后时域冲激响应，得到最终的信道估计结果。
上述信道估计方法、装置、计算机设备和存储介质，从接收信号中提取导频接收信号，根据导频接收信号进行初步信道估计，能够快速得到一个粗略的信道估计结果，即初步信道估计结果；根据初步信道估计结果得到信道的时域冲激响应，便于去除初步信道估计结果中的时域噪声；根据时域冲激响应确定去噪门限，使用去噪门限去除时域冲激响应中的噪声，得到的去噪后时域冲激响应，由于去除了噪声影响，去噪后时域冲激响应能够准确反映信道的时域特性；根据去噪后时域冲激响应计算信道估计结果，具有较高的准确性。
附图说明
图1是一个实施例的一种信道估计方法的流程示意图；
图2是一个实施例的一种信道估计方法的应用环境图；
图3是一个实施例的一种OFDM系统的导频结构示意图；
图4是一个实施例的一种OFDM系统的子载波映射示意图；
图5是一个实施例的一种信道估计方法的时域信道冲激响应结果图；
图6是一个实施例的一种信道估计方法的信道估计结果图；
图7是一个实施例的一种信道估计装置的结构框图；
图8是一个实施例的一种计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种信道估计方法。本实施例提供的信道估计方法，可以应用于如图2所示的应用环境中。其中，无线发送设备210发送无线通信信号至无线接收设备220。无线发送设备210可以使用OFDM技术发送无线信号，可以是公用移动通讯系统中的终端设备，也可以是公用移动通讯系统中的基站。无线接收设备220具备接收OFDM信号、并进行信道估计的能力，可以是公用移动通讯系统中的终端设备，也可以是公用移动通讯系统中的基站。上述信道估计方法，以应用于图2中的无线接收设备220为例进行说明，可以包括以下步骤：
步骤S110，从接收信号中提取导频接收信号；
其中，导频接收信号是接收信号中位于预设的导频位置处的信号。
具体实现中，系统预先设置导频位置，无线发送设备210在导频位置发送导频信号，将导频信号与数据信号一起发送至无线接收设备220，无线接收设备220在接收到信号后，根据预设的导频位置提取导频信号。
例如，设计梳状导频结构的OFDM系统，CP(Cyclic Prefix，循环前缀)长度为256，FFT(Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换)/IFFT(Inverse Fast FourierTransform，快速傅里叶逆变换)长度为2048，有效载波个数为1200，导频个数为150，每隔4个数据符号插入一个导频符号，可以得到如图3所示的导频结构示意图。对于1200个有效载波中的数据，可以按照如图4所示的子载波映射方式映射到2048个载波中，得到导频位置索引为P＝[1:8:600，1449:8:2048]。无线发送设备210在上述导频位置发送150个导频信号，无线接收设备220在接收到信号后，按照导频位置索引P进行导频抽取，提取到150个导频信号，即导频接收信号。
步骤S120，根据导频接收信号，对信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果；
具体实现中，无线接收设备220预先知道导频的本地参考信号，在提取到导频接收信号后，可以使用导频接收信号和本地导频信号进行初步信道估计，得到导频位置的初步信道估计值。
实际应用中，用X表示本地导频信号，H表示实际信道条件，n表示噪声，对于无线接收设备220的接收信号，根据预设的导频位置索引P提取导频接收信号Yp，Yp可以表示为Yp＝HX+n。使用LS(Least Squares，最小二乘)算法进行初步信道估计，得到初步信道估计结果为
Figure BDA0002318940130000061
其中
Figure BDA0002318940130000062
表示初步信道估计结果与真实信道条件之间的误差。
步骤S130，根据初步信道估计结果，得到信道的时域冲激响应；
其中，时域冲激响应为时域信道冲激响应，表示时域单位冲激信号通过信道后，所得到的响应。
具体实现中，无线接收设备220可以根据导频位置计算与导频位置相对应的离散傅里叶变换矩阵，并基于MMSE(Minimum Mean Square Error，最小均方误差)准则计算相应的离散傅里叶变换逆矩阵，基于上述方法，离散傅里叶变换逆矩阵可以预先算得，在得到初步信道估计结果后，可以通过计算初步信道估计结果与离散傅里叶变换逆矩阵的乘积，快速得到信道的时域冲激响应。
实际应用中，首先计算导频位置处的离散傅里叶变换矩阵F，有
Figure BDA0002318940130000063
其中L表示OFDM CP长度，N表示FFT/IFFT个数，M表示导频个数，Pi表示第i个导频的位置索引，F是M×L的矩阵。
通过MMSE准则计算上述F矩阵的离散傅里叶变换逆矩阵
Figure BDA0002318940130000071
计算公式为
Figure BDA0002318940130000072
其中IL表示L维的单位矩阵。
根据初步信道估计结果Hp和离散傅里叶变换逆矩阵
Figure BDA0002318940130000073
可以得到时域信道冲激响应h，计算公式为
Figure BDA0002318940130000074
其中
Figure BDA0002318940130000075
是L×M的矩阵，Hp是M×1维的向量，h是L×1维的向量。
步骤S140，根据时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的去噪门限；
其中，时域冲激响应信号为时域信道冲激响应信号，表示时域单位冲激信号通过信道后，所得到的响应信号。
其中，去噪门限是对时域冲激响应信号进行去噪处理时，所采用的去噪门限，包括第一去噪门限和第二去噪门限。
具体实现中，首先根据时域冲激响应得到时域冲激响应信号的冲激响应功率，可以通过计算时域冲激响应信号幅度的平方得到冲激响应功率。从冲激响应功率中查找一个最大功率，并预先设置一个门限参数，将最大功率与门限参数相乘，可以得到第一去噪门限，其中门限参数可以根据当前波形的解调门限进行预先设置。在得到第一去噪门限后，使用第一去噪门限对冲激响应功率中的信号功率和噪声功率进行判决，根据信号功率和噪声功率计算信噪比。在信噪比与第二去噪门限的门限参数之间，存在一定的映射关系，根据映射关系，可以通过信噪比确定第二去噪门限的门限参数。在得到第二去噪门限的门限参数后，计算冲激响应功率的最大功率与第二去噪门限的门限参数的乘积，可以得到第二去噪门限。
实际应用中，根据时域冲激响应得到时域冲激响应信号的冲激响应功率，可以通过计算时域信道冲激响应h每个点对应的功率Ph来实现，有
Ph(i)＝|h(i)|2i＝0,1,…,L-1，
找出Ph中的最大值Pmax，并根据预设的门限参数α计算第一去噪门限Th1，计算公式为
Th1＝Pmax×α，
其中门限参数α可以根据当前波形的解调门限进行设置，解调门限是无线接收设备220可以实现解调的最低信噪比，当解调门限较高时，信号功率较大，噪声功率较小，此时需要较低的去噪门限，即解调门限与去噪门限Th1成反比，在设置门限参数α时，可以令α与解调门限成反比。本实施例中，α是一个固定参数，取值范围可以为[8,128]，可根据系统的应用场景进行设置。
由于α是一个粗略值，根据第一去噪门限进行去噪，准确性较低，因此还需要进一步计算第二去噪门限。第二去噪门限可以通过以下方法得到：
将Ph中小于Th1的值记为集合R，则噪声平均功率Pnoise为集合R的均值；将Ph中大于等于Th1的值记为集合Q，集合Q中总能量记为P1，则信号平均功率Psig为
Psig＝P1/L-Pnoise，
根据Pnoise和Psig可以算得SNR(Signal Noise Ratio，信噪比)为
Figure BDA0002318940130000081
在确定的SNR下，噪声功率是确定的，因此，可预先设置不同SNR对应的第二去噪门限的门限参数集合。可以根据多次仿真测试的结果来确定，将SNR分为多个区间，对每个区间的SNR进行仿真，选取一个合适的门限参数与该区间的SNR对应。例如，可将SNR为6个区间，区间1的范围为[-10dB，-5dB]，区间2的范围为[-5dB，0dB]，区间3的范围为[0dB，5dB]，区间4的范围为[5dB，10dB]，区间5的范围为[10dB，15dB]，区间6的范围为[15dB，20dB]，每个区间与指定的一个或多个门限参数相对应。门限参数可以根据系统模型，经过多次仿真统计得到，例如，当SNR＝0时，可多次仿真统计Pnoise/Pmax的分布，然后根据部分图取一个合适的值作为门限参数。
根据当前计算的SNR，在对应的门限参数集合中选择门限参数，假设选择的门限参数为β，则第二去噪门限Th2的计算公式为
Th2＝Pmax×β，
其中Pmax为上述步骤中Ph的最大值。用第二去噪门限进行去噪处理，准确性较高。
步骤S150，使用去噪门限去除时域冲激响应中的噪声，得到去噪后时域冲激响应；
具体实现中，使用准确性较高的第二去噪门限对时域冲激响应进行去噪处理，可以当时域冲激响应信号的冲激响应功率小于第二去噪门限时，令时域冲激响应为零，当冲激响应功率大于等于第二去噪门限时，时域冲激响应保持不变。
实际应用中，使用第二去噪门限对时域信道冲激响应h进行去噪处理，得到去噪后时域冲激响应
Figure BDA0002318940130000091
计算公式为
Figure BDA0002318940130000092
步骤S160，根据去噪后时域冲激响应，得到最终的信道估计结果；
具体实现中，由于得到的去噪后时域冲激响应中去除了噪声的影响，能够准确反映信道的时域特性，对去噪后时域冲激响应进行FFT变换，可以得到频域的信道估计值。
实际应用中，首先对去噪后时域冲激响应
Figure BDA0002318940130000093
末尾补零到FFT的长度N，然后对补零后的去噪后时域冲激响应进行N点的FFT操作，可以得到所有子载波的频域信道估计值，作为最终的信道估计结果。根据FFT长度N，补零后的去噪后时域冲激响应
Figure BDA0002318940130000094
可以表示为
Figure BDA0002318940130000095
对其进行FFT操作，最终的信道估计结果为
Figure BDA0002318940130000096
上述信道估计方法，从接收信号中提取导频接收信号，根据导频接收信号进行初步信道估计，能够快速得到一个粗略的信道估计结果，即初步信道估计结果；根据初步信道估计结果得到信道的时域冲激响应，便于去除初步信道估计结果中的时域噪声；根据时域冲激响应确定去噪门限，使用去噪门限去除时域冲激响应中的噪声，得到的去噪后时域冲激响应，由于去除了噪声影响，去噪后时域冲激响应能够准确反映信道的时域特性；根据去噪后时域冲激响应计算信道估计结果，具有较高的准确性。
应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
图5是一个实施例的一种信道估计方法的时域信道冲激响应结果图，其中的时域信道冲激响应曲线是信噪比为-5dB时的时域信道冲激响应。由于第一去噪门限的门限参数α是一个预设的值，不能完全和实际噪声门限相匹配，当实际的信噪比低于解调门限时，去噪门限Th1会偏小，会把部分噪声当成信号；反之，当实际的信噪比高于解调门限时，去噪门限Th1会偏大，有可能会删除一些较小的信号径，即门限值Th1偏大或偏小都会造成信道估计值误差增大。根据门限参数β可以得到第二去噪门限Th2，如图5所示，相比于Th1，使用Th2进行去噪处理，准确性较高。
图6是一个实施例的一种信道估计方法的信道估计结果图，图中对插值后的信道估计值与实际信道估计值进行比较，可以看出采用本申请的信道估计方法，插值后的信道估计值与实际信道估计值基本一致。
在一个实施例中，上述步骤S140，可以具体包括：
步骤S141，根据时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的冲激响应功率；
步骤S142，根据冲激响应功率，得到时域冲激响应的第一去噪门限；
步骤S143，使用第一去噪门限，对冲激响应功率中的信号功率和噪声功率进行判决，得到信道的信噪比；
步骤S144，根据信噪比，得到第二去噪门限的门限参数；
步骤S145，根据第二去噪门限的门限参数，得到时域冲激响应的第二去噪门限。
具体实现中，首先根据时域冲激响应得到时域冲激响应信号的冲激响应功率，可以通过计算时域冲激响应信号幅度的平方得到冲激响应功率。从冲激响应功率中查找一个最大功率，并预先设置一个门限参数，将最大功率与门限参数相乘，可以得到第一去噪门限，其中门限参数可以根据当前波形的解调门限进行预先设置。在得到第一去噪门限后，使用第一去噪门限对冲激响应功率中的信号功率和噪声功率进行判决，根据信号功率和噪声功率计算信噪比。在信噪比与第二去噪门限的门限参数之间，存在一定的映射关系，根据映射关系，可以通过信噪比确定第二去噪门限的门限参数。在得到第二去噪门限的门限参数后，计算冲激响应功率的最大功率与第二去噪门限的门限参数的乘积，可以得到第二去噪门限。由于步骤S140的处理过程在前述实施例中已有详细说明，在此不再赘述。
上述方法通过时域冲激响应计算冲激响应功率，并根据冲激响应功率得到第一去噪门限，可以粗略地得到冲激响应功率中的信号功率和噪声功率，进而根据信号功率和噪声功率确定信噪比的粗略值，根据信噪比与第二去噪门限的门限参数之间预设的映射关系，可以根据信噪比的粗略值进一步确定第二去噪门限的门限参数，进而根据门限参数得到第二去噪门限，第二去噪门限准确性较高，能够较好地去除噪声对信道的影响，进而提高信道估计的准确性。
在一个实施例中，上述步骤S142，可以具体包括：根据预设的解调门限，得到第一去噪门限的门限参数；根据冲激响应功率和第一去噪门限的门限参数，得到时域冲激响应的第一去噪门限。
其中，解调门限是无线接收设备可以实现解调的最低信噪比。
具体实现中，当解调门限较高时，信号功率较大，噪声功率较小，此时需要较低的去噪门限，即解调门限与去噪门限成反比关系，根据上述内容，可以将第一去噪门限的门限参数设置为与解调门限成反比关系。在根据解调门限确定第一去噪门限的门限参数后，将冲激响应功率的最大值与第一去噪门限的门限参数相乘，可以得到第一去噪门限。由于步骤S142的处理过程在前述实施例中已有详细说明，在此不再赘述。
上述方法根据预设的解调门限确定第一去噪门限的门限参数，并根据冲激响应功率和第一去噪门限的门限参数得到第一去噪门限，算法复杂度较低，能够快速得到一个粗略的去噪门限，便于后续根据该去噪门限得到更为精确的第二去噪门限。
在一个实施例中，上述步骤S150，可以具体包括：当冲激响应功率小于第二去噪门限时，将与冲激响应功率相对应的时域冲激响应设置为零。
具体实现中，使用准确性较高的第二去噪门限对时域冲激响应进行去噪处理，可以当时域冲激响应信号的冲激响应功率小于第二去噪门限时，令时域冲激响应为零，当冲激响应功率大于等于第二去噪门限时，时域冲激响应保持不变。
实际应用中，使用第二去噪门限对时域信道冲激响应h进行去噪处理，得到去噪后时域冲激响应
Figure BDA0002318940130000121
计算公式为
Figure BDA0002318940130000122
上述方法使用第二去噪门限对时域冲激响应进行去噪处理，由于第二去噪门限准确性较高，能够准确去除时域冲激响应中的噪声，根据得到的去噪后时域冲激响应计算信道估计结果，准确性较高。
在一个实施例中，上述步骤S120，可以具体包括：获取导频接收信号的本地参考信号；使用本地参考信号，对信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果。
其中，本地参考信号为导频接收信号的参考信号，无线接收设备预先知道。
具体实现中，无线接收设备预先知道导频的本地参考信号，在提取到导频接收信号后，可以使用导频接收信号和本地导频信号进行初步信道估计，得到导频位置的初步信道估计值。
实际应用中，用X表示本地导频信号，H表示实际信道条件，n表示噪声，对于无线接收设备220的接收信号，根据预设的导频位置索引P提取导频接收信号Yp，Yp可以表示为Yp＝HX+n。使用LS(Least Squares，最小二乘)算法进行初步信道估计，得到初步信道估计结果为
Figure BDA0002318940130000131
其中
Figure BDA0002318940130000132
表示初步信道估计结果与真实信道条件之间的误差。
上述方法使用导频接收信号和本地参考信号进行初步信道估计，初步信道估计算法简单，能够快速得到一个粗略的初步信道估计结果，便于后续根据初步信道估计结果去除噪声对信道估计的影响，提高信道估计准确性。
在一个实施例中，上述步骤S130，可以具体包括：根据导频位置，得到与导频位置相对应的傅里叶变换矩阵；根据傅里叶变换矩阵，得到傅里叶变换矩阵的逆矩阵；计算逆矩阵与初步信道估计结果的乘积，得到时域冲激响应。
具体实现中，无线接收设备可以根据导频位置得到一个离散傅里叶变换矩阵，并基于MMSE准则计算相应的离散傅里叶变换逆矩阵，基于上述方法，离散傅里叶变换逆矩阵可以预先算得，在得到初步信道估计结果后，可以通过计算初步信道估计结果与离散傅里叶变换逆矩阵的乘积，快速得到信道的时域冲激响应。由于步骤S130的处理过程在前述实施例中已有详细说明，在此不再赘述。
上述方法使用MMSE准则计算时域冲激响应，MMSE准则具有较小的估计误差，算得的时域冲激响应准确性较高。进一步地，在应用MMSE准则时离散傅里叶变换逆矩阵可以预先计算，算法复杂度较小，可以提高系统运算速度，便于实现。
在一个实施例中，上述步骤S160，可以具体包括：根据预设的傅里叶变换长度，对去噪后时域冲激响应进行末尾补零操作，得到补零后时域冲激响应；对补零后时域冲激响应进行傅里叶变换操作，得到最终的信道估计结果。
具体实现中，由于得到的去噪后时域冲激响应中去除了噪声的影响，能够准确反映信道的时域特性，对去噪后时域冲激响应进行FFT变换，可以得到频域的信道估计值。
实际应用中，首先对去噪后时域冲激响应
Figure BDA0002318940130000141
末尾补零到FFT的长度N，然后对补零后的去噪后时域冲激响应进行N点的FFT操作，可以得到所有子载波的频域信道估计值，作为最终的信道估计结果。根据FFT长度N，补零后的去噪后时域冲激响应
Figure BDA0002318940130000142
可以表示为
Figure BDA0002318940130000143
对其进行FFT操作，最终的信道估计结果为
Figure BDA0002318940130000144
上述方法对去噪后时域冲激响应进行傅里叶变换操作，由于去噪后时域冲激响应中去除了噪声的影响，得到的信道估计结果准确性较高。
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种信道估计装置700，具体包括提取模块701、初步估计模块702、时域转换模块703、门限计算模块704、去噪模块705和频域转换模块706。其中，
提取模块701，用于从接收信号中提取导频接收信号；
初步估计模块702，用于根据导频接收信号，对信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果；
时域转换模块703，用于根据初步信道估计结果，得到信道的时域冲激响应；
门限计算模块704，用于根据时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的去噪门限；
去噪模块705，用于使用去噪门限去除时域冲激响应中的噪声，得到去噪后时域冲激响应；
频域转换模块706，用于根据去噪后时域冲激响应，得到最终的信道估计结果。
在一个实施例中，去噪门限包括第一去噪门限和第二去噪门限；门限计算模块704，包括：功率计算模块，用于根据时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的冲激响应功率；第一去噪门限计算模块，用于根据冲激响应功率，得到时域冲激响应的第一去噪门限；信噪比计算模块，用于使用第一去噪门限，对冲激响应功率中的信号功率和噪声功率进行判决，得到信道的信噪比；第二去噪门限参数计算模块，用于根据信噪比，得到第二去噪门限的门限参数；第二去噪门限计算模块，用于根据第二去噪门限的门限参数，得到时域冲激响应的第二去噪门限。
在一个实施例中，第一去噪门限计算模块，包括：第一去噪门限参数计算模块，用于根据预设的解调门限，得到第一去噪门限的门限参数；第一去噪门限数值计算模块，用于根据冲激响应功率和第一去噪门限的门限参数，得到时域冲激响应的第一去噪门限。
在一个实施例中，去噪模块705，包括：时域冲激响应处理模块，用于当冲激响应功率小于第二去噪门限时，将与冲激响应功率相对应的时域冲激响应设置为零。
在一个实施例中，初步估计模块702，包括：初步信道估计获取模块，用于获取导频接收信号的本地参考信号；初步信道估计计算模块，用于使用本地参考信号，对信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果。
在一个实施例中，时域转换模块703，包括：傅里叶变换模块，用于根据导频位置，得到与导频位置相对应的傅里叶变换矩阵；傅里叶逆变换模块，用于根据傅里叶变换矩阵，得到傅里叶变换矩阵的逆矩阵；时域冲激响应计算模块，用于计算逆矩阵与初步信道估计结果的乘积，得到时域冲激响应。
在一个实施例中，频域转换模块706，包括：补零模块，用于根据预设的傅里叶变换长度，对去噪后时域冲激响应进行末尾补零操作，得到补零后时域冲激响应；频域转换计算模块，用于对补零后时域冲激响应进行傅里叶变换操作，得到最终的信道估计结果。
关于信道估计装置的具体限定可以参见上文中对于信道估计方法的限定，在此不再赘述。上述信道估计装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
上述提供的信道估计装置可用于执行上述任意实施例提供的信道估计方法，具备相应的功能和有益效果。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种空气传感器的室内定位方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
从接收信号中提取导频接收信号；
根据导频接收信号，对信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果；
根据初步信道估计结果，得到信道的时域冲激响应；
根据时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的去噪门限；
使用去噪门限去除时域冲激响应中的噪声，得到去噪后时域冲激响应；
根据去噪后时域冲激响应，得到最终的信道估计结果。
在一个实施例中，去噪门限包括第一去噪门限和第二去噪门限，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的冲激响应功率；根据冲激响应功率，得到时域冲激响应的第一去噪门限；使用第一去噪门限，对冲激响应功率中的信号功率和噪声功率进行判决，得到信道的信噪比；根据信噪比，得到第二去噪门限的门限参数；根据第二去噪门限的门限参数，得到时域冲激响应的第二去噪门限。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据预设的解调门限，得到第一去噪门限的门限参数；根据冲激响应功率和第一去噪门限的门限参数，得到时域冲激响应的第一去噪门限。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：当冲激响应功率小于第二去噪门限时，将与冲激响应功率相对应的时域冲激响应设置为零。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取导频接收信号的本地参考信号；使用本地参考信号，对信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果。
在一个实施例中，导频接收信号位于预设的导频位置，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据导频位置，得到与导频位置相对应的傅里叶变换矩阵；根据傅里叶变换矩阵，得到傅里叶变换矩阵的逆矩阵；计算逆矩阵与初步信道估计结果的乘积，得到时域冲激响应。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据预设的傅里叶变换长度，对去噪后时域冲激响应进行末尾补零操作，得到补零后时域冲激响应；对补零后时域冲激响应进行傅里叶变换操作，得到最终的信道估计结果。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
从接收信号中提取导频接收信号；
根据导频接收信号，对信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果；
根据初步信道估计结果，得到信道的时域冲激响应；
根据时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的去噪门限；
使用去噪门限去除时域冲激响应中的噪声，得到去噪后时域冲激响应；
根据去噪后时域冲激响应，得到最终的信道估计结果。
在一个实施例中，去噪门限包括第一去噪门限和第二去噪门限，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的冲激响应功率；根据冲激响应功率，得到时域冲激响应的第一去噪门限；使用第一去噪门限，对冲激响应功率中的信号功率和噪声功率进行判决，得到信道的信噪比；根据信噪比，得到第二去噪门限的门限参数；根据第二去噪门限的门限参数，得到时域冲激响应的第二去噪门限。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据预设的解调门限，得到第一去噪门限的门限参数；根据冲激响应功率和第一去噪门限的门限参数，得到时域冲激响应的第一去噪门限。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：当冲激响应功率小于第二去噪门限时，将与冲激响应功率相对应的时域冲激响应设置为零。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：获取导频接收信号的本地参考信号；使用本地参考信号，对信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果。
在一个实施例中，导频接收信号位于预设的导频位置，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据导频位置，得到与导频位置相对应的傅里叶变换矩阵；根据傅里叶变换矩阵，得到傅里叶变换矩阵的逆矩阵；计算逆矩阵与初步信道估计结果的乘积，得到时域冲激响应。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据预设的傅里叶变换长度，对去噪后时域冲激响应进行末尾补零操作，得到补零后时域冲激响应；对补零后时域冲激响应进行傅里叶变换操作，得到最终的信道估计结果。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种信道估计方法，其特征在于，包括：
从接收信号中提取导频接收信号；所述导频接收信号位于预设的导频位置；
根据所述导频接收信号，对所述信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果；
根据所述导频位置，得到与所述导频位置相对应的傅里叶变换矩阵，根据最小均方误差准则，计算所述傅里叶变换矩阵的逆矩阵，计算所述逆矩阵与所述初步信道估计结果的乘积，得到所述信道的时域冲激响应；
根据所述时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的去噪门限；所述去噪门限包括第一去噪门限和第二去噪门限；所述根据所述时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的去噪门限，包括：使用所述第一去噪门限，对冲激响应功率中的信号功率和噪声功率进行判决，得到信道的信噪比，根据所述信噪比，得到所述第二去噪门限的门限参数，计算冲激响应功率的最大功率与所述第二去噪门限的门限参数的乘积，得到所述第二去噪门限；
使用所述去噪门限去除所述时域冲激响应中的噪声，得到去噪后时域冲激响应；
根据所述去噪后时域冲激响应，得到最终的信道估计结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的去噪门限，还包括：
根据所述时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的冲激响应功率；
根据所述冲激响应功率，得到所述时域冲激响应的第一去噪门限。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述冲激响应功率，得到所述时域冲激响应的第一去噪门限，包括：
根据预设的解调门限，得到所述第一去噪门限的门限参数；
根据所述冲激响应功率和所述第一去噪门限的门限参数，得到所述时域冲激响应的第一去噪门限。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述使用所述去噪门限去除所述时域冲激响应中的噪声，得到去噪后时域冲激响应，包括：
当所述冲激响应功率小于所述第二去噪门限时，将与所述冲激响应功率相对应的时域冲激响应设置为零。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述导频接收信号，对所述信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果，包括：
获取所述导频接收信号的本地参考信号；
使用所述本地参考信号，对所述信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述使用所述本地参考信号，对所述信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果，包括：
将所述导频接收信号与所述本地参考信号之间的比值，作为所述初步信道估计结果。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述去噪后时域冲激响应，得到最终的信道估计结果，包括：
根据预设的傅里叶变换长度，对所述去噪后时域冲激响应进行末尾补零操作，得到补零后时域冲激响应；
对所述补零后时域冲激响应进行傅里叶变换操作，得到所述最终的信道估计结果。
8.一种信道估计装置，其特征在于，包括：
提取模块，用于从接收信号中提取导频接收信号；所述导频接收信号位于预设的导频位置；
初步估计模块，用于根据所述导频接收信号，对所述信道进行初步信道估计，得到初步信道估计结果；
时域转换模块，用于根据所述导频位置，得到与所述导频位置相对应的傅里叶变换矩阵，根据最小均方误差准则，计算所述傅里叶变换矩阵的逆矩阵，计算所述逆矩阵与所述初步信道估计结果的乘积，得到所述信道的时域冲激响应；
门限计算模块，用于根据所述时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的去噪门限；所述去噪门限包括第一去噪门限和第二去噪门限；所述根据所述时域冲激响应，得到时域冲激响应信号的去噪门限，包括：使用所述第一去噪门限，对冲激响应功率中的信号功率和噪声功率进行判决，得到信道的信噪比，根据所述信噪比，得到所述第二去噪门限的门限参数，计算冲激响应功率的最大功率与所述第二去噪门限的门限参数的乘积，得到所述第二去噪门限；
去噪模块，用于使用所述去噪门限去除所述时域冲激响应中的噪声，得到去噪后时域冲激响应；
频域转换模块，用于根据所述去噪后时域冲激响应，得到最终的信道估计结果。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的信道估计方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的信道估计方法的步骤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1937598A (zh) * 2005-09-19 2007-03-28 株式会社Ntt都科摩 正交频分复用系统中的信道估计方法以及信道估计器
CN101242388A (zh) * 2008-03-13 2008-08-13 上海交通大学 高速单载波频域均衡超宽带系统的信道估计方法
CN102006248A (zh) * 2010-11-26 2011-04-06 北京邮电大学 一种基于多载波的信道估计方法、装置及应用
CN104796359A (zh) * 2014-12-10 2015-07-22 无锡景芯微电子有限公司 基于ofdm调制的微功率无线通信系统的信道估计方法
CN110445733A (zh) * 2019-06-27 2019-11-12 熊军 迭代自适应信道去噪方法及迭代自适应信道去噪装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1937598A (zh) * 2005-09-19 2007-03-28 株式会社Ntt都科摩 正交频分复用系统中的信道估计方法以及信道估计器
CN101242388A (zh) * 2008-03-13 2008-08-13 上海交通大学 高速单载波频域均衡超宽带系统的信道估计方法
CN102006248A (zh) * 2010-11-26 2011-04-06 北京邮电大学 一种基于多载波的信道估计方法、装置及应用
CN104796359A (zh) * 2014-12-10 2015-07-22 无锡景芯微电子有限公司 基于ofdm调制的微功率无线通信系统的信道估计方法
CN110445733A (zh) * 2019-06-27 2019-11-12 熊军 迭代自适应信道去噪方法及迭代自适应信道去噪装置

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