TW201406097A - 通道及雜訊估計方法、通道及雜訊估計裝置 - Google Patents

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Abstract

通道及雜訊估計方法，包括對接收到的信號進行通道估計得到實際通道估計值；對實際通道估計值進行濾波得到濾波通道估計值；根據濾波通道估計值計算得到有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性；根據有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性，計算得到無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性。

Description

通道及雜訊估計方法、通道及雜訊估計裝置
本發明涉及無線通信領域，特別是涉及通道及雜訊估計方法、通道及雜訊估計裝置。
在長期演進(Long Term Evolution，LTE)無線通信系統中，信噪比為衡量通信系統接收性能的一個重要指標，而信噪比受到信號功率、雜訊功率等估計值的影響，且信號功率、雜訊功率以及信號、雜訊的相關性等估計值的精確與否直接影響著通信系統中後續的解調模組對信號的解調結果。
本申請發明人在長期研發中發現，現有技術中，對於無線通信系統中信號功率以及雜訊功率的估計方法存在準確性不高、複雜度較高的問題，且沒有對不同接收天線間的信號、雜訊的相關性進行估計。
本發明主要解決的技術問題是提供一種通道及雜訊估計方法、通道及雜訊估計裝置，能夠降低信號、雜訊估計的複 雜度，提高估計量的精度。
為解決上述技術問題，本發明的一方面是：提供一種通道及雜訊估計方法，包括：對接收到的信號進行通道估計得到實際通道估計值；對實際通道估計值進行濾波得到濾波通道估計值；根據濾波通道估計值計算得到有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性；根據有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性，計算得到無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性。
其中，對接收到的信號進行通道估計得到實際通道估計值的步驟包括：對至少一第一接收天線、一第二接收天線接收到的信號分別進行通道估計得到對應的實際通道估計值、，其中，表示第一接收天線對應的實際通道估計值，表示第二接收天線對應的實際通道估計值。
其中，對實際通道估計值進行濾波得到濾波通道估計值的步驟包括：利用一第一濾波器、一第二濾波器分別對實際通道估計值、進行濾波得到對應的濾波通道估計值、、、，其中，表示經第一濾波器濾波後得到的濾波通道估計值，表示經第一濾波器濾波後得到的濾波通道估計值，表示經第二濾波器濾波後得到的濾波通道估計值，表示經第二濾波器濾波後得到的濾波通道估計值。
其中，、的值分別如下所示：
其中，表示第一接收天線的理想通道估計值，v 1表示第一接收天線的雜訊值，表示第二接收天線的理想通道估計值，v 2表示第二接收天線的雜訊值。
、、、的計算公式分別如下所示：
w表示第一濾波器的係數行向量，k表示頻域上第k個子載波，u表示第二濾波器的係數行向量。第一濾波器和第二濾波器線性無關。
根據濾波通道估計值計算得到有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性的步驟包括：分別根據、、、計算得到第一接收天線、第二接收天線對應的有偏的雜訊功率值、，有偏的信號功率值、，和之間的有偏的雜訊相關性，以及和之間的有偏的信號相關性，、、、、、的計算公式分別如下所示：
表示第一接收天線對應的有偏的雜訊功率值，表示第二 接收天線對應的有偏的雜訊功率值，表示第一接收天線對應的有偏的信號功率值，表示第二接收天線對應的有偏的信號功率值，表示有偏的雜訊相關性，表示有偏的信號相關性，E k (˙)表示在頻域上求平均，(˙)*表示共軛。
其中，根據有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性，計算得到無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性的步驟包括：根據(1)、(3)、(7)式可得：
根據(1)、(5)、(9)式可得：
聯立(13)、(14)式可得：
對(15)式中的矩陣求逆以及根據第一接收天線對應的有偏的雜訊功率值、第一接收天線對應的有偏的信號功率值可得：
其中，E(˙)表示求平均，(˙) H 表示共軛轉置，I表示單位矩 陣，R HH 表示、在各子載波上的相關性矩陣，表示第一接收天線對應的無偏的信號功率值，表示第一接收天線對應的無偏的雜訊功率值。
同理可求得第二接收天線對應的無偏的信號功率值以及第二接收天線對應的無偏的雜訊功率值。
根據(1)、(2)、(3)、(4)、(11)式可得：
根據(1)、(2)、(5)、(6)、(12)式可得：
聯立(17)、(18)式可得：
對(19)式中的矩陣求逆以及根據有偏的雜訊相關性、有偏的信號相關性可得：
其中，β 12表示和之間的無偏的信號相關性，γ 12表示和之間的無偏的雜訊相關性。
其中，在根據有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性，計算得到無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的 信號相關性的步驟之後還包括：對無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性進行頻域平滑；對頻域平滑後的無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性在時域進行濾波；對濾波後的無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性進行解調。
為解決上述技術問題，本發明的另一方面是：提供一種通道及雜訊估計裝置，包括：通道估計模組，用於對接收到的信號進行通道估計得到實際通道估計值；第一濾波模組、第二濾波模組，用於分別對實際通道估計值進行濾波得到濾波通道估計值；第一計算模組，用於根據濾波通道估計值計算得到有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性；第二計算模組，用於根據有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性，計算得到無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性。
其中，通道估計模組具體用於對至少一第一接收天線、一第二接收天線接收到的信號分別進行通道估計得到對應的實際通道估計值、，其中，表示第一接收天線對應的實際通道估計值，表示第二接收天線對應的實際通道估計值。
其中，第一濾波模組、第二濾波模組分別具體用於對實際通道估計值、進行濾波得到對應的濾波通道估計值 、、、，其中，表示經第一濾波模組濾波後得到的濾波通道估計值，表示經第一濾波模組濾波後得到的濾波通道估計值，表示經第二濾波模組濾波後得到的濾波通道估計值，表示經第二濾波模組濾波後得到的濾波通道估計值；其中，第一濾波模組和第二濾波模組線性無關。
其中，、的值分別如下所示：
表示第一接收天線的理想通道估計值，v 1表示第一接收天線的雜訊值，表示第二接收天線的理想通道估計值，v 2表示第二接收天線的雜訊值。
、、、的計算公式分別如下所示：
w表示第一濾波模組的係數行向量，k表示頻域上第k個子載波，u表示第二濾波模組的係數行向量。
第一計算模組具體用於分別根據、、、計算得到第一接收天線、第二接收天線對應的有偏的雜訊功率值、，有偏的信號功率值、，和之間的有偏的雜訊相關性，以及和之間的有偏的信號相關性，、、、、、的計算公式分別如下所示：
表示第一接收天線對應的有偏的雜訊功率值，表示第二接收天線對應的有偏的雜訊功率值，表示第一接收天線對應的有偏的信號功率值，表示第二接收天線對應的有偏的信號功率值，表示有偏的雜訊相關性，表示有偏的信號相關性，E k (˙)表示在頻域上求平均，(˙)*表示共軛。
第二計算模組具體用於根據(1)、(3)、(7)式而得到：
第二計算模組具體用於根據(1)、(5)、(9)式而得到：
第二計算模組具體用於聯立(13)、(14)式而得到：
第二計算模組具體用於對(15)式中的矩陣求逆以及根據第一接收天線對應的有偏的雜訊功率值、第一接收天線對應的有偏的信號功率值而得到：
E(˙)表示求平均，(˙) H 表示共軛轉置，I表示單位矩陣，R HH 表示、在各子載波上的相關性矩陣，表示第一接收天線對應的無偏的信號功率值，表示第一接收天線對應的無偏的雜訊功率值。
第二計算模組具體用於同理求得第二接收天線對應的無偏的信號功率值以及第二接收天線對應的無偏的雜訊功率值。
第二計算模組具體用於根據(1)、(2)、(3)、(4)、(11)式而得到：
第二計算模組具體用於根據(1)、(2)、(5)、(6)、(12)式而得到：
第二計算模組具體用於聯立(17)、(18)式而得到：
第二計算模組具體用於對(19)式中的矩陣求逆以及根據有偏的雜訊相關性、有偏的信號相關性而得到：
其中，β 12表示和之間的無偏的信號相關性，γ 12表示和之間的無偏的雜訊相關性。
其中，通道及雜訊估計裝置還包括：頻域平滑模組，用於對無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性進行頻域平滑；時域濾波模組，用於對頻域平滑後的無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性在時域進行濾波；解調模組，用於對濾波後的無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性進行解調。
本發明的有益效果是：區別于現有技術的情況，本發明通過對接收到的信號進行通道估計得到實際通道估計值，對實際通道估計值進行濾波得到濾波通道估計值，進而根據濾波通道估計值計算得到有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性；進一步根據得到的有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性，計算得到無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性，能夠降低信號、雜訊估計的複雜度，提高估計量的精度。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
S101~S104、S201~S207‧‧‧步驟
301‧‧‧通道估計模組
302a‧‧‧第一濾波模組
302b‧‧‧第二濾波模組
303‧‧‧第一計算模組
304‧‧‧第二計算模組
305‧‧‧頻域平滑模組
306‧‧‧時域濾波模組
307‧‧‧解調模組
第1圖是本發明通道及雜訊估計方法第一實施方式的流程圖；第2圖是本發明通道及雜訊估計方法第二實施方式的流程圖；第3圖是本發明通道及雜訊估計方法第二實施方式中利用雜訊矩陣進行解調與僅利用雜訊矩陣對角線上的元素進行解調的解調性能對比圖；以及第4圖是本發明通道及雜訊估計裝置一實施方式的原理框圖。
下面將結合本發明實施方式中的附圖，對本發明實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式僅僅是本發明一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基於本發明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，均屬於本發明保護的範圍。
請參閱圖1，本發明通道及雜訊估計方法第一實施方式包括：
步驟S101：對接收到的信號進行通道估計得到實際通道估計值；對接收到的信號進行通道估計得到實際通道估計值，具體包括： 通道估計裝置對至少一第一接收天線、一第二接收天線接收到的信號分別進行通道估計得到對應的實際通道估計值、，其中、的值分別如下所示：
其中，表示第一接收天線對應的實際通道估計值，表示第一接收天線的理想通道估計值，v 1表示第一接收天線的雜訊值，表示第二接收天線對應的實際通道估計值，表示第二接收天線的理想通道估計值，v 2表示第二接收天線的雜訊值。其中，發射天線通過通道發射信號，第一接收天線、第二接收天線接收經過通道傳送的信號。通道估計為從接收信號中將假定的某個通道模型的模型參數估計出來的過程，是通道對輸入信號影響的一種數學表示。在本實施方式中，對第一接收天線、第二接收天線接收到的信號進行通道估計採用的方法為最小二乘(Least Square，LS)通道估計演算法：利用接收到的信號中的參考信號除以發射的參考信號而得到第一接收天線、第二接收天線對應的實際通道估計值、。在其他實施方式中，也可以設置更多接收天線，並且也可採用其他通道估計演算法，此作不作過多限制。
步驟S102：對實際通道估計值進行濾波得到濾波通道估計值；對第一接收天線、第二接收天線對應的實際通道估 計值、進行濾波得到濾波通道估計值，具體包括：利用一第一濾波器、一第二濾波器分別對第一接收天線、第二接收天線對應的實際通道估計值、進行濾波得到對應的濾波通道估計值、、、，其中、、、的計算公式分別如下所示：
其中，表示第一接收天線對應的實際通道估計值經第一濾波器濾波後得到的濾波通道估計值，表示第二接收天線對應的實際通道估計值經第一濾波器濾波後得到的濾波通道估計值，w表示第一濾波器的係數行向量，k表示頻域上第k個子載波，表示第一接收天線對應的實際通道估計值經第二濾波器濾波後得到的濾波通道估計值，表示第二接收天線對應的實際通道估計值經第二濾波器濾波後得到的濾波通道估計值，u表示第二濾波器的係數行向量。濾波器是一種對信號有處理作用的器件或電路，能得到一個特定頻率或消除一個特定頻率。上述第一濾波器和第二濾波器線性無關。第一濾波器可選取為插值濾波器，第二濾波器相應選取為與第一濾波器線性無關的插值濾波器，第二濾波器的係數行向量u為(e-w)，其中e表示基向量[0,…,0,1,0,…,0]。
步驟S103：根據濾波通道估計值計算得到有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性、有偏的信號 相關性；根據步驟S102計算得到的濾波通道估計值、、、進一步計算得到有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性，具體包括：分別根據、、、計算得到第一接收天線、第二接收天線對應的有偏的雜訊功率值、，有偏的信號功率值、，和之間的有偏的雜訊相關性，以及和之間的有偏的信號相關性。、、、、、的計算公式分別如下所示：
其中，表示第一接收天線對應的有偏的雜訊功率值，表示第二接收天線對應的有偏的雜訊功率值，表示第一接收天線對應的有偏的信號功率值，表示第二接收天線對應的有偏的信號功率值，表示和之間的有偏的雜訊相關性，表示和之間表示有偏的信號相關性，E k (˙)表示在頻域上求平均，(˙)*表示共軛。上述有偏的雜訊功率值、、有偏的信號功率值、、有偏的雜訊相關性、有偏的信號相關性等數值中的有偏表示有偏估計，有偏估計即參數的樣本估計值的期望值不等於參數的真實值，例如A'=f(x 1,x 2,...,x n )是未知參數A的一個點估計量，若E(A')≠A，則稱E(A')為A的有偏估計量。
步驟S104：根據有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性，計算得到無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性、無偏的信號相關性。
根據有偏的雜訊功率值、、有偏的信號功率值、、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性，計算得到無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性，具體包括：
1、對於第一接收天線對應的無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值計算過程如下：根據(1)、(3)、(7)式可得：
根據(1)、(5)、(9)式可得：
聯立(13)、(14)式可得：
對(15)式中的矩陣求逆以及根據第一接收天線對應的有偏的雜訊功率值、第一接收天線對應的有偏的信號功率值可得：
其中，上述各式中的E(˙)表示求平均，(˙) H 表示共軛轉置，I表示單位矩陣，R HH 表示、在各子載波上的相關性矩陣，表示第一接收天線對應的無偏的信號功率值，表示第一接收天線對應的無偏的雜訊功率值。
2、對於第二接收天線對應的無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值計算過程如下：根據(2)、(4)、(8)式可得：
根據(2)、(6)、(10)式可得：
聯立(17)、(18)式可得：
對(19)式中的矩陣求逆以及根據第二接收天線對應的有偏的雜訊功率值、第二接收天線對應的有偏的信號功率值可得：
其中，上述各式中的E(˙)表示求平均，(˙) H 表示共 軛轉置，I表示單位矩陣，R HH 表示、在各子載波上的相關性矩陣，表示第二接收天線對應的無偏的信號功率值，表示第二接收天線對應的無偏的雜訊功率值。
3、對於無偏的信號相關性β 12、無偏的雜訊相關性γ 12計算過程如下：根據(1)、(2)、(3)、(4)、(11)式可得：
根據(1)、(2)、(5)、(6)、(12)式可得：
聯立(21)、(22)式可得：
對(23)式中的矩陣求逆以及根據有偏的雜訊相關性、有偏的信號相關性可得：
其中，β 12表示和之間的無偏的信號相關性，γ 12表示和之間的無偏的雜訊相關性。上述無偏的雜訊功率值、、無偏的信號功率值、、無偏的雜訊相關性γ 12、無偏的信號相關性β 12等數值中的無偏表示無偏估計，無偏估計即 參數的樣本估計值的期望值等於參數的真實值，例如B'=g(x 1,x 2,...,x n )是未知參數B的一個點估計量，若E(B')=B，則稱E(B')為B的無偏估計量。
由上述(16)、(20)、(24)式可分別計算得到第一接收天線對應的無偏的信號功率值、無偏的雜訊功率值，第二接收天線對應的無偏的信號功率值、無偏的雜訊功率值，和之間的無偏的信號相關性β 12以及和之間的無偏的雜訊相關性γ 12。可以看出，對於上述各無偏估計量的計算均利用到相同的一個二階矩陣的逆矩陣，只需計算一次上述逆矩陣的值即可應用於無偏信號功率值等多個無偏估計量的計算，計算複雜度簡單。
可以理解，本發明通道及雜訊估計方法第一實施方式通過對接收到的信號進行通道估計得到實際通道估計值，對實際通道估計值進行濾波得到濾波通道估計值，進而根據濾波通道估計值計算得到有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性；進一步根據得到的有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性、有偏的信號相關性以及一個二階矩陣的逆矩陣計算得到無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性，能夠降低信號、雜訊估計的複雜度，提高估計量的精度。
請參閱圖2，本發明通道及雜訊估計方法第二實施 方式包括：
步驟S201：對接收到的信號進行通道估計得到實際通道估計值；分別對第一接收天線、第二接收天線接收到的信號進行通道估計得到對應的實際通道估計值、。
步驟S202：對實際通道估計值進行濾波得到濾波通道估計值；利用第一濾波器、第二濾波器分別對第一接收天線、第二接收天線對應的實際通道估計值、進行濾波得到對應的濾波通道估計值、、、。其中，表示第一接收天線對應的實際通道估計值經第一濾波器濾波後得到的濾波通道估計值，表示第二接收天線對應的實際通道估計值經第一濾波器濾波後得到的濾波通道估計值，表示第一接收天線對應的實際通道估計值經第二濾波器濾波後得到的濾波通道估計值，表示第二接收天線對應的實際通道估計值經第二濾波器濾波後得到的濾波通道估計值。
步驟S203：根據濾波通道估計值計算得到有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性、有偏的信號相關性；根據步驟S202計算得到的濾波通道估計值、、、進一步計算得到第一接收天線、第二接收天線對應的有偏的雜訊功率值、、有偏的信號功率值、、 和之間的有偏的雜訊相關性、和之間的有偏的信號相關性。
步驟S204：根據有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性，計算得到無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性、無偏的信號相關性；根據有偏的雜訊功率值、、有偏的信號功率值、、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性，計算得到無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性，其中無偏的雜訊功率值等各無偏估計值的計算結果如下式所示：
其中，表示第一接收天線對應的無偏的信號功率值，表示第一接收天線對應的無偏的雜訊功率值；表示第二接收天線對應的無偏的信號功率值，表示第二接收天線對應的無偏的雜訊功率值；β 12表示和之間的無偏的信號相關性，γ 12表示和之間的無偏的雜訊相關性。
步驟S205：進行頻域平滑；使用滑動平均濾波器對無偏的雜訊功率值、、無偏的信號功率值、、無偏的雜訊相關性γ 12以及無偏的信號 相關性β 12進行頻域平滑，對無偏的雜訊功率值等輸入資訊做平均。
步驟S206：在時域進行濾波；進一步使用無限脈衝回應數位(Infinite Impulse Response，IIR)濾波器對進行頻域平滑後的無偏的雜訊功率值、、無偏的信號功率值、、無偏的雜訊相關性γ 12以及無偏的信號相關性β 12在時域進行濾波，將信號中特定波段頻率濾除，使估計量更加精確。
步驟S207：對濾波後的無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性進行解調。
解調器或解調電路對進行頻域平滑以及濾波後的無偏的雜訊功率值、、無偏的信號功率值、、無偏的雜訊相關性γ 12以及無偏的信號相關性β 12進行解調，即從接收到的已調製信號中恢復原始傳送的信號，得到較好的解調信號結果。無偏的信號功率值等無偏估計量還可應用於LTE系統的鏈路自適應模組。
請參閱圖3，圖3為利用無偏的雜訊相關性γ 12、無偏的雜訊功率、構造的雜訊矩陣進行解調(IRC)與僅利用雜訊矩陣對角線上的元素進行解調(NO-IRC)的解調性能對比圖。從圖3中可以看出，在相同信噪比(SNR) 的情況下，利用本實施方式計算得到的無偏的雜訊相關性、無偏的雜訊功率而構造的雜訊矩陣進行IRC解調其對應的誤塊率(BLER)低於僅利用雜訊矩陣對角線上的元素進行MRC解調其對應的誤塊率，利用無偏的雜訊相關性、無偏的雜訊功率構造的雜訊矩陣進行解調可以得到更好的解調結果。
可以理解，本發明通道及雜訊估計方法第二實施方式通過對接收到的信號進行通道估計得到實際通道估計值，對實際通道估計值進行濾波得到濾波通道估計值，進而根據濾波通道估計值計算得到有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性；進一步根據得到的有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性、有偏的信號相關性以及一個二階矩陣的逆矩陣計算得到無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性，對上述無偏的雜訊功率值等無偏估計量進行頻域平滑、濾波，最後進行解調，能夠降低信號、雜訊估計的複雜度，提高估計量的精度，從而得到更好的解調結果。
請參閱圖4，本發明通道及雜訊估計裝置一實施方式包括：通道估計模組301，用於對接收到的信號進行通道估計得到實際通道估計值。其中，通道估計模組301具體用於對至少一第一接收天線、一第二接收天線接收到的信號分別進行通道估計得到對應的實際通道估計值、，、的值分別如 下所示：
其中，表示第一接收天線對應的實際通道估計值，表示第一接收天線的理想通道估計值，v 1表示第一接收天線的雜訊值，表示第二接收天線對應的實際通道估計值，表示第二接收天線的理想通道估計值，v 2表示第二接收天線的雜訊值。在其他實施方式中，也可以設置更多接收天線，此處不作過多限制。
第一濾波模組302a、第二濾波模組302b，用於分別對實際通道估計值進行濾波得到濾波通道估計值。其中，第一濾波模組302a、第二濾波模組302b分別具體用於對通道估計模組301得到的實際通道估計值、進行濾波得到對應的濾波通道估計值、、、，、、、的計算公式分別如下所示：
其中，表示經第一濾波模組302a濾波後得到的濾波通道估計值，表示經第一濾波模組302a濾波後得到的濾波通道估計值，w表示第一濾波模組302a的係數行向量，k表示頻域上第k個子載波，表示經第二濾波模組302b濾波後得到的濾波通道估計值，表示經第二濾波模組302b 濾波後得到的濾波通道估計值，u表示第二濾波模組302b的係數行向量；其中，第一濾波模組302a和第二濾波模組302b線性無關。第一濾波模組302a可選取為插值濾波器，第二濾波模組302b相應選取為與第一濾波模組302a線性無關的插值濾波器。
第一計算模組303，用於根據第一濾波模組302a、第二濾波模組302b得到的濾波通道估計值計算得到有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性。其中，第一計算模組303具體用於分別根據、、、計算得到第一接收天線、第二接收天線對應的有偏的雜訊功率值、，有偏的信號功率值、，和之間的有偏的雜訊相關性，和之間的有偏的信號相關性。其中、、、、、的計算公式分別如下所示：
其中，表示第一接收天線對應的有偏的雜訊功率值，表示第二接收天線對應的有偏的雜訊功率值，表示第一接收天線對應的有偏的信號功率值，表示第二接收天線對應的有偏的信號功率值，表示有偏的雜訊相關性，表示有偏的信號相關性，E k (˙)表示在頻域上求平均，(˙)*表示共軛。
第二計算模組304，用於根據第一計算模組303得到的有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性 以及有偏的信號相關性進一步計算得到無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性。其中，第二計算模組304具體用於根據(1)、(3)、(7)式而得到：
第二計算模組304具體用於根據(1)、(5)、(9)式而得到：
第二計算模組304具體用於聯立(13)、(14)式而得到：
第二計算模組304具體用於對(15)式中的矩陣求逆以及根據第一接收天線對應的有偏的雜訊功率值、第一接收天線對應的有偏的信號功率值而得到：
其中，E(˙)表示求平均，(˙) H 表示共軛轉置，I表示單位矩陣，R HH 表示、在各子載波上的相關性矩陣，表示第一接收天線對應的無偏的信號功率值，表示第一接收天線對應的無偏的雜訊功率值。
第二計算模組304具體用於同理可求得第二接收天線對應的無偏的信號功率值以及第二接收天線對應的無偏的雜訊功率值。
第二計算模組304對於無偏的信號相關性β 12、無偏的雜訊相關性γ 12的求解過程如下所示：第二計算模組304具體用於根據(1)、(2)、(3)、(4)、(11)式而得到：
第二計算模組304具體用於根據(1)、(2)、(5)、(6)、(12)式而得到：
第二計算模組304具體用於聯立上述(17)、(18)式而得到：
第二計算模組304具體用於對(19)式中的矩陣求逆以及根據有偏的雜訊相關性、有偏的信號相關性而得到：
其中，β 12表示和之間的無偏的信號相關性，γ 12表示和之間的無偏的雜訊相關性。在其他實施方式中，第一計算模組303和第二計算模組304也可集成於一個模組當中，此處不作過多限制。
此外，通道及雜訊估計裝置還包括：頻域平滑模組305，用於對第二計算模組304得到的無偏的雜訊功率值、、無偏的信號功率值、、無偏的雜訊相關性γ 12以及無偏的信號相關性β 12進行頻域平滑。頻域平滑模組305可為滑動平均濾波器。
時域濾波模組306，用於對在頻域平滑模組305進行頻域平滑後的無偏的雜訊功率值、、無偏的信號功率值、、無偏的雜訊相關性γ 12以及無偏的信號相關性β 12在時域進行濾波。時域濾波模組306可為無限脈衝回應數位(Infinite Impulse Response，IIR)濾波器。
解調模組307，用於對在時域濾波模組306進行濾波後的無偏的雜訊功率值、、無偏的信號功率值、、無偏的雜訊相關性γ 12以及無偏的信號相關性β 12進行解調，恢復原始傳送的信號。解調模組307可為解調器或解調電路。
可以理解，本發明通道及雜訊估計裝置一實施方式通過通道估計模組301對接收到的信號進行通道估計得到實際通道估計值，第一濾波模組302a、第二濾波模組302b對實際通道估計值進行濾波得到濾波通道估計值，第一計算模組303進而根 據濾波通道估計值計算得到有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性；第二計算模組304進一步根據有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性、有偏的信號相關性以及一個二階矩陣的逆矩陣計算得到無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性，能夠降低信號、雜訊估計的複雜度，提高估計量的精度。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
S101~S104‧‧‧步驟

Claims (15)

  1. 一種通道及雜訊估計方法，包括：對接收到的信號進行通道估計得到實際通道估計值；對所述實際通道估計值進行濾波得到濾波通道估計值；根據所述濾波通道估計值計算得到有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性；以及根據所述有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性，計算得到無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述對接收到的信號進行通道估計得到實際通道估計值的步驟包括：對至少一第一接收天線、一第二接收天線接收到的信號分別進行通道估計得到對應的所述實際通道估計值、，其中，表示所述第一接收天線對應的實際通道估計值，表示所述第二接收天線對應的實際通道估計值。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中，所述對實際通道估計值進行濾波得到濾波通道估計值的步驟包括：利用一第一濾波器、一第二濾波器分別對所述實際通道估計值、進行濾波得到對應的濾波通道估計值、、、，其中，表示經所述第一濾波器濾波後得到的濾波通 道估計值，表示經所述第一濾波器濾波後得到的濾波通道估計值，表示經所述第二濾波器濾波後得到的濾波通道估計值，表示經所述第二濾波器濾波後得到的濾波通道估計值。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中，所述、的值分別如下所示： 表示所述第一接收天線的理想通道估計值，v 1表示所述第一接收天線的雜訊值，表示所述第二接收天線的理想通道估計值，v 2表示所述第二接收天線的雜訊值；所述、、、的計算公式分別如下所示： w表示所述第一濾波器的係數行向量，k表示頻域上第k個子載波，u表示所述第二濾波器的係數行向量。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的方法，其中，所述第一濾波器和第二濾波器線性無關。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的方法，其中，所述根據濾波 通道估計值計算得到有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性的步驟包括：分別根據、、、計算得到所述第一接收天線、第二接收天線對應的有偏的雜訊功率值、，所述有偏的信號功率值、，所述和之間的有偏的雜訊相關性，以及所述和之間的有偏的信號相關性，所述、、、、、的計算公式分別如下所示： 其中，表示所述第一接收天線對應的有偏的雜訊功率值，表示所述第二接收天線對應的有偏的雜訊功率值，表示所述第一接收天線對應的有偏的信號功率值，表示所述第二接收天線對應的有偏的信號功率值，表示所述有偏的雜訊相關性，表示所述有偏的信號相關性，E k (˙)表示在頻域上求平均，(˙)*表示共軛。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中，所述根據有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性，計算得到無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性的步驟包括： 根據所述(1)、(3)、(7)式可得： 根據所述(1)、(5)、(9)式可得： 聯立所述(13)、(14)式可得： 對所述(15)式中的矩陣求逆以及根據第一接收天線對應的有偏的雜訊功率值、第一接收天線對應的有偏的信號功率值可得： 其中，E(˙)表示求平均，(˙) H 表示共軛轉置，I表示單位矩陣，R HH 表示、在各子載波上的相關性矩陣，表示所述第一接收天線對應的無偏的信號功率值，表示所述第一接收天線對應的無偏的雜訊功率值；所述第二接收天線對應的無偏的信號功率值以及第二接收天線對應的無偏的雜訊功率值；根據所述(1)、(2)、(3)、(4)、(11)式可得： 根據所述(1)、(2)、(5)、(6)、(12)式可得： 聯立所述(17)、(18)式可得： 對所述(19)式中的矩陣求逆以及根據有偏的雜訊相關性、有偏的信號相關性可得： 其中，β 12表示和之間的無偏的信號相關性，γ 12表示和之間的無偏的雜訊相關性。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，在所述根據有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性，計算得到無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性的步驟之後還包括：對所述無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性進行頻域平滑；對所述頻域平滑後的無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性在時域進行濾波；對所述濾波後的無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性進行解調。
  9. 一種通道及雜訊估計裝置，包括：一通道估計模組，用於對接收到的信號進行通道估計得到一實際通道估計值；一第一濾波模組與一第二濾波模組，分別對所述實際通道估計值進行濾波得到一濾波通道估計值；一第一計算模組，根據所述濾波通道估計值計算得到一有偏的雜訊功率值、一有偏的信號功率值、一有偏的雜訊相關性以及一有偏的信號相關性；以及一第二計算模組，用於根據所述有偏的雜訊功率值、有偏的信號功率值、有偏的雜訊相關性以及有偏的信號相關性，計算得到一無偏的雜訊功率值、一無偏的信號功率值、一無偏的雜訊相關性以及一無偏的信號相關性。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的裝置，其中，所述通道估計模組具體用於對至少一第一接收天線、一第二接收天線接收到的信號分別進行通道估計得到對應的所述實際通道估計值、，其中，表示所述第一接收天線對應的實際通道估計值，表示所述第二接收天線對應的實際通道估計值。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的裝置，其中， 所述第一濾波模組、第二濾波模組分別具體用於對所述實際通道估計值、進行濾波得到對應的濾波通道估計值、、、，其中，表示經所述第一濾波模組濾波後得到的濾波通道估計值，表示經所述第一濾波模組濾波後得到的濾波通道估計值，表示經所述第二濾波模組濾波後得到的濾波通道估計值，表示經所述第二濾波模組濾波後得到的濾波通道估計值；其中，所述第一濾波模組和第二濾波模組線性無關。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的裝置，其中，所述、的值分別如下所示： 其中，表示所述第一接收天線的理想通道估計值，v 1表示所述第一接收天線的雜訊值，表示所述第二接收天線的理想通道估計值，v 2表示所述第二接收天線的雜訊值；所述、、、的計算公式分別如下所示： 其中，w表示所述第一濾波模組的係數行向量，k表示頻域上第k個子載波，u表示所述第二濾波模組的係數行向量。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的裝置，其中，所述第一計算模組具體用於分別根據所述、、、計算得到所述第一接收天線、第二接收天線對應的有偏的雜訊功率值、，所述有偏的信號功率值、，所述和之間的有偏的雜訊相關性，以及所述和之間的有偏的信號相關性，所述、、、、、的計算公式分別如下所示： 其中，表示所述第一接收天線對應的有偏的雜訊功率值，表示所述第二接收天線對應的有偏的雜訊功率值，表示所述第一接收天線對應的有偏的信號功率值，表示所述第二接收天線對應的有偏的信號功率值，表示所述有偏的雜訊相關性，表示所述有偏的信號相關性，E k (˙)表示在頻域上求平均，(˙)*表示共軛。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的裝置，其中，所述第二計算模組具體用於根據所述(1)、(3)、(7)式而得到： 所述第二計算模組具體用於根據所述(1)、(5)、(9)式而得到： 所述第二計算模組具體用於聯立所述(13)、(14)式而得到： 所述第二計算模組具體用於對所述(15)式中的矩陣求逆以及根據第一接收天線對應的有偏的雜訊功率值、第一接收天線對應的有偏的信號功率值而得到： 其中，E(˙)表示求平均，(˙) H 表示共軛轉置，I表示單位矩陣，R HH 表示、在各子載波上的相關性矩陣，表示所述第一接收天線對應的無偏的信號功率值，表示所述第一接收天線對應的無偏的雜訊功率值；所述第二計算模組具體用於同理求得所述第二接收天線對應的無偏的信號功率值以及第二接收天線對應的無偏的雜訊功率值；所述第二計算模組具體用於根據所述(1)、(2)、(3)、(4)、(11)式而得到： 所述第二計算模組具體用於根據所述(1)、(2)、(5)、(6)、(12)式而得到： 所述第二計算模組具體用於聯立所述(17)、(18)式而得到： 所述第二計算模組具體用於對所述(19)式中的矩陣求逆以及根據有偏的雜訊相關性、有偏的信號相關性而得到： 其中，β 12表示和之間的無偏的信號相關性，γ 12表示和之間的無偏的雜訊相關性。
  15. 如申請專利範圍第9項所述的裝置，其特徵在於，所述通道及雜訊估計裝置還包括：一頻域平滑模組，用於對所述無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性進行頻域平滑；一時域濾波模組，用於對所述頻域平滑後的無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性在時域進行濾波；以及 一解調模組，用於對所述濾波後的無偏的雜訊功率值、無偏的信號功率值、無偏的雜訊相關性以及無偏的信號相關性進行解調。
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