一種單載波信道估計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及信道編碼和調(diào)制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單載波信道估計(jì)方法，包括：對(duì)輸入的當(dāng)前幀信號(hào)以及所述當(dāng)前幀信號(hào)所在信道進(jìn)行載波均衡，得到所述當(dāng)前幀信號(hào)的序列碼，發(fā)送序列判決值和信噪比估計(jì)值；根據(jù)所述當(dāng)前幀信號(hào)、所述序列碼和所述信噪比估計(jì)值，計(jì)算得到初始信道估計(jì)值；根據(jù)所述當(dāng)前幀信號(hào)、所述發(fā)送序列判決值和所述信噪比估計(jì)值，計(jì)算得到參考信道；對(duì)所述參考信道進(jìn)行濾波，得到濾波后的信道值；以所述參考信道為參照值，對(duì)所述初始信道估計(jì)值和所述濾波后的信道值進(jìn)行自適應(yīng)濾波，得到下一幀信號(hào)的信道估計(jì)值，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于任何信道環(huán)境，均能計(jì)算得到最佳的信道估計(jì)。
【專利說(shuō)明】
-種單載波信道估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及信道編碼和調(diào)制技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種單載波信道估計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在信道編碼和調(diào)制技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)信道的估計(jì)方法是將輸入信號(hào)通過(guò)相關(guān)器，或者 通過(guò)頻域除法得到初始的信道估計(jì);之后對(duì)多個(gè)帖的初始的信道估計(jì)，用固定系數(shù)的濾波 器進(jìn)行濾波，得到信道估計(jì);對(duì)重構(gòu)的信道，用阿爾法(alpha)濾波的方式得到信道估計(jì)。
[0003] 運(yùn)種信道估計(jì)方法所得到的初始的信道估計(jì)性能不好;且由于固定系數(shù)濾波，不 能得到最佳的信道估計(jì)，因?yàn)樾诺赖奶匦允俏粗?，濾波器的帶寬由多普勒決定，而多普勒 是未知的，導(dǎo)致估計(jì)得到的最佳信道性能不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種新型的信道估計(jì)方法，通過(guò)信道重構(gòu)，得 到較好的過(guò)去的初始信道估計(jì);通過(guò)相關(guān)器或者頻域除法，可W得到未來(lái)的初始信道估計(jì)； 對(duì)初始信道估計(jì)做自適應(yīng)濾波，得到最佳的信道估計(jì)。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的主要技術(shù)方案為： 一種單載波信道估計(jì)方法，其特征在于，包括： 對(duì)輸入的當(dāng)前帖信號(hào)W及所述當(dāng)前帖信號(hào)所在信道進(jìn)行載波均衡，得到所述當(dāng)前帖信 號(hào)的序列碼，發(fā)送序列判決值和信噪比估計(jì)值； 根據(jù)所述當(dāng)前帖信號(hào)、所述序列碼和所述信噪比估計(jì)值，計(jì)算得到初始信道估計(jì)值； 根據(jù)所述當(dāng)前帖信號(hào)、所述發(fā)送序列判決值和所述信噪比估計(jì)值，計(jì)算得到參考信道； 對(duì)所述參考信道進(jìn)行濾波，得到濾波后的信道值； W所述參考信道為參照值，對(duì)所述初始信道估計(jì)值和所述濾波后的信道值進(jìn)行自適應(yīng) 濾波，W得到下一帖信號(hào)的信道估計(jì)值。
[0006] 優(yōu)選的，上述的單載波信道估計(jì)方法中，利用單載波均衡器對(duì)所述當(dāng)前帖信號(hào)W 及所述當(dāng)前帖信號(hào)所在信道進(jìn)行載波均衡。
[0007] 優(yōu)選的，上述的單載波信道估計(jì)方法中，所述初始信道估計(jì)值為信道的頻域響應(yīng)， 通過(guò)對(duì)所述當(dāng)前帖信號(hào)、所述序列碼和所述信噪比估計(jì)值進(jìn)行時(shí)域相關(guān)算法或頻域除法計(jì) 算得到。
[000引優(yōu)選的，上述的單載波信道估計(jì)方法中，所述時(shí)域相關(guān)算法包括線性相關(guān)算法或 循環(huán)相關(guān)算法。
[0009] 優(yōu)選的，上述的單載波信道估計(jì)方法中，所述發(fā)送序列判決值包括序列碼和發(fā)送 序列估計(jì)值。
[0010] 優(yōu)選的，上述的單載波信道估計(jì)方法中，所述參考信道為信道的頻域響應(yīng)，通過(guò)濾 波器對(duì)所述參考信道進(jìn)行濾波W得到所述濾波后的信道值，且所述濾波器的帶寬等于所述 序列碼的長(zhǎng)度。
[0011] 優(yōu)選的，上述的單載波信道估計(jì)方法中，通過(guò)傅里葉變換對(duì)所述參考信道進(jìn)行濾 波W得到所述濾波后的信道值。
[0012] 優(yōu)選的，上述的單載波信道估計(jì)方法中，所述自適應(yīng)濾波包括： W所述參考信道為參照值，對(duì)所述初始信道估計(jì)值和所述濾波后的信道值進(jìn)行濾波， W生成子濾波； 對(duì)所述子濾波進(jìn)行系數(shù)更新，W生成最新初始信道估計(jì)值和最新濾波后的信道值； 利用所述最新初始信道估計(jì)值和所述最新濾波后的信道值，計(jì)算生成所述下一帖信號(hào) 的信道估計(jì)值。
[0013] 優(yōu)選的，上述的單載波信道估計(jì)方法中，所述當(dāng)前帖信號(hào)為時(shí)域信號(hào)，并且 所述時(shí)域信號(hào)是對(duì)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行下變頻、濾波、采樣率變換之后轉(zhuǎn)換成的 基帶信號(hào)，且所述基帶信號(hào)的速率為單倍的符號(hào)率。
[0014] 優(yōu)選的，上述的單載波信道估計(jì)方法中，每一帖信號(hào)包括序列碼和連接在所述序 列碼尾部的單載波數(shù)據(jù)，且每一帖信號(hào)的所述序列碼一致，W構(gòu)成循環(huán)相關(guān)。
[0015] 上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：本發(fā)明提供的一種單載波信道估計(jì)方 法，用信道估計(jì)和輸入的當(dāng)前帖信號(hào)，通過(guò)均衡，得到當(dāng)前帖信號(hào)的序列碼和信噪比，并且 得到參考信道H_ref和濾波后的信道值H_better(H_better也可稱為較佳信道估計(jì)值，下文 中均將H_better稱作較佳信道估計(jì)值）;通過(guò)相關(guān)器，得到初始信道估計(jì)然后把初 始信道估計(jì)和濾波后的信道值H_better，用當(dāng)前的H_ref作參考值，進(jìn)行自適應(yīng)信道 估計(jì)，更新系數(shù)，得到下一帖的信道估計(jì)。本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了對(duì)于任何信道環(huán)境(不 管是靜止還是W不同速度移動(dòng)的信道環(huán)境），均能計(jì)算得到最佳的信道估計(jì)，從而提高接收 機(jī)的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 參考所附附圖，W更加充分的描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，所附附圖僅用于說(shuō)明和 闡述，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。
[0017]圖1是本發(fā)明DTMB系統(tǒng)的帖結(jié)構(gòu)； 圖2是本發(fā)明單載波的信道估計(jì)和均衡； 圖3是本發(fā)明自適應(yīng)濾波的示意圖。
【具體實(shí)施方式】 [001 引 在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)W便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。當(dāng)然除 了運(yùn)些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可W具有其他實(shí)施方式。
[0019]本發(fā)明的單載波信道估計(jì)方法，對(duì)輸入的當(dāng)前帖信號(hào)eqinW及eqin所在信道H_ fit進(jìn)行載波均衡，得到eqin的pn碼，發(fā)送序列判決值slice;r_out，和信噪比估計(jì)值sn;r_ esti;然后根據(jù)eqin，pn和sn;r_esti，計(jì)算得到初始信道估計(jì)值根據(jù)eqin，slice;r_ out和snr_esti，計(jì)算得到參考信道H_ref;對(duì)參考信道H_ref進(jìn)行濾波，得到濾波后的信道 值山66的6。再W參考信道H_ref為參照值，對(duì)初始信道估計(jì)值和濾波后的信道值H_ better進(jìn)行自適應(yīng)信道估計(jì)，更新系數(shù)，得到下一帖信號(hào)的信道估計(jì)值。
[0020] 下面結(jié)合具體的實(shí)施例W及附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明的單載波信道估計(jì)方法。
[0021] 如圖1 DTMB(數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)帖結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制）系統(tǒng)的帖結(jié)構(gòu) 所示，本實(shí)施例的每一帖信號(hào)下簡(jiǎn)稱Symbol)包括帖頭和帖體，帖頭為序列碼(PN)，帖體 為數(shù)據(jù)塊(DATA)，各個(gè)帖信號(hào)之間的連接方式為:前一帖信號(hào)的DATA與后一帖信號(hào)的PN連 接，例如圖1中前一帖信號(hào)Symbolo的DATAo與后一帖信號(hào)Symboh的P化連接，SymbolM-i的 DATAm-1與Symbo 1m的PNm連接，W此類推，此處不進(jìn)行寶述。
[0022] 本實(shí)施例的序列碼PN有Ξ種可能，分別為PN420，PN595和PN945,對(duì)應(yīng)的PN的長(zhǎng)度 分別為420，595和945;各個(gè)Symbol的PN可能是不變的，也有可能是變化的，本實(shí)施例只描述 不變的情況。本實(shí)施例的DATA有兩種可能，分別對(duì)應(yīng)著單載波和多載波，其長(zhǎng)度為3780。如 果DATA是單載波的話，各個(gè)Symbol中的PN都是一致的，它們構(gòu)成了循環(huán)相關(guān)。本文中所有設(shè) 及到的傅里葉變換(FFT)和傅里葉逆變換(IFFT)運(yùn)算的長(zhǎng)度f(wàn)ftlen，都是PN的長(zhǎng)度+ 3780。
[0023] 圖2是單載波的信道估計(jì)，分為四個(gè)部分。分別為:①初始信道估計(jì)值(H_init)的 獲取;②參考信道(H_ref )的獲取;③較佳信道估計(jì)值(H_better)的獲取;④自適應(yīng)濾波。
[0024] 圖2中的單載波均衡器，通過(guò)已知的當(dāng)前帖信號(hào)（eqin)和eqin的信道估計(jì)（H_ f 11)，可W選擇任意的方法來(lái)完成均衡，得到發(fā)送序列的判決值(S1 ice;r_out，該判決值包 含了序列碼(pn)和發(fā)送序列的估計(jì)似及當(dāng)前帖信號(hào)eqin的信噪比（SNR)估計(jì)(snr_esti)。 其中，eqin是一時(shí)域信號(hào)，是對(duì)模數(shù)變換(ADC)之后的信號(hào)，進(jìn)行下變頻、濾波、采樣率變換 之后轉(zhuǎn)換成的基帶信號(hào)，該信號(hào)的速率為單倍的符號(hào)率，在DTMB系統(tǒng)中，為7.56MHz。
[0025] 下面對(duì)上述四個(gè)部分進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0026] ①初始信道估計(jì)值(H_init)的獲取 是信道估計(jì)的一個(gè)輸入，它是信道的頻域響應(yīng)，可W用時(shí)域相關(guān)(包括線性相 關(guān)，或者循環(huán)相關(guān))的算法得到，也可W用頻域除法得到。
[0027] 1.1時(shí)域相關(guān) 對(duì)單個(gè)symbol來(lái)說(shuō)，的長(zhǎng)度為fftlen。W循環(huán)相關(guān)為例，
其中，mod(a，b)為a對(duì)b求模。
[0028] hi為循環(huán)相關(guān)得到的時(shí)域信道響應(yīng)； heir在hi的基礎(chǔ)上補(bǔ)零，W得到fftlen的頻域信道響應(yīng)山;[]1；[1:。
[0029] b_len是循環(huán)相關(guān)的長(zhǎng)度，對(duì)于PN420，PN595和PN945，其長(zhǎng)度分別是165,595， 似4。
[0030] 對(duì)于 PM20，PN595 和 PN945，corrlen 分別是 255，595，512。
[0031] 對(duì)于 PM20，PN595 和 PN945，pnlen 是 PN 的長(zhǎng)度，分別是 420，595，945。
[0032] gdlen為pn中保護(hù)間隔的長(zhǎng)度，對(duì)于PM20，PN595和PN945,分別是165,0,434。
[0033] 當(dāng)ckO 的 pn 碼是0時(shí)，pnkkO] = l + li 當(dāng)ckO的 pn 碼是1時(shí)，pnkkO] = -l -li pnAMP是PN的幅度，是個(gè)已知值。
[0034] 1.1頻域除法 已知輸入eqin，pn和sn;r_esti，可W通過(guò)頻域的除法來(lái)完成信道估計(jì)。具體為:把pn補(bǔ) 零到fftlen的長(zhǎng)度，然后做fft，可W得到X。如下公式：
其中，Y為輸入信號(hào)eqin經(jīng)過(guò)fft變換之后的頻域信號(hào)，其長(zhǎng)度為fftlen。
[0(X3日]noisePow為估計(jì)得到的噪聲功率； cof用于修正整個(gè)除法的能量損失，使得得到的是一個(gè)無(wú)偏的MMSE估計(jì)。
[0036] 為估計(jì)得到的頻域信道響應(yīng)，其長(zhǎng)度為fftlen。
[0037] ②參考信道(H_ref)的獲取 運(yùn)個(gè)模塊是在均衡器后面實(shí)現(xiàn)的，它的輸入是eqin,均衡器輸出的判決值slicer_out W及信噪比估計(jì)snr_estLH_ref的獲取方法與上述的頻域除法非常類似，只是把pn換成了 slice;r_out。該判決值slice;r_out包含了 pn和發(fā)送序列的估計(jì)。具體公式如下：
需要注意的是，本實(shí)施例僅僅列舉了一種獲得H_ref的方法，于實(shí)際運(yùn)用中還可使用其 他類似算法獲得H_r ef，運(yùn)并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
[0038] ③較佳信道估計(jì)值(H_better)的獲取 H_better是自適應(yīng)濾波器的另外一個(gè)輸入，對(duì)H_ref做濾波，就可W得到H_bette;r。其 中，H_ref是信道的頻域響應(yīng)，一般來(lái)說(shuō)，多徑信道的長(zhǎng)度不會(huì)超過(guò)pn序列的長(zhǎng)度pnlen，不 然會(huì)引起DATA之間的干擾ISI。因此，可W通過(guò)濾波，把H_ref的噪聲濾除，W得到H_bette;r。
[0039] 具體的，可W通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)個(gè)功能，所設(shè)計(jì)的濾波器的帶寬為 pnlen;也可W通過(guò)fft變換的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，fft變換本質(zhì)上也是一個(gè)濾波器。其中，fft變換 濾波的方法如下：
其中，H_better和h2的長(zhǎng)度都是fftlen。
[0040] ④自適應(yīng)濾波 到目前為止，已經(jīng)計(jì)算得到山111^，H_better和H_ref，通過(guò)自適應(yīng)濾波的方法，可W得 到信道估計(jì)山^1:。如圖3所示，H_init和H_better為輸入信號(hào)，H_ref為參考信號(hào)，通過(guò)自適 應(yīng)濾波來(lái)生成最后的輸出信號(hào)。自適應(yīng)濾波有多種方式，例如最小均方(LMS)算法、遞歸最 小二乘（化S)算法等等，下面WLMS為例來(lái)說(shuō)明。通常的LMS分為兩個(gè)部分，濾波（生成H_ updt)和系數(shù)更新(更新init_coeff和bet_coeff )。在本實(shí)施例中，在運(yùn)兩個(gè)部分的基礎(chǔ)上， 優(yōu)選的還增加一個(gè)新的部分，新數(shù)據(jù)生成(生成
[0041 ] 在下面的公式中，數(shù)組init_idx指示了采用哪些Symbol的H_init來(lái)參與濾波，其 取值范圍沒(méi)有限制；數(shù)組bet_idx指示了采用哪些Symbol的H_better來(lái)參與濾波。因?yàn)镠_ better不可比H_ref生成得早，因此bet_idx中的值必然小于0。
[0042] 對(duì)于所有的子載波i(i的取值為0<=i<fftlen-l)，可W用如下六個(gè)公式進(jìn)行系數(shù) 的更新。下面公式中的山;[]1；[1:_日;化巧為多個(gè)Symbol 的H_init所構(gòu)成的數(shù)組DH_init_a;rray [n，m]的意思是第η個(gè)Symbol的信號(hào)所產(chǎn)生的子載波m的信道響應(yīng)H_init[m]。同理也可W構(gòu) 成山601:161'_曰1^曰7和]^_601:161·的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0043] 假設(shè)對(duì)Symbol。進(jìn)行完均衡之后，得到第η個(gè)Symbol的H_better和H_ref，然后開(kāi)始 進(jìn)行系數(shù)更新，如下：
H_updt[i] = H_updtl[i]+H_updt2[i]; err[i] = H_ref [i]-H_updt[i]； 對(duì)所有的ini t_coef f進(jìn)行系數(shù)更新：
Stepsize為系數(shù)更新的步長(zhǎng)，可W根據(jù)需要先驗(yàn)設(shè)定。
[0044] 在對(duì)所有的子載波都更新了系數(shù)之后，可W利用最新的init_coeff和bet_coeff 來(lái)生成下一個(gè)Symboln+i的信道估計(jì)子載波i的H_flt的生成公式如下：
綜上所述，本發(fā)明提供的一種單載波信道估計(jì)方法，用信道估計(jì)和輸入的當(dāng)前帖信號(hào)， 通過(guò)均衡，得到當(dāng)前帖信號(hào)的序列碼和信噪比，并且得到參考信道H_ref和較佳信道H_ better;通過(guò)相關(guān)器，得到初始信道估計(jì)然后把初始信道估計(jì)和較佳信道H_ better,用當(dāng)前的H_ref作參考值，進(jìn)行自適應(yīng)信道估計(jì)，更新系數(shù)，得到下一帖的信道估 計(jì)。本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了對(duì)于任何信道環(huán)境(不管是靜止還是W不同速度移動(dòng)的信道 環(huán)境），均能計(jì)算得到最佳的信道估計(jì)，從而提高接收機(jī)的性能。
[0045] 對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說(shuō)明后，各種變化和修正無(wú)疑將顯而易見(jiàn)。 因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán) 利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種單載波信道估計(jì)方法，其特征在于，包括： 對(duì)輸入的當(dāng)前幀信號(hào)以及所述當(dāng)前幀信號(hào)所在信道進(jìn)行載波均衡，得到所述當(dāng)前幀信 號(hào)的序列碼、發(fā)送序列判決值和信噪比估計(jì)值； 根據(jù)所述當(dāng)前幀信號(hào)、所述序列碼和所述信噪比估計(jì)值，計(jì)算得到初始信道估計(jì)值； 根據(jù)所述當(dāng)前幀信號(hào)、所述發(fā)送序列判決值和所述信噪比估計(jì)值，計(jì)算得到參考信道； 對(duì)所述參考信道進(jìn)行濾波，得到濾波后的信道值； 以所述參考信道為參照值，對(duì)所述初始信道估計(jì)值和所述濾波后的信道值進(jìn)行自適應(yīng) 濾波，以得到下一幀信號(hào)的信道估計(jì)值。2. 如權(quán)利要求1所述的單載波信道估計(jì)方法，其特征在于，利用單載波均衡器對(duì)所述當(dāng) 前幀信號(hào)以及所述當(dāng)前幀信號(hào)所在信道進(jìn)行載波均衡。3. 如權(quán)利要求1所述的單載波信道估計(jì)方法，其特征在于，所述初始信道估計(jì)值為信道 的頻域響應(yīng)，通過(guò)對(duì)所述當(dāng)前幀信號(hào)、所述序列碼和所述信噪比估計(jì)值進(jìn)行時(shí)域相關(guān)算法 或頻域除法計(jì)算得到。4. 如權(quán)利要求3所述的單載波信道估計(jì)方法，其特征在于，所述時(shí)域相關(guān)算法包括線性 相關(guān)算法或循環(huán)相關(guān)算法。5. 如權(quán)利要求1所述的單載波信道估計(jì)方法，其特征在于，所述發(fā)送序列判決值包括序 列碼和發(fā)送序列估計(jì)值。6. 如權(quán)利要求1所述的單載波信道估計(jì)方法，其特征在于，所述參考信道為信道的頻域 響應(yīng)，通過(guò)濾波器對(duì)所述參考信道進(jìn)行濾波以得到所述濾波后的信道值，且所述濾波器的 帶寬等于所述序列碼的長(zhǎng)度。7. 如權(quán)利要求1所述的單載波信道估計(jì)方法，其特征在于，通過(guò)傅里葉變換對(duì)所述參考 信道進(jìn)行濾波以得到所述濾波后的信道值。8. 如權(quán)利要求1所述的單載波信道估計(jì)方法，其特征在于，所述自適應(yīng)濾波包括： 以所述參考信道為參照值，對(duì)所述初始信道估計(jì)值和所述濾波后的信道值進(jìn)行濾波， 以生成子濾波； 對(duì)所述子濾波進(jìn)行系數(shù)更新，以生成最新初始信道估計(jì)值和最新濾波后的信道值； 利用所述最新初始信道估計(jì)值和所述最新濾波后的信道值，計(jì)算生成所述下一幀信號(hào) 的信道估計(jì)值。9. 如權(quán)利要求1所述的單載波信道估計(jì)方法，其特征在于，所述當(dāng)前幀信號(hào)為時(shí)域信 號(hào)，并且 所述時(shí)域信號(hào)是對(duì)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行下變頻、濾波、采樣率變換之后轉(zhuǎn)換成的 基帶信號(hào)，且所述基帶信號(hào)的速率為單倍的符號(hào)率。10. 如權(quán)利要求1所述的單載波信道估計(jì)方法，其特征在于，每一幀信號(hào)包括序列碼和 連接在所述序列碼尾部的單載波數(shù)據(jù)，且每一幀信號(hào)的所述序列碼一致，以構(gòu)成循環(huán)相關(guān)。
【文檔編號(hào)】H04L25/02GK106059967SQ201610507985
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月1日
【發(fā)明人】張錦紅, 牛進(jìn), 劉小同, 王純, 卜世喜
【申請(qǐng)人】晶晨半導(dǎo)體(上海)有限公司