一種lte系統(tǒng)中信道估計(jì)的方法
【專(zhuān)利摘要】一種LTE系統(tǒng)中信道估計(jì)的方法，所述方法包括：根據(jù)兩用戶的導(dǎo)頻序列正交碼分復(fù)用關(guān)系，獲取MU LS信道估計(jì)的奇子載波和偶子載波與兩用戶理想信道估計(jì)的碼分關(guān)系；由所述碼分關(guān)系通過(guò)信道分離，分別獲得第一用戶的SU LS信道估計(jì)和第二用戶的SU LS信道估計(jì)；依次對(duì)第一用戶的SU LS信道估計(jì)和第二用戶的SU LS信道估計(jì)進(jìn)行濾波處理，得到第一用戶的信道估計(jì)和第二用戶的信道估計(jì)。本發(fā)明應(yīng)用于LTE系統(tǒng)上行2用戶多入多出中，能在保證信道估計(jì)性能的基礎(chǔ)上降低實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種LTE系統(tǒng)中信道估計(jì)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種LTE系統(tǒng)中信道估計(jì)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著用戶數(shù)量和用戶需求的增長(zhǎng)，無(wú)線通信系統(tǒng)需要承擔(dān)爆炸性增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)傳 輸，有限的無(wú)線資源尤其是頻譜資源隨著無(wú)線通信業(yè)務(wù)和寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展變得越 來(lái)越緊張。面對(duì)這種矛盾，運(yùn)營(yíng)商都希望系統(tǒng)有更高的通信容量、更高的頻譜效率。多入多 出（ΜΙΜΟ)技術(shù)作為L(zhǎng)TE通信系統(tǒng)的核心技術(shù)，成為實(shí)現(xiàn)利用有限空間資源來(lái)提高頻譜效率 的必然選擇。
[0003] LTE的MMO技術(shù)是在多天線陣列硬件基礎(chǔ)上，在一定的自由空間信道條件下，采 用特定的空時(shí)編碼、調(diào)制和其他信號(hào)處理技術(shù)，使得在同時(shí)同空間的多路輸入輸出信號(hào)能 盡可能地保持各自傳輸可靠性的綜合無(wú)線通信技術(shù)。
[0004] 無(wú)線信號(hào)在自由空間傳輸過(guò)程中，多徑效應(yīng)的時(shí)延擴(kuò)展、信道時(shí)變的頻譜擴(kuò)展、空 間相關(guān)的角度擴(kuò)展、噪聲干擾等都將引起信號(hào)畸變，給信號(hào)接收帶來(lái)諸多困難。MIMO場(chǎng)景 下，多路信號(hào)在自由空間疊加傳輸，接收機(jī)還需要隔離各路MMO信號(hào)之間的相互影響，最 大限度還原信號(hào)以達(dá)到正確接收。為還原經(jīng)過(guò)相互混疊且經(jīng)過(guò)信道畸變的各路MMO信號(hào)， 在確定的LTE實(shí)現(xiàn)框架內(nèi)，接收機(jī)的信道估計(jì)與信道均衡就至關(guān)重要。
[0005] 作為信道均衡的基礎(chǔ)，信道估計(jì)的任務(wù)在于準(zhǔn)確識(shí)別出信道的時(shí)域或者頻域傳輸 特性，信道估計(jì)對(duì)信號(hào)的還原接收尤為重要。實(shí)時(shí)的LTE接收機(jī)都除了考慮系統(tǒng)算法的性 能，還要考慮實(shí)時(shí)處理的復(fù)雜度、算法實(shí)現(xiàn)的功耗等。因此，信道估計(jì)應(yīng)用于實(shí)際的LTE通 信系統(tǒng)，需要綜合評(píng)價(jià)算法性能和算法復(fù)雜度。
[0006] LTE系統(tǒng)是正交頻分復(fù)用（OFDM)系統(tǒng)，并在時(shí)間同步基礎(chǔ)上采用了循環(huán)前綴（CP) 技術(shù)，抗多徑時(shí)延和抗衰落能力強(qiáng)，為接收側(cè)提供了良好性能保證基礎(chǔ)。LTE系統(tǒng)上行業(yè)務(wù) 傳輸都帶有CAZAC序列導(dǎo)頻信號(hào)，便于接收側(cè)使用導(dǎo)頻輔助信道估計(jì)。LTE信道估計(jì)中，常 見(jiàn)的導(dǎo)頻輔助信道估計(jì)有最小平方（LS)和最小均方誤差準(zhǔn)則（MMSE)信道估計(jì)，以及LS估 計(jì)和麗SE估計(jì)的各種引申擴(kuò)展。
[0007] LS信道估計(jì)基本原理是以接收導(dǎo)頻與已知導(dǎo)頻之差的平方達(dá)到最小，即1 = agrminIY-SHsI，其中Hs是載波上的LS信道估計(jì)結(jié)果，Y是接收到的導(dǎo)頻值，S是已知的標(biāo) 準(zhǔn)導(dǎo)頻值，對(duì)于LTE上行信號(hào)，可推導(dǎo)得Hs=Y*S%Si導(dǎo)頻S的共軛序列。LS算法可以簡(jiǎn)單 估計(jì)出導(dǎo)頻信號(hào)處的信道傳輸函數(shù)值，易于理解實(shí)現(xiàn)，但是該方法沒(méi)有考慮噪聲影響，無(wú)法 消除噪聲帶來(lái)的估計(jì)誤差。因此，無(wú)法直接應(yīng)用于LTE系統(tǒng)的多用戶多入多出（MU-MMO)場(chǎng) 旦 -5^〇
[0008] MMSE信道估計(jì)方法理論上要在時(shí)域與頻域進(jìn)行二維處理。初步簡(jiǎn)化后，在頻域進(jìn) 行濾波可以表示為H_ =Rhh(Rhh+ 〇2(SS11)-1)-1!^，其中Hmmse是MMSE信道估計(jì)結(jié)果，His是載 波上的LS信道估計(jì)結(jié)果，Rhh信道自相關(guān)矩陣，〇2是加性高斯白噪聲（AWGN)，S是已知的標(biāo) 準(zhǔn)導(dǎo)頻值。MMSE算法具有很好的信道估計(jì)性能，但是實(shí)時(shí)計(jì)算信道自相關(guān)矩陣非常復(fù)雜。
[0009] 在LTE系統(tǒng)應(yīng)用中，常用的麗SE信道估計(jì)是更為簡(jiǎn)化的方法：Hmse =WHyW是根 據(jù)AWGN信道參數(shù)預(yù)先設(shè)計(jì)的濾波器，即對(duì)LS信道估計(jì)結(jié)果進(jìn)行線性MMSE濾波，可稱(chēng)該方 法為簡(jiǎn)化的LMMSE信道估計(jì)方法。簡(jiǎn)化的LMMSE信道估計(jì)方法由于實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，性能比LS 信道估計(jì)和時(shí)域去噪的LS信道估計(jì)都更為優(yōu)越，在LTE實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用中最為常見(jiàn)，是對(duì)于 單用戶（SU)、多用戶-多輸入多輸出（MU-MMO)都普遍適用的信道估計(jì)方法。但在MU-MMO 場(chǎng)景下，由于同樣的時(shí)頻資源上承載的用戶數(shù)目翻倍，LMMSE信道估計(jì)處理時(shí)間和資源亦需 翻倍，影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和功耗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明實(shí)施例提出一種LTE系統(tǒng)中信道估計(jì)的方法，能夠應(yīng)用于LTE系統(tǒng)的多用 戶多入多出中，保證信道估計(jì)性能的基礎(chǔ)上降低實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。
[0011] 本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案如下：
[0012] 一種LTE系統(tǒng)中信道估計(jì)的方法，所述方法包括：
[0013] 根據(jù)兩用戶的導(dǎo)頻序列正交碼分復(fù)用關(guān)系，獲取多用戶最小平方MULS信道估計(jì) 的奇子載波和偶子載波與兩用戶理想信道估計(jì)的碼分關(guān)系；
[0014] 由所述碼分關(guān)系通過(guò)信道分離，分別獲得第一用戶的單用戶最小平方SULS信道 估計(jì)和第二用戶的SULS信道估計(jì)；
[0015] 依次對(duì)第一用戶的SULS信道估計(jì)和第二用戶的SULS信道估計(jì)進(jìn)行濾波處理， 得到第一用戶的信道估計(jì)和第二用戶的信道估計(jì)。
[0016] 所述根據(jù)兩用戶的導(dǎo)頻序列正交碼分復(fù)用關(guān)系，獲取MULS信道估計(jì)的奇子載波 和偶子載波與兩用戶理想信道估計(jì)的碼分關(guān)系包括：
[0017] 單用戶的導(dǎo)頻序列對(duì)接收到的多用戶多入多出MU-MMO參考信號(hào)進(jìn)行LS信道估 計(jì)得到兩用戶的MULS信道估計(jì)；
[0018] 根據(jù)兩用戶的導(dǎo)頻序列正交碼分復(fù)用關(guān)系和兩用戶的MULS信道估計(jì)構(gòu)成，得到 所述碼分關(guān)系。
[0019]所述分別獲得第一用戶的SULS信道估計(jì)和第二用戶的SULS信道估計(jì)包括： [0020] 由MULS信道估計(jì)的奇子載波和偶子載波與兩用戶理想信道估計(jì)的碼分關(guān)系，得 到對(duì)應(yīng)的奇子載波MULS信道估計(jì)表達(dá)式和對(duì)應(yīng)的偶子載波MULS信道估計(jì)表達(dá)式；
[0021] 由所述奇子載波MULS信道估計(jì)表達(dá)式和所述偶子載波MULS信道估計(jì)表達(dá)式相 加獲得第一用戶的SULS信道估計(jì)；
[0022] 由所述奇子載波MULS信道估計(jì)表達(dá)式和所述偶子載波MULS信道估計(jì)表達(dá)式相 減獲得第二用戶的SULS信道估計(jì)。
[0023] 所述濾波處理包括線性最小均方誤差準(zhǔn)則LMMSE濾波。
[0024] 從上述技術(shù)方案中可以看出，在本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)兩用戶的導(dǎo)頻序列正交碼 分復(fù)用關(guān)系，獲取MULS信道估計(jì)的奇子載波和偶子載波與兩用戶理想信道估計(jì)的碼分關(guān) 系；由所述碼分關(guān)系通過(guò)信道分離，分別獲得第一用戶的SULS信道估計(jì)和第二用戶的SU LS信道估計(jì)；依次對(duì)第一用戶的SULS信道估計(jì)和第二用戶的SULS信道估計(jì)進(jìn)行濾波處 理，得到第一用戶的信道估計(jì)和第二用戶的信道估計(jì)。由于信道分離后SULS信道估計(jì)長(zhǎng) 度是現(xiàn)有技術(shù)中的一半，因此就降低了實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。但是性能卻與現(xiàn)有技術(shù)相當(dāng)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1為L(zhǎng)TE系統(tǒng)中信道估計(jì)的方法流程示意圖；
[0026] 圖2為在SCME模型下仿真性能示意圖；
[0027] 圖3為在UMiNLOS環(huán)境中仿真性能示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)表達(dá)得更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及具體 實(shí)施例對(duì)本發(fā)明再作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0029] 在本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)兩用戶的導(dǎo)頻相鄰子載波的正交特性，將兩用戶的多用 戶最小平方（MULS)信道估計(jì)分離；分離后用戶的單用戶最小平方（SULS)信道估計(jì)長(zhǎng)度 是現(xiàn)有技術(shù)中的一半，因此降低了實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，保證信道估計(jì)性能的基礎(chǔ)上降低實(shí)現(xiàn)的 復(fù)雜度。
[0030] 參見(jiàn)附圖1是LTE系統(tǒng)中信道估計(jì)的方法流程示意圖，具體包括以下步驟：
[0031] 針對(duì)LTE上行業(yè)務(wù)MU-MMO信道估計(jì)，LTE上行業(yè)務(wù)MU-MMO的MU用戶數(shù)為2的 場(chǎng)景。
[0032] 101、根據(jù)兩用戶的導(dǎo)頻序列正交碼分復(fù)用關(guān)系，獲取MULS信道估計(jì)的奇子載波 和偶子載波與兩用戶理想信道估計(jì)的碼分關(guān)系。
[0033] (a)確定用戶的MULS信道估計(jì)值。
[0034] 首先，MU-MMO兩用戶無(wú)線信號(hào)在自由空間傳輸時(shí)疊加，經(jīng)過(guò)加性高斯白噪聲 (AWGN)信道，接收端收到的導(dǎo)頻信號(hào)Y可表示如下：
[0035]Y(k,I) =H0 (k,I)S0 (k,I) +H1 (k,I)S1 (k,I)+N(k,I) (1)
[0036]k代表載波，1代表符號(hào)數(shù)。H()函數(shù)代表理想狀態(tài)下用戶信道響應(yīng)，S()函數(shù)代 表用戶導(dǎo)頻序列。下角標(biāo)〇代表第一用戶，下角標(biāo)1代表第二用戶。
[0037] 單用戶的導(dǎo)頻序列對(duì)接收到的MU-MMO參考信號(hào)進(jìn)行MULS信道估計(jì)得到兩用戶 的MULS信道估計(jì)。MULS信道估計(jì)不僅包含本用戶的理想信道估計(jì)和噪聲，還包含另一用 戶的理想信道估計(jì)。因此，可以由單用戶的導(dǎo)頻序列得到兩用戶的MULS信道估計(jì)。
[0038] H()(kJ)=Y(kJ)S\^kJ) = IivXkJ) + Ili(kJ)Si(kJ)S，'u(kJ) + N(kJ)Ssu(kJ) (2)
[0039] 接收到的MU-MMO參考信號(hào)與兩用戶的導(dǎo)頻序列共軛的乘積等于用戶的MULS信 道估計(jì)。
[0040] 其中，N(k，1)代表白噪聲。用戶的MULS信道估計(jì)值?,從/)是在白噪聲的影響 下獲得。
[0041] (b)MULS信道估計(jì)的奇載波和偶子載波與兩用戶理想信道估計(jì)的碼分關(guān)系。
[0042]LTE上行業(yè)務(wù)信道的導(dǎo)頻為CAZAC序列，根據(jù)LTE協(xié)議，2個(gè)MU用戶導(dǎo)頻序列存在 j2Meltan,sk 如下關(guān)系：^ ,其中S1 (k,I)、StlGi, 1)分別是第二用戶、第一用戶在 符號(hào)k載波1處的導(dǎo)頻；delta_nc;sS[1，11]的整數(shù)，是兩用戶循環(huán)移位差值?？紤]MU的 2用戶導(dǎo)頻疊加后相互干擾最小化,設(shè)置為deltaj^zl〗/%此時(shí)
[0043]S^k,I) =S0(k,l)eJ"k (3)
[0044]k= 0, 1，...K-l，K為導(dǎo)頻序列的長(zhǎng)度。
[0045] 利用（3)中第一用戶的用戶導(dǎo)頻序列Sjk，1)和第二用戶的本地參考序列S1 (k，1) 現(xiàn)有的奇偶子載波的關(guān)系，即兩用戶的導(dǎo)頻序列正交碼分復(fù)用關(guān)系=StlQm,I) =S1Qm, 1)，S0 (2m+l，I) = -S1 (2m+l，I)，k= 2m。
[0046] 可推導(dǎo)MULS序列的奇偶子載波與兩用戶理想信道估計(jì)的碼分關(guān)系如下：
[0047] 偶子載波MULS信道估計(jì)fi(2m，/):

【權(quán)利要求】
1. 一種LTE系統(tǒng)中信道估計(jì)的方法，其特征在于，所述方法包括： 根據(jù)兩用戶的導(dǎo)頻序列正交碼分復(fù)用關(guān)系，獲取多用戶最小平方MU LS信道估計(jì)的奇 子載波和偶子載波與兩用戶理想信道估計(jì)的碼分關(guān)系； 由所述碼分關(guān)系通過(guò)信道分離，分別獲得第一用戶的單用戶最小平方SU LS信道估計(jì) 和第二用戶的SU LS信道估計(jì)； 依次對(duì)第一用戶的SU LS信道估計(jì)和第二用戶的SU LS信道估計(jì)進(jìn)行濾波處理，得到 第一用戶的信道估計(jì)和第二用戶的信道估計(jì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述LTE系統(tǒng)中信道估計(jì)的方法，其特征在于，所述根據(jù)兩用戶的導(dǎo) 頻序列正交碼分復(fù)用關(guān)系，獲取MU LS信道估計(jì)的奇子載波和偶子載波與兩用戶理想信道 估計(jì)的碼分關(guān)系包括： 單用戶的導(dǎo)頻序列對(duì)接收到的多用戶多入多出MU-MMO參考信號(hào)進(jìn)行LS信道估計(jì)得 到兩用戶的MU LS信道估計(jì)； 根據(jù)兩用戶的導(dǎo)頻序列正交碼分復(fù)用關(guān)系和兩用戶的MU LS信道估計(jì)構(gòu)成，得到所述 碼分關(guān)系。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述LTE系統(tǒng)中信道估計(jì)的方法，其特征在于，所述分別獲得第一用 戶的SU LS信道估計(jì)和第二用戶的SU LS信道估計(jì)包括： 由MU LS信道估計(jì)的奇子載波和偶子載波與兩用戶理想信道估計(jì)的碼分關(guān)系，得到對(duì) 應(yīng)的奇子載波MU LS信道估計(jì)表達(dá)式和對(duì)應(yīng)的偶子載波MU LS信道估計(jì)表達(dá)式； 由所述奇子載波MU LS信道估計(jì)表達(dá)式和所述偶子載波MU LS信道估計(jì)表達(dá)式相加獲 得第一用戶的SU LS信道估計(jì)； 由所述奇子載波MU LS信道估計(jì)表達(dá)式和所述偶子載波MU LS信道估計(jì)表達(dá)式相減獲 得第二用戶的SU LS信道估計(jì)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述LTE系統(tǒng)中信道估計(jì)的方法，其特征在于，所述濾波處理包括線 性最小均方誤差準(zhǔn)則LMMSE濾波。
【文檔編號(hào)】H04L27/26GK104426820SQ201310369498
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】李晉聲, 史智寧, 閆亮, 馮莉, 史滿姣, 趙明 申請(qǐng)人:普天信息技術(shù)研究院有限公司