專利名稱：一種頻域接收機的信道估計方法
技術領域：
本發明涉及移動通信領域，尤其涉及DS-CDMA(Direct Sequence CodeDivision Multiple Access直接序列碼分多址)信號頻域接收機的信道估計方法。
背景技術：
在第二代無線蜂窩通信系統IS-95以及目前正在發展的第三代無線蜂窩通信系統CDMA2000、WCDMA等系統中均采用了直接序列碼分多址DS-CDMA的方式。在DS-CDMA系統中，每個用戶的低速信號與一個與用戶相關的、稱之為擴頻信號的高速信號進行相乘作為該用戶的發送信號；而系統中的所有用戶都使用同樣的帶寬和頻率，并且可以同時發射。每個用戶都有自己的擴頻信號，與其它用戶的擴頻信號保持正交。在接收機中，對特定用戶的發射信號進行相關運算，并估計出當前無線信道，然后對相關后的結果進行校正，恢復出該用戶的信息。
通常，在DS-CDMA接收機中，信道的估計往往是通過在發射信號中在時間上插入已知的導頻信號進行的，相應地，信道估計在時域上進行。如果無線信道的時延擴展比較大，而擴頻信號經過無線多徑傳播后正交特性將受到一定的損害，這將導致額外干擾的出現，影響信道估計的準確性。
一般地，在一個符號(Symbol)內，發射信號的時域表達式為s=s1...sN=Esc1d...cNdb+Epc1p...cNp---(1)]]>其中，Es為用戶數據能量，Ep為導頻能量， 為專用信道的用戶擴頻碼， 為導頻擴頻碼；b為發送符號，N表示擴頻碼長，P表示導頻，d表示專用信道。
發射信號經過M點的FFT變換，其中M＞＝N，相應的頻域FFT表示為S=S1...SM=EsC1d...CMdb+EpC1p...CMP---(2)]]>其中， 為用戶擴頻碼的FFT變換， 為導頻擴頻碼的FFT變換。
那么，接收信號的FFT可以表示為R=R1...RM=H1(EsC1db+EpC1p)...HM(EsCMdb+EpCMP)+O1...OM---(3)]]>其中，H1…HM表示信道沖擊響應經過FFT后的值，即信道頻譜，O1…OM是指噪聲經過FFT后的值，即噪聲譜。如果M＞N，此時可以對輸入信號采用過采樣、常見的補零或者插值等方法，使得進行FFT變換所需的輸入信號點數從N增加為M。
以下為對接收信號R的解調過程a.去除擴頻因子影響R1=R1C1d*...RNCNd*=(H1(EsC1db+EpC1p)+O1)C1d*...(HN(EsCNdb+EpCNp)+ON)CNd*---(4)]]>b.去除信道影響Y=Y1...YN=R1C1d*H1*...RNCNd*HN*=(H1(EsC1db+EpC1p)+O1)C1d*H1*...(HN(ESCNdb+EpCNp)+ON)HN*]]>=Es|H1|2|C1d|2b+|H1|2EpC1pC1d*+O1C1d*H1*...Es|HN|2|CNd|2b+|HN|2EpCNpCNd*+ONCNd*HN*---(5)]]>c.列求和得到判決變量(等增益合并)
Z=ΣiEs|Hi|2|Cid|2b+|Hi|2EpCipCid*+OiCid*Hi*]]>=(EsΣ|HiCid|2)b+(EpΣi|Hi|2CipCid*)+ΣiOiCid*Hi*---(6)]]>上述公式(6)中第一項代表信號功率，第三項與噪聲有關，而第二項為導頻引起的干擾，導頻擴頻碼和用戶數據擴頻碼雖然在時域中正交，并且經過FFT變換后在頻域中也正交，但是由于存在信道的加權，上述第二項不為0，因此，需要進行干擾抵消。現有技術中公開了一種DS-CDMA的頻域接收機，其中，在下行鏈路情況下，在解擴之前進行了導頻干擾抵消，該方法采用簡單的平均的方法獲得信道的估計值。然而，采用該方法進行信道估計，由于存在非正交項，估計的準確度較低，使得信道估計變得很困難，完全不能象在時域中那樣采用時間平均的方法就可以進行簡單的信道估計，因此需要尋求一種更有效的信道估計方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種可以提高頻域接收機中信道估計的準確度的信道估計方法。
為實現上述目的，本發明提供一種頻域接收機的信道估計方法，其對頻域接收機的接收信號進行信道估計，將接收信號轉換到頻域上得到頻域接收信號；通過迭代方法，重復多次對信道頻域接收信號進行去除擴頻因子影響、去除信道影響、等增益合并處理，來獲得信道估計。
在本發明的上述方法中，在第t個符號內進行如下操作，其中t≥11)對信道進行初始估計，獲得初始的信道估計；2)利用當前的信道估計，對步驟1)中的頻域接收信號依次進行去除擴頻因子影響、去除信道影響、等增益合并，獲得初始判決；3)根據得到的判決，更新信道估計；4)利用更新的信道估計，對頻域接收信號去除擴頻因子影響、去除信道影響、進行等增益合并，然后進行判決，得到該符號的新判決；5)重復上述步驟3)、4)，進行多次迭代，得到最終的信道估計。
在本發明的上述方法中，在第t個符號內，在進行步驟1)之前，還進行如下步驟
1A)對接收信號進行FFT運算，得到頻域上的頻域接收信號；1B)對頻域接收信號中的用戶數據功率與導頻功率比值Q=EsEp]]>在時域中進行估計；在所述步驟3)中，根據得到的判決及Q參數，更新信道估計。
在本發明的上述方法中，在所述步驟1)，根據頻域接收信號，以及本地用戶擴頻碼的M點FFT變換值，對信道作初始估計，其中M為整個頻譜的子段數；在所述步驟3)，根據本地用戶擴頻碼的M點FFT變化值、本地導頻擴頻碼的M點FFT變化值、在步驟1B)中所得到的Q參數、當前得到的判決、以及步驟1A)中獲得的頻域接收信號，更新信道估計。
在本發明的上述方法中，在所述步驟1B)中，所述Q參數用專用信道與公共信道的信干比SIR之比來估計。
在本發明的上述方法中，還包括步驟6)對上述迭代的結果在時間上采用移動平均的方法，進行平滑處理，得到當前最終用于用戶數據解調的信道估計。
利用本發明，通過迭代平滑可以大大提高頻域接收機中信道估計的準確度，本發明可以用于DS-CDMA系統或MC-CDMA(multicarrier code divisionmultiple access)系統中。
圖1給出了本發明的頻域接收機的信道估計方法的流程示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖詳細描述本發明的具體實施方式
。但需要說明的是，所給出的附圖及具體實施方式
僅用于說明本發明，本發明并不限于此。
本發明的頻域接收機的信道估計方法，用于對頻域接收機的接收信號進行信道估計，將接收信號轉換到頻域上得到頻域接收信號；通過迭代方法，重復多次對信道頻域接收信號進行去除擴頻因子影響、去除信道影響、等增益合并處理，來獲得信道估計。
具體地，在本發明的上述方法中，在第t個符號內進行如下操作，其中t≥1
1)對信道進行初始估計，獲得初始的信道估計；2)利用當前的信道估計，對步驟1)中的頻域接收信號依次進行去除擴頻因子影響、去除信道影響、等增益合并，獲得初始判決；3)根據得到的判決，更新信道估計；4)利用更新的信道估計，對頻域接收信號去除擴頻因子影響、去除信道影響、進行等增益合并，然后進行判決，得到該符號的新判決；5)重復上述步驟3)、4)，進行多次迭代，得到最終的信道估計。
其中，在第t個符號內，在進行步驟1)之前，還可以進行如下步驟1A)對接收信號進行FFT運算，得到頻域上的頻域接收信號；1B)對頻域接收信號中的用戶數據功率與導頻功率比值Q=EsEp]]>在時域中進行估計，其中這里的Q參數可以用專用信道與公共信道的信干比SIR之比來估計。
在所述步驟3)中，根據得到的判決及Q參數，更新信道估計。
另外，在本發明的上述方法中，還可以包括步驟6)對上述迭代的結果在時間上采用移動平均的方法，進行平滑處理，得到當前最終用于用戶數據解調的信道估計。
更為具體地，在上述方法中，在所述步驟1)，根據頻域接收信號，以及本地用戶擴頻碼的M點FFT變換值，對信道作初始估計，其中M為整個頻譜的子段數；在所述步驟3)，根據本地用戶擴頻碼的M點FFT變化值、本地導頻擴頻碼的M點FFT變化值、在步驟1B)中所得到的Q參數、當前得到的判決、以及步驟1A)中獲得的頻域接收信號，更新信道估計。
下面，為方便描述起見，不失一般性，作如下假設●導頻與用戶數據擴頻碼長度相同，均為N，下述描述和推導同樣適用于擴頻碼長度不相等的情況，只不過需要修正相應的記號；●不加擾碼，在收發信號同步情況下可以比較完美解擾；●導頻符號全1，因為導頻符號為已知，假設為全1，不失一般性，同時可以使得公式簡潔一些；●其他用戶干擾等效為噪聲，或者單用戶情況。
圖1給出了在上述假設條件下，采用DS-CDMA擴頻的通信系統頻域接收機的信道估計方法。
根據公式(3)，第k個子頻段的接收信號經過M點的FFT變換(M＞＝N)，可以表示為-Rk=Hk(ESCkdb+EpCkp)+Ok]]>=EpHk(EsEpCkdb+Ckp)+Ok---(7)]]>其中，Ckd為本地用戶擴頻碼的M點FFT變換，Ckp為本地導頻擴頻碼的M點FFT變換，HM表示信道沖擊響應經過M點FFT后的值，即信道頻譜，OM是指噪聲經過M點FFT后的值，即噪聲譜，k＝1，...，M，表示這些頻譜子段的序號，M為FFT長度，表示整個頻譜被分成了M個子段。因導頻發射功率不隨時間變化，因此，可以把 作為被估計量 Hk表示第k個子頻段頻譜的頻域響應，表示信道的頻譜特性。
本發明基于上述公式(7)而進行信道估計，所采用的信道估計算法如下1)根據公式(4)，對接收信號Rk去除擴頻因子影響，即，使Rk乘以本地用戶擴頻碼的FFT變換Ckd的共軛Ckd*，得到R1。
2)在時域中進行用戶數據功率與導頻功率比值Q=EsEp]]>的估計。例如，可以用專用信道與公共信道的SIR之比來估計。
3)在第t個符號(Symbol)內進行如下操作a.按照如下公式進行信道初始估計H^k(0)=1CkpRk]]>該公式是由公式(7)在忽略b和Ok時得到的，其中 表示第k個子頻段的頻域響應的初始估計，k＝1，...，M。
b.按照公式(5)對接收信號Rk去除信道影響，即，使上述步驟1)中得到的R1乘以 c.按照公式(6)進行第一次等增益合并，得到Z(0)，其中信道Hi用步驟a中的估計值 代替，進行判決，得到第t個符號Symbol的第一次判決bt(0)；d.根據下式進行第二次信道估計H^k(1)=1Q^Ckdbt(0)+CkpRk]]>e.根據公式(5)進行第二次去除信道影響，其中信道頻譜響應Hi用步驟d中的估計值Hk(1)代替；f.按照公式(6)進行第二次等增益合并，其中信道頻譜響應Hi用步驟d中的估計值Hk(1)代替，進行判決，得到第t個符號Symbol的第二次判決bt(1)Z(1)=ΣEs|H^k(1)|2|Cid|2b+|H^k(1)|2EpCipCid*+OiCid*H^k(1)*]]>=(EsΣ|H^k(1)Cid|2)b+(EpΣi|H^k(1)|2CipCid*)+ΣiOiCid*H^k(1)*]]>g.重復步驟b至f，進行W次疊代，得到信道的第W次估計 H^k(W)=1Q^Ckdbt(W-1)+CkpRk]]>(3)對上述迭代的結果在時間上采用移動平均的方法，進行平滑處理，得到當前最終用于用戶數據解調的信道估計值。
上述方法不僅適用于單載波DS-CDMA信號的頻域接收，而且也適用于MC-CDMA接收機中。
以上具體的實施例說明了本發明，但是這些實施例是示例性的，本發明不限于具體的實施例。本領域的普通技術人員可以在不脫離本發明的精神和范圍的情況下對本發明進行修改、變化或替代。
權利要求
1.一種頻域接收機的信道估計方法，其對頻域接收機的接收信號進行信道估計，其特征在于，將接收信號轉換到頻域上得到頻域接收信號；通過迭代方法，重復多次對信道頻域接收信號進行去除擴頻因子影響、去除信道影響、等增益合并處理，來獲得信道估計。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在第t個符號內進行如下操作，其中t≥11)對信道進行初始估計，獲得初始的信道估計；2)利用當前的信道估計，對步驟1)中的頻域接收信號依次進行去除擴頻因子影響、去除信道影響、等增益合并，獲得初始判決；3)根據得到的判決，更新信道估計；4)利用更新的信道估計，對頻域接收信號去除擴頻因子影響、去除信道影響、進行等增益合并，然后進行判決，得到該符號的新判決；5)重復上述步驟3)、4)，進行多次迭代，得到最終的信道估計。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在第t個符號內，在進行步驟1)之前，還進行如下步驟1A)對接收信號進行FFT運算，得到頻域上的頻域接收信號；1B)對頻域接收信號中的用戶數據功率與導頻功率比值Q=EsEp]]>在時域中進行估計；在所述步驟3)中，根據得到的判決及Q參數，更新信道估計。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步驟1)，根據頻域接收信號，以及本地用戶擴頻碼的M點FFT變換值，對信道作初始估計，其中M為整個頻譜的子段數；在所述步驟3)，根據本地用戶擴頻碼的M點FFT變化值、本地導頻擴頻碼的M點FFT變化值、在步驟1B)中所得到的Q參數、當前得到的判決、以及步驟1A)中獲得的頻域接收信號，更新信道估計。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步驟1B)中，所述Q參數用專用信道與公共信道的信干比SIR之比來估計。
6.根據權利要求2-5中之一所述的方法，其特征在于，還包括步驟6)對上述迭代的結果在時間上采用移動平均的方法，進行平滑處理，得到當前最終用于用戶數據解調的信道估計值。
7.根據權利要求2-5中之一所述的方法，其特征在于，用于DS-CDMA系統或MC-CDMA系統。
全文摘要
本發明涉及一種頻域接收機的信道估計方法，其對變換到頻域的接收信號進行信道估計。在本發明中，將接收信號轉換到頻域上得到頻域接收信號；通過迭代方法，重復多次對信道頻域接收信號進行去除擴頻因子影響、去除信道影響、等增益合并處理，來獲得信道估計。利用本發明，通過迭代平滑可以大大提高頻域接收機中信道估計的準確度。
文檔編號H04J13/04GK1968030SQ200610078059
公開日2007年5月23日 申請日期2006年4月29日 優先權日2006年4月29日
發明者曹愛軍 申請人:華為技術有限公司