信道估計方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明實施例涉及無線通信技術，尤其涉及一種信道估計方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 由于無線通信中存在信道的多徑延遲和多普勒效應，因此，在接收端恢復數據信 號時，對信道進行估計是非常必要的，其中，現有無線通信系統中通常采用基于導頻的信道 估計方法。
[0003] 現有基于導頻的信道估計技術采用基擴展度asisexapansionmodel,簡稱BEM) 模型來處理每個傳輸塊中信道的快速變化，通過自回歸（AR)模型對基系數進行建模，并采 用卡爾曼濾波對基系數變化進行估計與跟蹤，即現有基于導頻的信道估計技術通過利用時 間統計約束進行信道估計，信道估計性能較低。
【發明內容】
[0004] 本發明實施例提供一種信道估計方法及裝置，W提高信道估計性能。
[0005] 第一方面，本發明實施例提供一種信道估計方法，包括：
[0006] 根據相鄰的基于基系數的導頻符號采用基于測量統計約束的最大似然信道估計 方法對信道進行初步估計，得到所述導頻符號位置的信道基系數初步估計值；
[0007]根據所述信道基系數初步估計值采用基于時間統計約束的卡爾曼濾波信道估計 方法對所述信道進行精確估計，得到所述導頻符號位置的信道基系數最終估計值；
[0008]根據所述信道基系數最終估計值通過插值運算得到頻域信道增益系數。
[0009] 結合第一方面，在第一方面的第一種可能的實現方式中，所述根據相鄰的基于基 系數的導頻符號采用基于測量統計約束的最大似然信道估計方法對信道進行初步估計，得 到所述導頻符號位置的信道基系數初步估計值，包括：
[0010] 根據所述相鄰的基于基系數的導頻符號采用最大似然信道估計公式對信道進行 初步估計，得到所述導頻符號位置的信道基系數初步估計值；
[0011] 其中，所述最大似然信道估計公式為：
[0013] 其中，為待估計信道的第m個導頻符號的信道基系數初步估計值，隸示 狀態轉移矩陣，B為GCE-BEM基矩陣，Ymk表示第m-k個導頻符號的頻域接收的基于基系數 的導頻符號，表示第m-k個導頻符號的信道系數，m的取值為0、4、7或11。
[0014] 結合第一方面或第一方面的第一種可能的實現方式，在第一方面的第二種可能的 實現方式中，所述根據所述信道基系數初步估計值采用基于時間統計約束的卡爾曼濾波信 道估計方法對所述信道進行精確估計，得到所述導頻符號位置的信道基系數最終估計值， 包括：
[0015] 根據所述信道基系數初步估計值采用卡爾曼濾波信道估計公式對所述信道進行 精確估計，得到所述導頻符號位置的信道基系數最終估計值；
[0016] 其中，所述卡爾曼濾波信道估計公式為：
[0018] 其中，：^為觀測方程中狀態矩陣；枯表示第111個導頻符號位置的卡爾曼增益記。表 示第m個導頻符號位置的測量矩陣；Ym表示第m個導頻符號；表示第m個導頻符號位 置的信道基系數估計值；表示第m-1個導頻符號位置的信道基系數估計值； 表示由第m-1個導頻符號估計第m個導頻符號的信道基系數估計值。
[0019] 結合第一方面、第一方面的第一種或第二種任一種可能的實現方式，在第一方面 的第H種可能的實現方式中，根據所述信道基系數最終估計值通過插值運算得到頻域信道 增益系數，包括：
[0020] 根據所述信道基系數最終估計值通過時域維納濾波插值運算得到所述導頻符號 位置和數據符號位置的時域信道增益系數，或者根據所述信道基系數最終估計值通過自回 歸AR基系數插值運算得到所述導頻符號位置和數據符號位置的時域信道增益系數；
[0021] 根據所述導頻符號位置和所述數據符號位置的時域信道增益系數得到所述頻域 信道增益系數。
[0022] 結合第一方面的第H種可能的實現方式，在第一方面的第四種可能的實現方式 中，所述根據所述信道基系數最終估計值通過時域維納濾波插值運算得到所述導頻符號位 置和數據符號位置的時域信道增益系數，包括：
[0023] 根據所述信道基系數最終估計值通過聽,,,=8&/.",得到所述導頻符號位置的時域 信道增益系數；其中，a表示第m個導頻符號的第1條徑上的時域信道增益系數，B為 GCE-BEM基矩陣，6,.。表示第m個導頻符號的第1條徑上的所述信道基系數最終估計值；其 中，m的取值為0、4、7或11 ;
[0024] 根據所述導頻符號位置的時域信道增益系數通過時域維納濾波插值公式得到所 述數據符號位置的時域信道增益系數；
[00巧]其中，所述時域維納濾波插值公式為
[002引其中，(X說隸示第t個發射天線與第r個接收天線間所有(FDM符號的第1條徑上 的時域信道增益系數，所述所有OFDM符號包括：數據符號W及導頻符號；]表示時 LPJy 域上第i個數據符號位置與第j個導頻符號位置間的相關系數；H1表示時域上第i LPPAi、j 個導頻符號位置與第j個數據符號位置間的相關系數表示第t個發射天線與第r個 接收天線間第ii個導頻符號的第1條徑上的時域信道參數，ii的取值為：〇、4、7或11 ;agt表示第t個發射天線與第r個接收天線間第i2個導頻符號的第1條徑上的時域信道參數， i2的取值為：〇、4、7或11，且ii^i2 ;巧:為噪聲方差估計值。
[0027] 結合第一方面的第H種可能的實現方式，在第一方面的第五種可能的實現方式 中，所述根據所述信道基系數最終估計值通過AR基系數插值運算得到所述導頻符號位置 和數據符號位置的時域信道增益系數，包括：
[0028] 根據所述信道基系數最終估計值通過一階AR模型得到所述數據符號位置的信道 基系數；
[002引其中，所述一階AR模型為：鉛，=文。W載己.+斯獻> 表示第t個發射天線與第r個接收天線間第m個導頻符號的第1條徑上的時域信道增益系數，且m的取值為；0、4、7 或11 ;玲記,表示第t個發射天線與第r個接收天線間第m-s個數據符號的第1條徑上的所 述信道基系數最終估計值；S表示待估計數據符號位置與當前導頻符號位置間間隔，且S的 取值范圍為1、2或3 ; A,. (.V)表示第1條徑上兩(FDM符號間隔為S時的信道狀態轉移矩陣； 成;表示第t個發射天線與第r個接收天線間第m個導頻符號的第1條徑上的AR模型誤 差；
[0030] 根據所述導頻符號位置和所述數據符號位置的信道基系數通過《/.,=B(V,得到所 述導頻符號位置和所述數據符號位置的時域信道增益系數；其中，a1,,為第Z個OFDM符號 的第1條徑上的時域信道增益系數，Z的取值范圍為[0,切內的整數；％為第Z個(FDM 符號的第1條徑上的信道基系數。
[0031] 結合第一方面的第H種至第五種任一種可能的實現方式，在第一方面的第六種可 能的實現方式中，所述根據所述導頻符號位置和所述數據符號位置的時域信道增益系數得 到所述頻域信道增益系數，包括：
[0032] 根據所述導頻符號位置和所述數據符號位置的時域信道增益系數通過時頻轉換 公式得到所述頻域信道增益系數；
[0033] 其中，所述時頻轉換公式為：
[003引其中，媒"表示第t個發射天線與第r個接收天線間第Z個OFDM符號的第1條 徑上的時域信道增益系數；[Hf 表示第t個發射天線與第r個接收天線間第Z個(FDM 符號上的頻域信道增益系數，k和n表示子載波編號；N。為每個OFDM符號中的子載波個數； 為天線對（r，t)之間的總多徑數；L為采樣時間間隔；F為歸一化頻偏值；T1為第1 徑時域信道的歸一化時延。
[0036] 結合第一方面、第一方面的第一種至第六種任一種可能的實現方式，在第一方面 的第走種可能的實現方式中，所述根據相鄰的基于基系數的導頻符號采用基于測量統計約 束的最大似然信道估計方法對信道進行初步估計，得到所述導頻符號位置的信道基系數初 步估計值之前，還包括：
[0037] 對信道信息進行數據預處理得到基于基系數的當前導頻符號W及與所述當前導 頻符號相鄰的至少一個基于基系數的導頻符號，其中，所述信道信息包括：頻偏估計值、噪 聲方差估計值和多普勒頻移及信號功率估計值。
[0038] 結合第一方面的第走種可能的實現方式，在第一方面的第八種可能的實現方式 中，所述對信道信息進行數據預處理得到基于基系數的當前導頻符號W及與所述當前導頻 符號相鄰的至少一個基于基系數的導頻符號之前，還包括：
[0039] 對接收到的當前導頻符號進行數據測量處理，得到所述信道信息。
[0040] 結合第一方面的第八種可能的實現方式，在第一方面的第九種可能的實現方式 中，所述對接收到的當前導頻符號進行數據測量處理，得到所述信道信息，包括：
[0041] 對所述當前導頻符號進行最大似然頻偏估計，得到所述當前導頻符號的頻偏估計 值；
[0042] 對所述當前導頻符號進行噪聲方差估計，得到所述信道的噪聲方差估計值；
[0043] 根據所述噪聲方差估計值通過基于循環前綴的多普勒頻移估計，得到所述信道的 多普勒頻移及信號功率估計值。
[0044] 結合第一方面的第九種可能的實現方式，在第一方面的第十種可能的實現方式 中，所述對所述當前導頻符號進行最大似然頻偏估計，得到所述當前導頻符號的頻偏估計 值，包括：
[0045] 對所述當前導頻符號根據最大似然方法進行數據處理得到初始頻偏估計yW;
[0046] 將所述yW及所述當前導頻符號位置的時域接收信號ym代入似然函數得到歸一化 頻偏值；所述似然函數的表達式為：
，其中，E?為 頻偏矩陣，F為歸一化頻偏值；
[0047] 根據所述歸一化頻偏值通過分步搜索算法計算得到所述當前導頻符號的頻偏估 計值。
[0048] 第二方面，本發明實施例提供一種信道估計裝置，包括：
[0049] 第一估計模塊，用于根據相鄰的基于基系數的導頻符號采用基于測量統計約束的 最大似然信道估計方法對信道進行初步估計，得到所述導頻符號位置的信道基系數初步估 計值；
[0050] 第二估計模塊，用于根據所述信道基系數初步估計值采用基于時間統計約束的卡 爾曼濾波信道估計方法對所述信道進行精確估計，得到所述導頻符號位置的信道基系數最 終估計值；
[0051] 插值模塊，用于根據所述信道基系數最終估計值通過插值運算得到頻域信道增益 系數。
[0052] 結合第二方面，在第二方面的第一種可能的實現方式中，所述第一估計模塊具體 用于：根據所述相鄰的基于基系數的導頻符號采用最大似然信道估計公式對信道進行初步 估計，得到所述導頻符號位置的信道基系數初步估計值；
[0053]其中，所述最大似然信道估計公式為：
[00巧]其中，i,為待估計信道的第m個導頻符號的信道基系數初步估計值，本表示 狀態轉移矩陣，B為GCE-BEM基矩陣，Ymk表示第m-k個導頻符號的頻域接收的基于基系數 的導頻符號，表示第m-k個導頻符號的信道系數，m的取值為0、4、7或11。
[0056] 結合第二方面或第二方面的第一種可能的實現方式，在第二方面的第二種可能的 實現方式中，所述第二估計模塊具體用于：根據所述信道基系數初步估計值采用卡爾曼濾 波信道估計公式對所述信道進行精確估計，得到所述導頻符號位置的信道基系數最終估計 值；
[0057] 其中，所述卡爾曼濾波信道估計公式為：
[0059] 其中，為觀測方程中狀態矩陣；Km表示第m個導頻符號位置的卡爾曼增益；Sm表 示第m個導頻符號位置的測量矩陣；Ym表示第m個導頻符號；表示第m個導頻符號位 置的信道基系數估計值；表示第m-1個導頻符號位置的信道基系數估計值； 表示由第m-1個導頻符號估計第m個導頻符號的信道基系數估計值。
[0060] 結合第二方面、第二方面的第一種或第二種任一種可能的實現方式，在第二方面 的第H種可能的實現方式中，所述插值模塊包括；第一插值單元，用于根據所述信道基系數 最終估計值通過時域維納濾波插值運算得到所述導頻符號位置和數據符號位置的時域信 道增益系數，或第二插值單元，用于根據所述信道基系數最終估計值通過自回歸AR基系數 插值運算得到所述導頻符號位置和數據符號位置的時域信道增益系數；
[0061] 第H插值單元，用于根據所述導頻符號位置和所述數據符號位置的時域信道增益 系數得到所述頻域信道增益系數。
[0062] 結合第二方面的第H種可能的實現方式，在第二方面的第四種可能的實現方式 中，所述第一插值單元具體用于：
[0063]根據所述信道基系數最終估計值通過a/,。, =BS/,。,得到所述導頻符號位置的時域 信道增益系數；其中，a表示第m個導頻符號的第1條徑上的時域信道增益系數，B為 GCE-BEM基矩陣，6,,,。表示第m個導頻符號的第1條徑上的所述信道基系數最終估計值；其 中，m的取值為0、4、7或11 ;
[0064] 根據所述導頻符號位置的時域信道增益系數通過時域維納濾波插值公式得到所 述數據符號位置的時域信道增益系數；
[0065] 其中，所述時域維納濾波插值公式為：
[0066]其中，<點表示第t個發射天線與第r個接收天線間所有(FDM符號的第1條徑上 的時域信道增益系數，所述所有OFDM