专利名称：一种信道单位冲击响应估计的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及移动通讯领域，尤其涉及一种信道单位冲击响应估计的方 法及系统。
背景技术：
在目前的移动通信领域中，无线通信系统中接收机的解调功能基本上都采 用均衡解调技术，由于信道单位冲击响应是均衡解调技术一个最为关键的技术 参数，因此，对于无线通信系统的接收机而言，性能基本都依赖于信道单位冲 击响应估计的正确性。在全球移动通信系统(GSM， Global System for Mobile communication) /GSM演进增强型数据速率(EDGE， Enhanced Data rates for GSM Evolution) 系统的均衡解调子系统中，传统的信道估计方法采用滑动相关技术，利用训练序列的强自相关性来获:f又信道单位冲击响应估计值，在信道估计过程中，利用了由26个符号位组成的训练序列中的21个符号位，在这21个符号位中提取 中间的16个符号位进行向右滑动，因此，整个估计过程用到了训练序列中初 始的16个符号位和经滑动后的21个符号位中另外5个符号位的训练序列参与 估计运算。在专利号为CN20041003407《适用于GSM和GSM演进增强型数据速率 的信道估计方法》的中国专利中，提出了一种信道估计方法，该方法将训练序 列中间的16个符号位固定，利用经过翻转后的信号序列进行滑动相关，其优 点是在滑动相关的过程中没有利用到可能受到信息符号影响的训练序列中剩 余的5个符号位。但此专利的根本思想依然利用了连续16位训练序列的强自 相关性，而无法充分使用全部训练序列位，因此，对比传统信道估计方法，在 GSM/EDGE的均衡解调系统性能上并没有提高。另夕卜，在专利号为US5687198《Channel estimation in a communicationsystem》的美国专利中，<^开了一种信道单位冲击响应的估计方法，该方法首 先根据接收到的信号，初步估计信道单位沖击响应。然后，对接收到的信号进 行解调，对解调后的信号再进行信道估计，该发明可以归类于迭代信道单位沖 击响应估计法，适用于TDMA系统，但该方法具有复杂度高，系统实用性差 等缺点。发明内容有鉴于此，本发明的目的在于提供一种信道单位冲击响应估计的方法及系 统，通过该方法及系统，达到在降低运算复杂度的基础上，大大提高信道单位 冲击响应估计的准确度和均衡解调性能，并大大增强系统实用性的目的。本发明提供了 一种信道单位冲击响应估计的方法，包括以下步骤A. 从接收信号的训练序列中提取符号序列；B. 构建信道单位冲击响应估计系数矩阵；C. 将符号序列与系数矩阵乘累加运算，求出信道单位冲击响应估计值。 该方法所述符号序列包括N-L+1个符号，其中，N表示信道估计中有用的训练序列长度，L表示信道弥散长度。 该方法所述步骤B包括 Bl.构建训练序列矩阵； B2.根据训练序列矩阵计算出系数矩阵。 该方法所述步骤B1为选择标准训练序列，确定信道弥散长度，将选择的标准训练序列和确定的 信道弥散长度代入训练序列矩阵表达式。该方法所述标准训练序列为常规突发脉冲中8组不同的训练序列。 该方法所述符号序列包含的符号个数与系数矩阵的每行符号序列包含的符号个数相同。该方法所述乘累加运算为将所述符号序列的符号与系数矩阵的每行符号序列的符号对应相乘，将相 乘后的各个乘积进行累加，其中，所述符号序列的符号和与该符号对应相乘的 所述系数矩阵的每行符号序列的符号在各自符号序列中具有相同的符号位。本发明还提供了一种信道单位冲击响应估计的系统，包括 符号序列提^^莫块，用于从接收信号的训练序列中提取符号序列； 系数矩阵构建模块，用于构建信道单位冲击响应估计系数矩阵； 乘累加运算模块，用于将符号序列与系数矩阵进行乘累加运算，求出信道 单位冲击响应估计值。该系统所述系数矩阵构建模块包括训练序列矩阵构建模块，用于选择标准训练序列，确定信道弥散长度，将 选择的标准训练序列和确定的信道弥散长度代入训练序列矩阵表达式，构建训 练序列矩阵；系数矩阵计算模块，用于根据训练序列矩阵计算出系数矩阵。 该系统所述乘累加运算模块执行乘累加运算为将所述符号序列的符号与系数矩阵的每行符号序列的符号对应相乘，将相 乘后的各个乘积进行累加，其中，所述符号序列的符号和与该符号对应相乘的 所述系数矩阵的每行符号序列的符号在各自符号序列中具有相同的符号位。本发明所述的信道单位冲击响应估计的方法及系统，充分利用GSM协议 中规定的26位训练序列作为信道单位冲击响应估计，将噪声影响平均到更多 的训练序列符号位上，大大提高了信道单位冲击响应估计的准确度和均衡解调 性能，达到为用户提供一套运算复杂度低，系统实用性强的信道单位冲击响应 估计解决方案的有益效果。
图1为本发明具体实施例中信道单位冲击响应估计装置结构框图；图2为本发明具体实施例中信道单位冲击响应估计方法的流程图；图3为本发明具体实施例中GSM/EDGE系统的时隙结构图；图4为在静态环境中采用本发明具体实施例中的信道估计方法与采用传统的信道估计方法的GSM/EDGE均衡解调系统的性能仿真曲线示意图；图5为在TU50环境中采用本发明具体实施例中的信道估计方法与釆用传统的信道估计方法的GSM/EDGE均衡解调系统的性能仿真曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明的具体实施方式
。图1为本发明具体实施例中信道单位沖击响应估计装置结构框图，图1包括符号序列提取模块101，用于从接收信号的训练序列中提取符号序列； 系数矩阵构建模块102，用于构建系数矩阵，该模块具体包括训练序列矩阵构建模块1021和系数矩阵计算模块1022;其中，训练序列矩阵构建模块1021,用于选择标准训练序列，确定信道弥散长度，将选择的标准训练序列和确定的信道弥散长度代入训练序列矩阵表达式，构建训练序列矩阵；系数矩阵计算模块1022，用于根据训练序列矩阵计算出系数矩阵。 乘累加运算模块103，用于将符号序列与系数矩阵中的每行符号序列分别进行乘累加运算，求出信道单位冲击响应估计值。 乘累加运算模块103执行乘累加运算的过程如下将符号序列的符号与系数矩阵的每行符号序列的符号对应相乘，将相乘后 的各个乘积进行累加，其中，所述符号序列的符号和与该符号对应相乘的所述 系数矩阵的每行符号序列的符号在各自符号序列中具有相同的符号位。图2为本发明具体实施例中信道单位冲击响应估计方法的流程图，具体 实施步骤如下步骤201， /人4妄收信号的训练序列中提取一个符号序列，该符号序列包括 N-L+l个符号。其中，N表示信道估计中有用的训练序列长度，L表示信道弥散长度，在 本实施例中，N取值为26,L取值为6。接收信号的结构参见图3所示，图3为 本发明具体实施例中GSM/EDGE系统的时隙结构图，图3中， 一个常规突发 脉冲序列的接收信号中包含一个具有26个符号位的训练序列，本步骤中所要 提取的符号序列，就是从该具有26个符号位的训练序列的初始符号位开始进 行提取的。另外，信道弥散长度与实际信道环境有关，在一般常见的信道条件 下，信道弥散长度L取值为6。步骤202，构建训练序列矩阵T。训练序列矩阵T的结构表达式如下述矩阵①所示:<formula>formula see original document page 8</formula>①本实施例中，选择8组标准训练序列中的第0组训练序列(0010 0101 1100 001000100101 11 )，信道弥散长度L取值为6，将二者代入矩阵①中，得出训 练序列矩阵T，如下述矩阵②所示<formula>formula see original document page 8</formula>②其中，矩阵②中的"0)、 r(l).,.,(25)分别与第0组训练序列(0010 0101 1100 0010 0010 0101 11 )中的每个符号相对应，如，"0)=0、 "1)=0、 ...,(25) = 1。步骤203，根据步骤202构建的训练序列矩阵T，计算出信道单位冲击响 应估计系数矩阵K。计算公式参加下述公式③所示<formula>formula see original document page 8</formula>上式中上标//代表矩阵的共轭转置，且在本文公式描述中上标//的含义均 相同。步骤204，将步骤201提取的符号序列与信道单位冲击响应估计系数矩阵 K中的6行符号序列分别进行乘累加，计算出6个信道的单位沖击响应估计值。 计算信道单位冲击响应估计值的过程如下设一个信道单位沖击响应为A,训练序列通过此信道则可以表示为p = 7^。 当接收信号的训练序列的响应为Z时，得到最小平方公式④<formula>formula see original document page 8</formula>④通过公式④可以看出，当z)(^)为最小时，信道单位冲击响应A即可近似为想要估计的信道单位冲击响应"具体参见下述公式⑤所示/ = argmin>|Z)广~、、,即a等于当d &为最小时的参数" 、^根据上述推倒过程及给出的最小平方公式④，易知当信道单位冲击响应 "("r)—V、时，D^)为最小，因此得到最终的信道单位冲击响应估计值，具体参见下述公式(D所示上述步骤是对本发明信道估计方法的详细描述，下面对本发明的信道估计 方法在提高性能上的原理作进一步描述。已知实际接收信号的训练序列位响应为/ = 7% + "，其中7Tz表示训练序列 经过信道后的实际响应，/;代表实际信道单位冲击响应，w表示经过信道传输 后接收信号中的噪声分量。根据上述关系，信道单位冲击响应的估计值可以转 化为训练序列经过信道后的实际响应与经过信道传输后接收信号中的噪声分 量的和，如^^式⑦所示⑦上述公式⑦中，v为单位冲击响应估计值中噪声分量部分，因此可以才艮据 公式⑧计算出估计噪声方差/ 、—1一 /、 -l 一//一=五"朋rf y1// y 、 从公式⑧所示的估计噪声方差表达式可以看出，随着训练序列取用位数的增大，估计噪声方差将会随之减小，当最小平方算法取21位训练序列时，得到估计噪声方差小于%。乂，意味着最小平方算法将噪声平均到每个符号上，另外最小平方算法没有利用到训练序列连续16位的自相关特性，因此最小平方算法不受训练序列16位的取用局限。综合这些特性可以看出，本发明所述 的最小平方算法可以更为充分的利用训练序列，提高信道单位冲击响应估计精 度，从而达到GSM/EDGE系统接收机性能的提高。图4为在静态环境中采用本发明具体实施例中的信道估计方法与釆用传 统的信道估计方法的GSM/EDGE均衡解调系统的性能仿真曲线示意图，图5 为在TU50环境中采用本发明具体实施例中的信道估计方法与采用传统的信道 估计方法的GSM/EDGE均;街解调系统的性能仿真曲线示意图。在图4和图5 中，横坐标均表示信噪比(SNR)，纵坐标均表示比特误码率(BER)，其中， 用箭头指出的曲线为采用本发明具体实施例中的信道估计方法的GSM/EDGE 均衡解调系统的性能仿真曲线，未用箭头指出的曲线为釆用传统的信道估计方 法的GSM/EDGE均衡解调系统的性能仿真曲线。从两幅图中可以明显看出， 相对于采用传统的信道估计方法，采用本发明具体实施例中的信道估计方法的 GSM/EDGE系统接收机中均衡解调子系统在相同误码率的情况下，能够获得 较大的性能增益。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。
权利要求
1.一种信道单位冲击响应估计的方法，其特征在于，包括以下步骤A.从接收信号的训练序列中提取符号序列；B.构建信道单位冲击响应估计系数矩阵；C.将符号序列与系数矩阵乘累加运算，求出信道单位冲击响应估计值。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述符号序列包括N-L+1 个符号，其中，N表示信道估计中有用的训练序列长度，L表示信道弥散长度。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括 Bl.构建训练序列矩阵；B2.根据训练序列矩阵计算出系数矩阵。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤B1为 选择标准训练序列，确定信道弥散长度，将选择的标准训练序列和确定的信道弥散长度代入训练序列矩阵表达式。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述标准训练序列为常规 突发脉冲中8组不同的训练序列。
6. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述符号序列包含的 符号个数与系数矩阵的每行符号序列包含的符号个数相同。
7. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述乘累加运算为 将所述符号序列的符号与系数矩阵的每行符号序列的符号对应相乘，将相乘后的各个乘积进行累加，其中，所述符号序列的符号和与该符号对应相乘的 所述系数矩阵的每行符号序列的符号在各自符号序列中具有相同的符号位。
8. —种信道单位冲击响应估计的系统，其特征在于，包括 符号序列提取模块，用于从接收信号的训练序列中提取符号序列； 系数矩阵构建模块，用于构建信道单位冲击响应估计系数矩阵； 乘累加运算模块，用于将符号序列与系数矩阵进行乘累加运算，求出信道单位冲击响应估计值。
9. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系数矩阵构建模块包训练序列矩阵构建模块，用于选择标准训练序列，确定信道弥散长度，将 选择的标准训练序列和确定的信道弥散长度代入训练序列矩阵表达式，构建训练序列矩阵；系数矩阵计算模块，用于根据训练序列矩阵计算出系数矩阵。 10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述乘累加运算模块 执行乘累加运算为将所述符号序列的符号与系数矩阵的每行符号序列的符号对应相乘，将相乘后 的各个乘积进行累加，其中，所述符号序列的符号和与该符号对应相乘的所述 系数矩阵的每行符号序列的符号在各自符号序列中具有相同的符号位。
全文摘要
本发明公开了一种信道单位冲击响应估计的方法从接收信号的训练序列中提取符号序列；构建信道单位冲击响应估计系数矩阵；将符号序列与系数矩阵进行乘累加运算，求出信道单位冲击响应估计值。同时还公开了一种信道单位冲击响应估计的系统，包括符号序列提取模块、系数矩阵构建模块和乘累加运算模块。通过本发明大大提高了信道单位冲击响应估计的准确度和均衡解调性能，为用户提供了一套运算复杂度低，系统实用性强的信道单位冲击响应估计解决方案。
文档编号H04L25/02GK101335725SQ20071011782
公开日2008年12月31日 申请日期2007年6月25日 优先权日2007年6月25日
发明者单淑伟, 庆 段, 辛胜利 申请人:中兴通讯股份有限公司