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Title:
COEFFICIENT CALCULATION METHOD AND DEVICE FOR TIME-DOMAIN CHANNEL ESTIMATION FILTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/089156
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention provides a coefficient calculation method and device for a time-domain channel estimation filter. The method comprises: obtain the position information and weight information of the signals carrying RS information corresponding to X 1 ,X 2 ,… X P ; obtain the position information and weight information of the signals carrying RS information involving Y 1 ,Y 2 ,…Y Q ; calculate the autocorrelation matrix of vector I according to the position information and the weight information, wherein I = [X 1 ,X 2 ,…X P ,Y 1 ,Y 2 ,…Y Q ]; calculate the crosscorrelation matrix between vector O and vector I according to the position information and the weight information, wherein O = [Y 0 ], and Y 0 is the ideal value of the time domain of the signal currently undergoing channel estimation; calculate the inverse matrix product of the crosscorrelation matrix and the autocorrelation matrix to obtain the coefficient vector corresponding to the signal currently undergoing channel estimation. The present invention can obtain a more optimal calculation of filter coefficient.

Inventors:
XU BAICHENG (CN)
Application Number:
PCT/CN2011/085002
Publication Date:
July 05, 2012
Filing Date:
December 30, 2011
Export Citation:
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Assignee:
ST ERICSSON SEMICONDUCTOR BEIJING CO LTD (CN)
XU BAICHENG (CN)
International Classes:
H04L27/26; H04L25/02
Domestic Patent References:
WO2010090787A12010-08-12
Foreign References:
CN102123127A2011-07-13
CN101534266A2009-09-16
CN101753498A2010-06-23
CN101815042A2010-08-25
CN101795246A2010-08-04
Other References:
See also references of EP 2661041A4
Attorney, Agent or Firm:
DRAGON INTELLECTUAL PROPERTY LAW FIRM (CN)
北京银龙知识产权代理有限公司 (CN)
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Claims:
权利 要 求 书

1. 一种时域信道估计滤波器的系数计算方法, 应用于 LTE系统中, 其特 征在于, 包括:

获取 X1 X2…^所对应的携带 RS 信息的符号的位置信息和权重信息, ,^···^为与当前输入符号最接近的 P个频域信道估计值, P为大于 0的整 数;

获取 所涉及的携带 RS 信息的符号的位置信息和权重信息, Λ,··· 为与当前进行信道估计的符号最接近的 β个时域信道估计值, β为大 于 0的整数;

根据所述位置信息和权重信息, 计算向量 I的自相关矩阵, 其中, ΐ艮 ¾所 位 ί信 J、和权重信息, 计算向量 0与向量 I之间的互相关矩阵, 其中, 0= ], 1为当前进行信道估计的符号的时域信道的理想值;

计算所述互相关矩阵与所述自相关矩阵的逆矩阵之积, 得到当前进行信 道估计的符号对应的系数向量。

2. 如权利要求 1所述的系数计算方法,其特征在于,所述获取 ,Χ ···^ 所对应的携带 RS信息的符号的位置信息和权重信息, 包括:

初始化时, 将 X,对应的位置信息 ) )和权重信息 W 均设置为 0, i=l,---P;

每输入一个新的符号时, 判断该符号是否为携带 RS信息的符号, 若是, 从 = jP开始,将 更新为 m,将 W 更新为 W "),直到 =1时,将 更 新为^ 将 更新为 1, 为该符号的序号; 否则, 不对所述位置信息和权 重信息进行更新。

3. 如权利要求 1所述的系数计算方法,其特征在于,所述获取 ,Χ ···^ 所对应的携带 RS信息的符号的位置信息和权重信息, 包括:

初始化时, 将 X,对应的位置信息 ) )和权重信息 W 均设置为 0, i=l,---P;

每输入一个新的符号时, 从 =Ρ开始, 将 ) )更新为 )( ), 将 w^)更新 为 w^"), 直到 =1时, 判断该符号是否为携带 RS信息的符号, 若是, 将 )(w 更新为《, 将 更新为 1, 为该符号的序号; 否则, 不对 和 进行 更新。

4. 如权利要求 1所述的系数计算方法, 其特征在于, 按照如下公式计; 向

E[xkX: = (E[x;Xm ) =W(X^(W ),k,m = l,---P

length(D(¾)) length(Di½))

E YKY: = (E YkX = X X W( )(W ( )) ),k,m = l,---Q ngth(Dl *')

E[YKX* = E[Y*X ) = ^ W(¥k)(i)(w<x"')) R(i \k =!,■■■ Q,m = \,---P 其中, E[.]为求数学期望运算, ) 为 XM对应的位置信息, 为 ^对 应的权重信息, Μ = ··Ρ, D 为 对应的位置信息, 为 对应的权重信 息, = 1,···β, W C)为 W )的第 个元素, D ( 为 的第 个元素, length (-) 为求向量的元素个数, R( )为根据信道信息和系统信息确定的相关函数, 为第 i个符号与第 j个符号之间的时间距离。

5. 如权利要求 1所述的系数计算方法, 其特征在于, 按照如下公式计算 0与向量 I之间的互相关矩阵 R。T :

γ,χ:

ROI = E[OIH] = E

E [Y0XP' ] = (W(X^ ) R(Tn L p) ),ρ=1,···Ρ

其中, E[.]为求数学期望运算, ) )为 对应的位置信息, W 为 对 应的权重信息, p = U, 为 1对应的位置信息, W 为 1对应的权重信 息, q = l 'Q, W ')为 W 的第 个元素, 0 )为0^的第 个元素, length^ 为求向量的元素个数, R( )为根据信道信息和系统信息确定的相关函数, 为第 i个符号与第 j个符号之间的时间距离, n— L为当前进行信道估计的符号 的序号, M为当前输入符号的序号, L表示滤波器的输入与输出之间有多少个 符号的时延。

6. 如权利要求 4或 5所述的系数计算方法, 其特征在于, 所述相关函数 为:

= /0(2 其中, /。(·)表示第一类 0 阶贝塞尔函数, /max为最大多普勒频移, = ym \i - j\ Tym为一个符号的时间长度。

7. 如权利要求 1所述的系数计算方法, 其特征在于, 当所述自相关矩阵 不满秩时, 所述系数计算方法还包括:

通过缩维的方式将所述自相关矩阵更新为满秩矩阵, 并对所述互相关矩 阵进行相应更新;

此时, 所述计算所述互相关矩阵与所述自相关矩阵的逆矩阵之积为, 计 算更新后的互相关矩阵与更新后的自相关矩阵的逆矩阵之积。

8. 如权利要求 7所述的系数计算方法, 其特征在于, 还包括: 对所述系数向量进行归一化处理。

9. 如权利要求 1所述的系数计算方法, 其特征在于:

所述获取 所涉及的携带 RS 信息的符号的位置信息和权重信息 为: 获取当前进行信道估计的符号对应的 所涉及的携带 RS信息的符 号的位置信息和权重信息, 所述位置信息和权重信息为对上一个符号进行系 数计算后更新得到, 并且, 初始化时, 所述位置信息和权重信息为空集; 在得到当前进行信道估计的符号对应的系数向量之后, 还包括: 对 所涉及的携带 RS信息的符号位置信息和权重信息进行更新, 以供下 一个符号的系数计算使用。

10. 如权利要求 9所述的系数计算方法,其特征在于,所述对! ,…^所 涉及 RS信息的符号的位置信息和权重信息进行更新, 包括:

= 2开始, 对 W(fe 进行如下的更新, 直到 ^ = β :

W <temp> (1 length(W ) )) = W <temp> (1 length(W + a?W¾ )

= 1开始, 对 W(fe 和 D(fe 进行如下的更新, 直到 如果 ) 属于 ),则 W (temp) (ί) = W (temp) (Ϊ) + b , i为 D(fe 中与 ) ( 相 等的元素的序号;

如果 ) 不属于 ), D D 从 ^ = β开始, 将 W 更新为 W^, 将 更新为 D(W, 直到 g = l时, 将 W(¾)更新为 fp、, 将 D 更新为 Ό(' ;

其中, ) )为 对应的位置信息, Ρ = 1 · ·Ρ, 为 1对应的位置信息, W 为 1对应的权重信息, q = l,-Q, [ ··· ,βι,… 为当前进行信道估计的 符号对应的系数向量, leng 为求向量的元素个数。

11. 如权利要求 1所述的系数计算方法, 其特征在于, 还包括: 计算 I中有效元素所对应的符号与当前进行信道估计的符号之间的距离 向量;

根据所述距离向量确定当前进行信道估计的符号所属的场景;

系数计算进入稳定状态后, 将计算得到的系数向量记录为相应场景的滤 波器系数。

12. 一种时域信道估计滤波器的系数计算装置, 应用于 LTE系统中, 其 特征在于, 包括:

第一获取模块, 用于获取 , ^ Χρ所对应的携带 RS信息的符号的位置 信息和权重信息, ,^···^为与当前输入符号最接近的 ^个频域信道估计 值, Ρ为大于 0的整数;

第二获取模块, 用于获取 所涉及的携带 RS信息的符号的位置信 息和权重信息, 为与当前进行信道估计的符号最接近的 β个时域信道 估计值, β为大于 0的整数;

自相关计算模块,用于根据所述位置信息和权重信息,计算向量 I的自相 关矩阵, 其中, Κ , Χν^,ι , ;

互相关计算模块, 用于根据所述位置信息和权重信息, 计算向量 0与向 量 I之间的互相关矩阵, 其中, o = ], y。为当前进行信道估计的符号的时域 信道的理想值;

滤波系数计算模块, 用于计算所述互相关矩阵与所述自相关矩阵的逆矩 阵之积, 得到当前进行信道估计的符号对应的系数向量。

13. 如权利要求 12所述的系数计算装置, 其特征在于, 所述第一获取模 块进一歩用于:

初始化时, 将 X,对应的位置信息 ) )和权重信息 W 均设置为 0, 每输入一个新的符号时, 判断该符号是否为携带 RS信息的符号, 若是, 从 = jP开始,将 更新为 m,将 W 更新为 W "),直到 =1时,将 更 新为^ 将 更新为 1, 为该符号的序号; 否则, 不对所述位置信息和权 重信息进行更新。

14. 如权利要求 12所述的系数计算装置, 其特征在于, 所述第一获取模 块进一歩用于:

初始化时, 将 X,对应的位置信息 ) )和权重信息 W 均设置为 0, 每输入一个新的符号时, 从 =Ρ开始, 将 )更新为 ( ), 将 w^)更新 为 w^"), 直到 =1时, 判断该符号是否为携带 RS信息的符号, 若是, 将 )(w 更新为《, 将 更新为 1, 为该符号的序号; 否则, 不对 和 进行 更新。

15. 如权利要求 12所述的系数计算装置, 其特征在于, 所述自相关计算 模 一歩用于, 按照如下公式计算向量 I的自相关矩阵 R„:

E[YkX:] = (E[Y;X J = £ W¾)()(w¾))iR( t)([)D(Xm))^=l,-e,m = l,-P 其中, E[.]为求数学期望运算, ) 为 Xm对应的位置信息, 为 ^对 应的权重信息, Μ = ··Ρ, D 为 对应的位置信息, 为 对应的权重信 息, = 1,···β, W C)为 W )的第 个元素, D ( 为 的第 个元素, length (-) 为求向量的元素个数, R( )为根据信道信息和系统信息确定的相关函数, 为第 i个符号与第 j个符号之间的时间距离。

16. 如权利要求 12所述的系数计算装置, 其特征在于, 所述互相关计算

E [Y0X; ] = (W(X^ ) R(Tn L D(Xp) ),p=l,-P

其中, E[.]为求数学期望运算, ) )为 对应的位置信息, W 为 对 应的权重信息, p = U, 为 1对应的位置信息, W 为 1对应的权重信 息, q = l 'Q, W ')为 W 的第 个元素, 0 )为0^的第 个元素, length^ 为求向量的元素个数, R( )为根据信道信息和系统信息确定的相关函数, 为第 i个符号与第 j个符号之间的时间距离, n— L为当前进行信道估计的符号 的序号, M为当前输入符号的序号, L表示滤波器的输入与输出之间有多少水 符号的时延。

17. 如权利要求 15或 16所述的系数计算装置, 其特征在于, 所述相关 函数为:

=/0(2 其中, /。(·)表 第一类 0 阶贝塞尔函数, /max为最大多普勒频移 τ· =T \ Ii- j\ I , T 为- -个符号的时间长度。

18. 如权利要求 12所述的系数计算装置, 其特征在于, 所述第二获取模 块进一歩用于:

获取当前进行信道估计的符号对应的 所涉及的携带 RS信息的符 号的位置信息和权重信息, 所述位置信息和权重信息为对上一个符号进行系 数计算后更新得到, 并且, 初始化时, 所述位置信息和权重信息为空集; 在得到当前进行信道估计的符号对应的系数向量之后, 对 所涉 及的携带 RS信息的符号位置信息和权重信息进行更新, 以供下一个符号的系 数计算使用。

19. 如权利要求 18所述的系数计算装置, 其特征在于, 所述第二获取模 块进一歩用于, 按照如下方式对 所涉及的携带 RS信息的符号的位置 信息和权重信息进行更新: 从 g = 2开始, 对 W(fe 进行如下的更新, 直到 ^ = β:

W (,emp> (1: length(W ) )) = W (,emp> (1: length(W + a?W¾ )

从 p=l开始, 对 W(fe 禾 D(fe 进行如下的更新, 直到 ρ = Ρ:

如果 )( 属于 ),则令 W(fe () = W(fe () + , 为 )中与 ) ( 相 等的元素的序号; P

如果 )( 不属于 D(fe ,则令 W(fe =[W(fe bp~] , D 、( Y D 从 ^ = β开始, 将 W 更新为 W^, 将 更新为 D(W, 直到 ^ = 1时, 将 W(¾)更新为 fp、, 将 D 更新为 Ό(' ;

其中, ) )为 对应的位置信息, Ρ = 1 ··Ρ, 为 1对应的位置信息, W 为 1对应的权重信息, q = l,-Q, [ …^^,…^]为当前进行信道估计的 符号对应的系数向量, leng 为求向量的元素个数。

20. 如权利要求 12所述的系数计算装置, 其特征在于, 还包括滤波系数 选择模块, 用于:

计算 I中有效元素所对应的符号与当前进行信道估计的符号之间的距离 向量;

根据所述距离向量确定当前进行信道估计的符号所属的场景;

系数计算进入稳定状态后, 将计算得到的系数向量记录为相应场景的滤 波器系数。

Description:
一种时域信道估计滤波器的系数计算方法和装 置 技术领域

本发明属于无线通信技术领域, 特别涉及一种应用于长期演进 (LTE) 系统中的时域信道估计滤波器的系数计算方法 和装置。 背景技术

在 LTE无线通信系统中, 正交频分复用 (OFDM) 是其核心的物理层技 术。 它把数据流调制在多个正交的子载波上, 正交子载波之间频谱可重叠, 这样就大大提高了频谱利用率。

参照图 1, 在正交频分复用系统中, 传输的信息可以通过资源栅格来描 述, 资源栅格将整个时域和频域的资源以资源元素 (RE, Resource Element) 的形式表示出来, 即图 1 中的一个最小方格, 它对应于频域上的一个子载波 和时域上的一个符号 (symbol) 的时间长度, 所有需要传输的信息都是通过 资源元素来承载。 多个资源元素构成一个资源块, 具体来说, 在正常循环前 缀 (CP) 的情况下, 12 (子载波数) X 7 (符号数) 构成一个资源块; 扩展 循环前缀的情况下, 12 (子载波数) X 6 (符号数) 构成一个资源块。

为了正确解调数据, 需要知道每个 RE位置上的信道情况。 在 LTE系统 中, 每个 RE位置上的信道估计是通过如下方式得到的: 在每个资源块的特 定的资源元素位置插入已知的参考信号(RS, Reference Signal) 以计算该 RE 位置上的信道估计, 然后利用插值的方法来得到其它所有资源元素 位置上的 信道估计。

信道估计算法通常分两歩来进行: 先在频域方向上进行频域信道估计, 即先对图 1中具有 RS的一列符号在频域上对 RS信息的初始信道估计进行滤 波插值, 得到这一列每个符号的频域信道估计, 然后利用该结果在时域方向 上进行滤波插值来完成时域信道估计, 即最终的信道估计。 为使后文描述简 单, 用 H 表示携带 RS信息的符号的频域信道估计, 包括通过频域插值得 到的信道估计。

LTE系统分为 TDD和 FDD 两种模式。 对于 FDD模式来说, UE可以接 收到连续的下行子帧; 对于 TDD来说, 其接收到的下行子帧不是连续的, 即 RS的分布不是连续的, 如图 2所示, 图中, 用 D表示下行子帧, 用 U表示 上行子帧。

实际上, 即使是 FDD模式可以接收到连续的下行子帧, 但是在正常 CP 模式下, 其在一个子帧中 RS分布是不均匀的, 携带 RS信息的符号间隔有 3 和 4两种, 如图 3所示。

频域滤波插值和时域滤波插值的关键是选择合 适的滤波器结构和滤波器 系数。 而 LTE系统中 RS分布的不连续和不均匀的特性, 给时域信道估计滤 波器的选择和系数设计带来了挑战。 发明内容

本发明的目的是提供一种时域信道估计滤波器 的系数计算方法和装置, 以克服 LTE中 RS分布的不连续性和不均匀性带来的问题。

为实现上述目的, 本发明提供技术方案如下:

一种时域信道估计滤波器的系数计算方法, 应用于 LTE系统中, 包括: 获取 , ^ · · · ^所对应的携带 RS 信息的符号的位置信息和权重信息, , Χ 2 · · · ^为与当前输入符号最接近的 P个频域信道估计值, Ρ为大于 0的整 数;

获取 所涉及的携带 RS 信息的符号的位置信息和权重信息, Λ,··· 为与当前进行信道估计的符号最接近的 β个时域信道估计值, β为大 于 0的整数;

根据所述位置信息和权重信息, 计算向量 I的自相关矩阵, 其中, ΐ艮 ¾所 位 S信 J、和权重信息, 计算向量 0与向量 I之间的互相关矩阵, 其中, 0 = ], 1为当前进行信道估计的符号的时域信道的理 值;

计算所述互相关矩阵与所述自相关矩阵的逆矩 阵之积, 得到当前进行信 道估计的符号对应的系数向量。

一种时域信道估计滤波器的系数计算装置, 应用于 LTE系统中, 包括: 第一获取模块, 用于获取 , ^ Χρ所对应的携带 RS信息的符号的位置 信息和权重信息, , ^ ··· ^为与当前输入符号最接近的 ^个频域信道估计 值, P为大于 0的整数;

第二获取模块, 用于获取 所涉及的携带 RS信息的符号的位置信 息和权重信息, 为与当前进行信道估计的符号最接近的 β个时域信道 估计值, β为大于 0的整数;

自相关计算模块,用于根据所述位置信息和权 重信息,计算向量 I的自相 关矩阵, 其中, Κ , Χν ^,ι , ;

互相关计算模块, 用于根据所述位置信息和权重信息, 计算向量 0与向 量 I之间的互相关矩阵, 其中, o = ], y。为当前进行信道估计的符号的时域 信道的理想值;

滤波系数计算模块, 用于计算所述互相关矩阵与所述自相关矩阵的 逆矩 阵之积, 得到当前进行信道估计的符号对应的系数向量 。

与现有技术相比, 本发明实施例利用迭代运算的方式, 记录当前可用资 源 , X 2 … X P 和 1 , ,… 中所包含的 的位置信息及权重信息, 根据位置信 息、 权重信息、 信道信息、 系统信息计算可用资源之间的相关性以及可用 资 源与当前符号的相关性, 进而计算出较优的滤波器系数。 如此, 能够有效克 服 LTE中 RS分布的不连续性和不均匀性带来的问题,适 于 LTE系统中任何 帧结构、 任何天线端口的时域信道估计滤波器的系数设 计。 附图说明

图 1为正常循环前缀且单天线发送情况下, 参考信号在资源块中的分布 情况示意图;

图 2为 TDD模式, 正常 CP模式, 上下行转换配置为 1 #的子帧分布示 意图;

图 3为 FDD模式, 正常 CP模式, 携带 RS信息的符号在子帧中的分布 示意图;

图 4为本发明实施例中采用的时域信道估计滤波 的结构示意图; 图 5为本发明实施例的时域信道估计滤波器的系 计算方法流程图; 图 6为本发明实施例的时域信道估计滤波器的系 计算装置结构图; 图 7为本发明实施例中 LTE TDD帧结构的时域滤波场景划分示意图; 图 8为利用图 6所示的装置进行滤波器系数计算的一个详细 程图。 具体实施方式

为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚, 下面将结合附图及具体 实施例对本发明进行详细描述。

图 4为本发明实施例中采用的时域信道估计滤波 的结构示意图, 本发 明是针对图 4所示的时域信道估计滤波器结构, 根据可用的资源、 信道信息 和系统信息来设计时域信道估计滤波器的系数 。

参照图 4,该插值滤波器使用 ^个寄存器保存与当前输入符号(序号为《) 最接近的^个携带 RS信息的符号的频域信道估计值 ~ X P (包括通过频域插 值得到的信道估计值), 并使用 β个寄存器保存与当前进行信道估计的符号 (序号为 最接近的 β个时域信道估计的历史值 } -L-l) ~} -L-0(即 利用该滤波器进行插值滤波得到的 β个时域信道估计值, 后文也可以用 ΐ ,}^·· 表示, }即为 } -L-l), 即为 y(«-L-2) ), 根据保存的值对当前 进行信道估计的符号进行时域信道估计的插值 滤波。这一过程用公式表示为:

Y n- ) = b v v (n) + j a q Y n-L-q)

p=l q=l

当2≠0时, 这是一个无限冲激响应 (IIR) 滤波器结构; 当 β = 0时, 这 是一个有限冲激响应 (FIR) 滤波器结构。 这里的 L表示滤波器的输入和输出 之间有多少个符号的时延, 通常, 时延越多, 可用于时域信道估计的频域信 道估计越多, 越有利于时域信道估计, 但在另一方面它又增加了系统时延, 这是不利的一面, 实际应用中可以根据具体需求来对这两方面进 行折中。

与一般滤波器结构不同的是, 这里的滤波器结构有一个 H s )更新模块。 这是由于这里滤波器的输入是携带 RS信息的符号的频域信道估计 H s) ,然而 不是每个符号都携带 RS信息的。 参照图 1, 以正常 CP模式并且单天线端口 来说, 一个子帧中的 14个符号中只有 4个符号是携带 RS信息的, 也即只有 符号序号为 1、 5、 8和 12的 4个输入是有效的(序号计数从 1开始)。 H 更 新模块可有多种实现方式, 这里介绍模式 1和模式 2两种方式。

对于模式 1, H^)更新模块就是把与当前输入符号最接近的携 带 RS信号 的符号的频域信道估计值更新到尸个寄存器当 中。 用 L ff 表示包含 RS 信息的 符号的序号, 其操作过程可用伪码表示如下:

If neL RS

y ― y

Else

X = X

End

其中, 表示当前输入符号的频域信道估计值。

可见, 按照模式 1 的更新为: 每输入一个新的符号时, 判断该符号是否 为携带 RS 信息的符号, 若是, 从 尸开始, 将 更新为 直到 =1时, 将 更新为 否则, 不进行更新, §Ρ, ~ 中的每一个都保持不变。

这样, 与当前输入符号最接近的尸个携带 RS信息的符号 (可以包括当前 输入符号) 的频域信道估计就被存放在 ~ 中了。

对于模式 2, 其操作过程可用伪码表示如下: y ― y

If neL RS

Else End

其中, 表示当前输入符号的频域信道估计值。

可见, 按照模式 2的更新为: 每输入一个新的符号时,从 尸开始,将 更新为 — 直到 = 1时, 判断该符号是否为携带 RS 信息的符号, 若是, 将 将 更新为 否则, 不对 进行更新。

这样, 与当前输入符号最接近的尸个携带 RS信息的符号 (可以包括当前 输入符号) 的频域信道估计就被存放在 ~ 中了, 这里 ~ 的频域信道 估计信息可能是有重复的 ( 与^可能存储的是同一个值)。

当然, 也可以用到其他方式进行 H s )的更新操作, 这里不再赘述。

针对上述时域信道估计滤波器结构, 本发明实施例提供如下的滤波器系 数计算方法。

参照图 5, 本发明实施例的时域信道估计滤波器的系数计 算方法, 应用 于 LTE系统中, 主要包括如下歩骤:

歩骤 501 : 获取 , Χ 2 ··· Χ Ρ 所对应的携带 RS信息的符号的位置信息和权 重信息, ,^…^^为与当前输入符号最接近的尸个频域信 道估计值, Ρ为大 于 0的整数;

歩骤 502: 获取 所涉及的携带 RS信息的符号的位置信息和权重 信息, ! ,…^为与当前进行信道估计的符号最接近的 β个时域信道估计值, β为大于 0的整数;

歩骤 503: 根据所述位置信息和权重信息, 计算向量 I的自相关矩阵, 其 中, Κ , ···^,} ,;^,…;^;

歩骤 504: 根据所述位置信息和权重信息, 计算向量 0与向量 I之间的互 相关矩阵,其中, 0 = ], Γ。为当前进行信道估计的符号的时域信道的 想值; 歩骤 505: 计算所述互相关矩阵与所述自相关矩阵的逆矩 阵之积, 得到 当前进行信道估计的符号对应的系数向量。

本发明实施例对歩骤 503和歩骤 504的执行顺序不做限制, gp, 可以先 执行歩骤 504, 再执行歩骤 503, 另外, 两者还可以并行执行。

上述方法各歩骤的具体实现可参见后文对本发 明实施例的时域信道估计 滤波器的系数计算装置的描述。 图 6为本发明实施例的时域信道估计滤波器的系 计算装置结构图, 参 照图 6, 所述系数计算装置主要包括: 第一获取模块 10、 第二获取模块 20、 自相关计算模块 30、 互相关计算模块 40、 滤波系数计算模块 50和滤波系数 选择模块 60。 以下对上述各模块的工作原理进行详细说明。

弟一获取模块 10

一获取模块 10是根据时域信道估计滤波器所采用的更新模 ,来记录

X、 ~ 所对应的携带 RS信息的符号的位置信息和权重信息。 如前所述, ,^ Χρ为与当前输入符号 (序号为 η ) 最接近的尸个频域信道估计值 (这 里,所谓最接近,可以包括当前输入符号自身 ), 尸为大于 0的整数。将 ~ 对应的位置信息和权重信息分别表示为 和 ~W ),位置信息和 权重信息需要被初始化为无效值, §Ρ, D w ~D (X ^=0, w w ~W (X ^=0 O

对于 ~ , 如果按照模式 1更新, 则 ~ ) 和 的更新过 程可用伪码表示如下:

If neL RS w (Xp ~ 2

£)( 2 ) = D l W 2 =W 1

D (Xi =n,W (X ° =1

se

D Xp = D (Xp W (Xp) - W (Xp)

= (Xl W (Xl - W {Xl)

End

可见, 按照模式 1 的更新为: 每输入一个新的符号时, 判断该符号是否 为携带 RS信息的符号, 若是, 从 尸开始, 将 更新为 将 更新 w (X - 直到 =1时, 将 ) 更新为^ 将 更新为 1, 为该符号的序号; 否则, 不对所述位置信息和权重信息进行更新, §Ρ, )™~ ^^B ) ~w 中的每一个都保持不变。

对于 ~ , 如果按照模式 2更新, 则 ^^ )^和 的更新过 程可用伪码表示如下:

If n L RS

D (Xi =n,W (X ° =1

Else

= (Xl W (Xl - W {Xl)

End

可见,按照模式 2的更新为:每输入一个新的符号时,从 尸开始,将 ) ( 更新为 ( ), 将 W^)更新为 W^), 直到 =1时, 判断该符号是否为携带 RS 信息的符号, 若是, 将 更新为^ 将 W ™更新为 1, w 为该符号的序号; 否则, 不对 和 进行更新。 这里 ~ 对应的位置信息和权重信息有 可能是重复的, 例如, 与^ 2 可能对应相同的位置信息和权重信息。

自相关计算模块 30

自相关计算模块 30是计算所有输入变量之间的相关性,并用矩 的形式 表示出来。 输入变量可用向量 Ι^ ,Χ^·· ^,! , 表示, 如前所述, ! ,…^为与当前进行信道估计的符号最接近的 β个时域信道估计值, §Ρ,利 用所述时域信道估计滤波器进行插值滤波得到 的 β个历史值, β为大于 0 的 具体地, 自相关计算模块 30是根据 ,Χ^Χρ所对应的携带 RS信息的符 号的位置信息和权重信息, 以及, Λ,··· 所涉及的携带 RS信息的符号的位 置信 , 按照如下公式来计算向量 I的自相关矩阵 R„:

R„中各元素的计算过程可用如下公式表;

对于 E x A C]和 E [ ¾], W (Xm) ),k,m = i,"'P

对于 E[¾:]和 E[ ],

length(D (¾) ) length(D (ym) )

对于 :]和£^],

length(D (¾) )

E[Y k X:] = (E[Y X m ]f = ∑ W ¾) ( (w ¾) )^( t)(i)D(Xm) )^ = l,-e,m = l,-P 当;^ , = ··β,对应的 1) )为空时,对应于; ^的 E[Y k X~], E[Y 和 ¾]均为0。

其中, E[.]为求数学期望运算, 为 X m 对应的位置信息, W 为 ^对 应的权重信息, 《7 = ·^, D )为 对应的位置信息, W )为 对应的权重信 息, = 1,···β, \¥ ) )为\¥ )的第 个元素, ( 为 D )的第 个元素, lengthi-) 为求向量的元素个数, 为根据信道信息和系统信息确定的相关函数, r 为第 i个符号与第 j个符号之间的时间距离。

相关函数 的计算除了需要 和 1^)以外, 还需要信道信息和系统 信息。 信道信息包括多普勒频移、 信噪比、 所使用的信道衰落模型等, 系统 信息包括 CP模式和符号长度等。例如, 滤波器的系数设计所使用的信道信息

那么, 所述相关函数可表示为,

?(r,,) = / 0 (2^/ max r,,)

/。(·)表示第一类 0阶贝塞尔函数, ^. =7 ^'- Z m 为一个符号的时间长 度。

针对其他信道信息和系统信息, 本领域技术人员可以相应地选用其他类 型的相关函数。

需要说明的是, 在自相关矩阵的计算过程中, 所使用的 i,y 2 , 所涉及 的携带 RS信息的符号的位置信息和权重信息为:当前 行信道估计的符号对 应的 所涉及的携带 RS信息的符号的位置信息和权重信息, 所述位置 信息和权重信息为对上一个符号进行系数后更 新得到, 并且, 初始化时, 所 述位置信息和权重信息为空集。

在得到当前进行信道估计的符号对应的系数向 量之后, 本发明实施例还 对 所涉及的携带 RS信息的符号位置信息和权重信息进行更新, 以供 下一个符号的系数计算使用, 具体请参见后文对第二获取模块 20的描述。

也就是说, 本发明实施例对滤波系数的计算是一个迭代过 程, 本次使用 的 所涉及的携带 RS信息的符号的位置信息和权重信息, 是上一次系 数计算后更新的结果。

另外, 本次使用的 ^…^所对应的携带 RS信息的符号的位置信息和 权重信息, 是在本次系数计算之前, 根据输入的新的符号 (即当前符号 进行更新得到。

互相关计算模块 40

互相关计算模块 40是计算所有输入变量和输出变量 y。(当前进行信道估 计的符号的时域信道的理想值) 之间的相关性, 并用矩阵的形式表示出来。 输入变量可用向量 ι^ ,χ^Χρ, }, 表示, 如前所述, i,y 2 ,…;^为与当 前进行信道估计的符号最接近的 β个时域信道估计值, §Ρ, 利用所述时域信 道估计滤波器进行插值滤波得到的 β个历史值, β为大于 0的整数。

具体地,互相关计算模块 40是根据 ,Χ ··· ^所对应的携带 RS信息的符 号的位置信息和权重信息, 以及, Λ,··· 所涉及的携带 RS信息的符号的位 置信息和权重信息, 按照如下公式来计算向量 0与向量 I之间的互相关矩阵 R QI , 其中, 0= ]:

R OI =E[OI H ] = E

互相关矩阵 R QI 中共有 2类元素: E 。 ],p

对于 E[V^],

E [Y 0 x; ] = (W (X ^ R(T n L D(Xp) ), p = 1 - P 对于 [}¾*]^=1,···β,

当 ΐ , = 1,···β, 对应的 D 为空时, 对应于 1 的 E[y。i ]均为 0。

其中, E[.]为求数学期望运算, ^)为 对应的位置信息, ^)为 对 应的权重信息, p = U, D^)为 1对应的位置信息, W )为 1对应的权重信 息, = 1,···β, \¥ )()为\¥ )的第 个元素, 0 )(0为0 )的第 个元素, lengt ') 为求向量的元素个数, 为根据信道信息和系统信息确定的相关函数, T 为第 i个符号与第 j个符号之间的时间距离 , n-L为当前进行信道估计的符号 的序号, M为当前输入符号的序号, L表示滤波器的输入与输出之间有多少个 符号的时延。

这里, 相关函数 ?( )的选择请参见前文。

需要说明的是, 在互相关矩阵的计算过程中, 所使用的 所涉及 的携带 RS信息的符号的位置信息和权重信息为:当前 行信道估计的符号对 应的 所涉及的携带 RS信息的符号的位置信息和权重信息, 所述位置 信息和权重信息为对上一个符号进行系数计算 后更新得到, 并且, 初始化时, 所述位置信息和权重信息为空集。

另外, 本次使用的 ^…^所对应的携带 RS信息的符号的位置信息和 权重信息, 是在本次系数计算之前, 根据输入的新的符号 (即当前符号 进行更新得到。

还需要说明的是, 这里的 代表当前进行信道估计的符号的时域信道的 理想值, §Ρ, Y(n-L) , 其实, 在互相关矩阵的计算中, 是不需要知道 y( W -L) 的实际值的, 使用的只是其对应的位置信息, §Ρ, 当前进行信道估计的符号 的序号: n-L。

滤波系数计算模块 50

滤波系数计算模块 50是根据预定准则, 利用自相关矩阵 R„和互相关矩 阵 R 来为当前进行信道估计的符号(第 个符号)的时域信道估计计算出 一个较优的系数, 原理为: 计算所述互相关矩阵与所述自相关矩阵的逆矩 阵 之积, 得到当前进行信道估计的符号对应的系数向量 。 作为实施例, 这里给出的滤波系数计算方案包括矩阵预处理 、 系数计算 和系数补偿。

由于矩阵 R„在某些情况下不满秩, 需要删除特定的行和列, 即通过缩维 的方式来确保矩阵满秩。

矩阵预处理根据 , X 2 … X P 和 1 , ,… 中包含的 RS信息来判断 R„是否满 秩, 如果不满秩, 需要删除特定的行和列, 即通过缩维的方式来确保矩阵满 秩。 用 表示更新后的矩阵, 用 和 表示被删掉的行和 列所对应的变量, 即被删除的行和列为 x 4 ,X e , 'X eK ,和 所对应的行和 列, 那么^ … 和! …^在!^中所对应的元素也应被删除, 得到新 的矩阵 R^。

例如, ,X 2 … ^和 ΐ ,}^·· 共包含 M个 RS的信息:

当 Μ<Ρ + β时,这时需要删除 R„的 Ρ + β-Μ行和列以保证矩阵满秩, R QI 中所对应的元素也应被删除, 优先删除位置和权重均为 0的 所对应的行和 列, 以及位置和权重均为空的 1> 被删除变量所对应的系数被置为 0;

当 Μ≥Ρ + β时, 如果 ,^··· ^中存在多个变量对应同一个 RS信息符号 的情况时(例如, 第一获取模块 10使用模式 2更新), 同一个 RS信息符号所 对应的多个变量中,只保留一个变量,其他变 量所对应的行和列在 R„中删除, R OI 中所对应的元素也应被删除,被删除变量 所对应的系数被置为 0。同样地, 如果 中存在多个变量包含相同 RS信息的情况时(位置向量和权重向 量都完全相同),只保留一个变量,其他变量 所对应的行和列在 R„中删除, R OI 中所对应的元素也应被删除, 被删除变量所对应的系数被置为 0。

系数计算是根据最小均方误差 (匪 SE) 准则, 通过 R; BR ^计算时域信 道估计滤波器的系数。

用 ^,^… ^^〈…〈 和! ,! …! ,^^^…^表示矩阵预处理过程 中没有被删除的变量, 那么系数计算可用如下公式表示:

系数补偿是对所计算的系数乘以一个因子 ^, 使其归一化。 例如 使用幅度归一化, 可按如下公式计算:

, sum(C)表示计算向量 C中所有元素之禾口。

第二获取模块 20

第二获取模块 20用于获取 ΐΛ,··· 所涉及的携带 RS信息的符号的位置 信息和权重信息, 为与当前进行信道估计的符号最接近的 β个时域信 道估计值, β为大于 0的整数。

所述获取 所涉及的携带 RS 信息的符号的位置信息和权重信息 为: 获取当前进行信道估计的符号对应的 所涉及的携带 RS信息的符 号的位置信息和权重信息, 所述位置信息和权重信息为对上一个符号进行 系 数计算后更新得到, 并且, 初始化时, 所述位置信息和权重信息为空集。 在 得到当前进行信道估计的符号对应的系数向量 之后, 第二获取模块 20 还用 于: 对 所涉及的携带 RS信息的符号位置信息和权重信息进行更新, 以供下一个符号的系数计算使用。

第二获取模块 20是根据当前进行信道估计的符号(第 W -L个符号)的滤 波系数 [ … ^,…^], ^…^和! ,…^中所包含的 H "的位置信息、权 重信息, 更新当前} - -1)~} - -0中所包含的 H 的位置信息的位置信 息和权重信息。由于 y(«-L-g),i≤g≤2可以表示成所有序号小于或等 的 Y(n- L-q) = ^ ah f {i),q = 1, 2. 表示第 个符号的频域方向上的信道估计。 第二获取模块 20就是记 录位置信息 { L RS )以及权重信息 {«; I i <n-q,i e L ss }。

} -L-l)~} -L-0所对应的位置信息和权重信息分别存放在 量 D ( W ~D )和 W ~ W )中, 存放位置信息和权重信息的向量需要被初始化 为 空集。

第二获取模块 20对 所涉及的携带 RS信息的符号的位置信息和 权重信息进行更新, 可由如下 5歩完成:

歩骤 1: 定义临时变量 D(' emp) 和 W (fe

歩骤 2: W (temp> = ai W (¥l> ,O (temp> = D (¾)

歩骤 3:

For q = 2:Q

W (,emp> (1: length(W ) )) = W (,emp> (1: length(W + a ? W ¾ )

End

歩骤 4:

For

End

End

函数 find(D( fe == ) )表示0 )中与 )( 相等的元素序号。

歩骤 5:

For q = Q: -1:2

W ¾) D ¾) =D ( i) End 上述过程用文字描述如下: 从 g = 2开始, 对 W( fe 进行如下的更新, 直到 ^ = β:

W (,emp> (1: length(W ) )) = W (,emp> (1: length(W + a ? W ¾ )

从 p=l开始, 对 W( fe 和 D( fe 进行如下的更新, 直到 ρ = Ρ:

如果 )( 属于 ),则令 W( fe () = W( fe () + , 为 )中与 ) ( 相 等的元素的序号; P

如果 )( Xp )不属于 D( fe p ),贝 lj令 W( fe p ) =[W( fe p ) b ] , Y) <temp) = D (temp) D (Xp) ; 从 ^ = β开始, 将 W 更新为 W^, 将 更新为 D(W, 直到 ^ = 1时, 将 W (¾) 更新为 f p 、, 将 D 更新为 Ό(' 。

其中, ) )为 对应的位置信息, Ρ = 1 ··Ρ, 为 1对应的位置信息, W 为 1对应的权重信息, q = i,-Q, [ ··· , βι ,… 为当前进行信道估计的 符号对应的系数向量, leng 为求向量的元素个数。

滤波系数选择模块 60 (可选模块)

LTE中 RS的分布存在不连续和不均匀的特性, 如果将同一组系数应用于 所有的符号将不能达到较好的插值效果, 因此, 如果对属于不同场景的符号 使用不同的系数则能达到较好的插值效果。采 用滤波系数选择模块 60后, 本 发明实施例中的时域信道估计滤波器就不等同 于常规意义上的只有同一组系 数的时域信道估计滤波器。

对于一个给定的帧结构、天线端口和 CP模式, 时域信道估计滤波器会对 应特定的一系列滤波场景。 这里所谓的滤波场景与时间距离向量一一对应 , 时间距离向量是指: 用于当前符号信道估计的 ,^… ^和! ,…^中有效元 素 (非空非零元素) 所对应的符号与当前进行信道估计的符号之间 的距离向 量丁 = [7,7〜7 ,7 +1 ,〜7 +2 ,],0≤/ 5 '≤/ 5 ,0≤2'≤2, 对于每一个可能的向量 T称为 一个场景。 滤波系数选择模块 60就是根据需要选择特定场景的滤波器系数。

这里的场景主要分为两类, 起始场景和稳定场景。 起始场景是指在滤波 器的初始阶段, ,^···^和 ιΛ,··· 中有效元素从 0变化到 ^或2的一系列 场景。 稳定场景是指当 M大于一定值的时候, 系数计算过程进入到一个稳定 状态, 这时有一部分滤波场景会周期性地往复出现, 与此相对应的滤波器的 系数在时域上呈现出一定的周期往复特性, 将这一部分场景成为稳定场景。 初始场景的滤波系数需要在滤波器最开始的时 候在滤波系数选择模块 60 中 被记录; 稳定场景的滤波系数需要在滤波器达到稳定状 态的时候在滤波系数 选择模块 60中被记录。

以 TDD帧结构, 正常 CP模式, 上下行子帧配置为 1#, 特殊子帧配置为 0# (DwPTS有 3个符号) 为例, 那么可用图 7所示的 6组场景覆盖所有的情 况: 场景 1: 起始时隙; 场景 2: 特殊时隙的前一个时隙; 场景 3: 特殊子帧 中的 DwPTS; 场景 4: 紧邻上行子帧的时隙; 场景 5: 连续时隙; 场景 6: 结 束时隙。 图中未标注数字的为上行时隙、 特殊子帧中的 UpPTS或者特殊子帧 中的保护间隔。

对于第三组场景, 需要存 3(P+Q)个系数, 3为 DwPTS中的符号数; 对于 其他场景组需要存储 7 (P+Q)个系数, 7为一个下行时隙的符号数。

实际上, 滤波器从初始场景到稳定场景的过程中, 还存在一个过渡阶段, 这一阶段的符号所对应的时间距离向量均包含 在稳定场景所对应的时间距离 向量之中, 但是对于给定的时间距离向量, 它所对应的系数却与稳定场景对 应的滤波系数存在一定差别,这一部分系数可 以根据需要选择存储或不存储。

图 8为利用图 6所示的装置进行滤波器系数计算的一个详细 程图, 包 括如下歩骤:

歩骤 801: 初始化处理;

令 n = l, D w ~D <x "> =0, W <x ° -W^ =0, D ¾) ~D (¾) =[], W«) ~ W( ¾ ) = [],并 设置迭代次数 N。

这里 N值的设定应当满足两个条件: 首先应当保证所有的滤波场景都能 遍历到, 该项决定于所应用的帧结构; 其次是系数计算能够进入到稳定状态, 该项决定于所设定的多普勒频移。

歩骤 802: 新的符号 (序号为《) 到达时, 由第一获取模块 10 更新 D( x ~ ) nw w ) ~W (Xp>

歩骤 803: 判断 W -L是否为期望的时域信道估计位置, 若是, 进入歩骤 804, 否则, 进入歩骤 810;

当符号 W -L不是一个期望的时域信道估计位置时, 例如当前位置是 TDD 模式的上行子帧, 自相关计算模块 30、 互相关计算模块 40、 滤波系数计算模 块 50和第二获取模块 20将被跳过而不进行任何计算。

歩骤 804: 由自相关计算模块 30计算向量 I的自相关矩阵 R„;

歩骤 805: 由互相关计算模块 40计算向量 0与向量 I之间的互相关矩阵

R OI;

本发明实施例对歩骤 804和歩骤 805的执行顺序不做限制, §Ρ, 可以先 执行歩骤 805, 再执行歩骤 804, 另外, 两者还可以并行执行。

歩骤 806: 由滤波系数计算模块 50计算滤波系数 ~b p αι β 歩骤 807: 判断是否启用滤波系数选择模块 60, 若是, 进入歩骤 808, 否则, 进入歩骤 810;

歩骤 808: 由滤波系数选择模块 60判断当前符号所属的场景, 并将滤波 系数与该场景进行对应;

歩骤 809: 由第二获取模块 20更新 D«) ~D )和 W ~ W );

歩骤 810: 令 w = w+l;

歩骤 811: 判断《是否大于 N, 若是, 结束, 否则, 返回歩骤 802。

综上所述, 本发明实施例利用迭代运算的方式, 记录当前可用资源 X 1 X 2 …^和 i ,y 2 ,— 中所包含的 H 的位置信息及权重信息, 根据位置信 息、 权重信息、 信道信息、 系统信息计算可用资源之间的相关性以及可用 资 源与当前符号的相关性, 进而计算出较优的滤波器系数。 如此, 能够有效克 服 LTE中 RS分布的不连续性和不均匀性带来的问题,适 于 LTE系统中任何 帧结构、 任何天线端口的时域信道估计滤波器的系数设 计。

最后应当说明的是, 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非 限制, 本领域的普通技术人员应当理解, 可以对本发明的技术方案进行修改或者等 同替换, 而不脱离本发明技术方案的精神范围, 其均应涵盖在本发明的权利 要求范围当中。