專利名稱：時(shí)域多徑信道估計(jì)中的路徑選取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種時(shí)域多徑信道估計(jì)中的路徑選取方法，能夠?qū)o線通信系統(tǒng)的時(shí)域信道估計(jì)進(jìn)行有效路徑篩選，屬于信息的無線傳輸領(lǐng)域，特別是移動(dòng)通信、數(shù)字電視等應(yīng)用中的信息傳輸技術(shù)。
背景技術(shù)：
無線通信系統(tǒng)的信道估計(jì)，根據(jù)給出的信道不同，可以分為時(shí)域估計(jì)與頻域估計(jì)兩類。前者給出的是時(shí)域的信道估計(jì)特性，后者給出的是頻域信道估計(jì)特性。以MIMO-OFDM(多輸入多輸出-正交頻分復(fù)用)系統(tǒng)為例，對(duì)于頻域信道估計(jì)，其得到的信道長度與預(yù)先確定的信道的多徑長度無關(guān)，而只與OFDM子載波數(shù)目有關(guān)；但對(duì)于時(shí)域信道估計(jì)，其信道形式則與信道的多徑長度密切相關(guān)，信道的多徑長度有多長，信道估計(jì)得到的信道就有多長。一般為了保險(xiǎn)起見，預(yù)先確定的信道的多徑長度往往會(huì)很大(幾百甚至上千)，但是實(shí)際移動(dòng)環(huán)境中，有效的多徑路徑數(shù)目往往很小(一般不大于10)，由于噪聲的存在，那些實(shí)際為零的信道的估計(jì)值就不可能再為零了，這些誤差導(dǎo)致的性能影響在信噪比較大的時(shí)候顯得尤為明顯。于是人們就想到尋找一種多徑路徑的選擇方法，選取有效的多徑路徑，把無效的路徑全部強(qiáng)迫設(shè)置為零，從而消除在這些路徑上的噪聲影響。目前常用的路徑選取方法有最大路徑選取法、門限選取法等。最大路徑選取法選取時(shí)域信道響應(yīng)中能量最大的若干條路徑，該方法復(fù)雜度低，易于實(shí)現(xiàn)，但是對(duì)于分?jǐn)?shù)間隔的信道路徑延遲很敏感。門限選取法是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值確定門限值，選取時(shí)域信道響應(yīng)中大于該門限的路徑，將其他小于該門限的無效路徑全部置為零。該方法也是一種實(shí)用的方法，但門限的選定依賴于噪聲方差估計(jì)精度，具有很大的不穩(wěn)定性。
為了克服以上兩種方法的弊端，需要另外尋找一種快速、穩(wěn)定、有效的路徑選取方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種時(shí)域多徑信道估計(jì)中的路徑選取方法，在保證基本不增加額外程序復(fù)雜度開銷的同時(shí)，快速、準(zhǔn)確地選取出時(shí)域信道估計(jì)所得信道中的有效的多徑路徑，然后將估計(jì)所得信道中的其余路徑強(qiáng)迫設(shè)為零，以減少噪聲干擾，提高信道估計(jì)的準(zhǔn)確度。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方法首先將最近的M次(M為估計(jì)結(jié)果緩存深度)信道估計(jì)結(jié)果保存下來，然后根據(jù)預(yù)先確定的信道中有效的多徑路徑的最大數(shù)目N，分別在M個(gè)最近的估計(jì)結(jié)果中選取能量最大的N個(gè)多徑路徑，接著根據(jù)對(duì)選出的共MN個(gè)多徑路徑進(jìn)行分析，首先選出出現(xiàn)次數(shù)最高的N個(gè)多徑位置，之后淘汰其中出現(xiàn)次數(shù)小于最小有效路徑門限的多徑位置，最終確定出對(duì)應(yīng)于這M個(gè)估計(jì)結(jié)果的不多于N個(gè)的有效多徑路徑。
本發(fā)明的方法具體包括以下步驟1)確定信道中有效的多徑路徑的最大數(shù)目N、估計(jì)結(jié)果緩存深度M、最小有效路徑門限v，并創(chuàng)建一個(gè)長度等于信道最大多徑長度L的計(jì)票序列S(n)和M個(gè)長度同樣為L的能量序列P(m，l)，m＝1，2，…M，l＝1，2，…，L。
2)保存最近的M個(gè)信道估計(jì)結(jié)果C(m，l)，m＝1，2，…M，l＝1，2，…，L。
3)計(jì)算能量序列P(m，l)。對(duì)P(m，l)序列的每個(gè)元素P(j，k)進(jìn)行賦值，其值為第j個(gè)信道估計(jì)結(jié)果的第k個(gè)多徑路徑C(j，k)及其附近若干個(gè)多徑路徑C(j，k-d)～C(j，k+d)的值的加權(quán)平均，加權(quán)深度d及加權(quán)系數(shù)根據(jù)實(shí)際情況預(yù)先設(shè)定。
4)分別對(duì)所計(jì)算的M個(gè)能量序列進(jìn)行分析，從中選取能量最大的N個(gè)多徑路徑位置。對(duì)于每個(gè)被選中的多徑路徑，根據(jù)其路徑序號(hào)i，在計(jì)票序列的相應(yīng)位置加上一票，即S(i)＝S(i)+1。
5)在計(jì)票序列S(i)中，選出得票最多的N個(gè)路徑序號(hào)，依次記入候選路徑數(shù)組h(k)，k＝1，2，…，N。
6)在候選路徑數(shù)組h(k)當(dāng)中，除去在計(jì)票序列中得票數(shù)小于最小有效路徑門限v的路徑序號(hào)，最終保留下來的即為有效的多徑路徑序號(hào)。在保存下來的信道估計(jì)結(jié)果中取出相應(yīng)位置上的數(shù)據(jù)，并將其它位置的數(shù)據(jù)置為零。這樣就完成了全部的信道選取工作。
本發(fā)明的方法采用路徑最大出現(xiàn)次數(shù)和最小有效路徑門限2種判決門限聯(lián)合檢測(cè)、選取信道估計(jì)結(jié)果中的有效多徑路徑，可以降低噪聲干擾，準(zhǔn)確地估計(jì)出信道中有效多徑路徑的數(shù)目及其具體位置。本發(fā)明方法實(shí)施簡單，基本不增加整個(gè)信道估計(jì)的復(fù)雜度，卻能十分顯著地提高信道估計(jì)的準(zhǔn)確度。采用本發(fā)明的方法，時(shí)域信道估計(jì)的準(zhǔn)確度可以至少提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，即均方誤差可以降到原先均方誤差的十分之一以下。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
以一個(gè)4發(fā)4收的MIMO-OFDM系統(tǒng)為例，其每個(gè)OFDM幀中包含有12個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)，在每個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)位置可以得到一個(gè)信道估計(jì)結(jié)果，由于在每一對(duì)發(fā)射-接收天線之間存在一條信道，所以每個(gè)信道估計(jì)結(jié)果實(shí)際包含對(duì)16個(gè)信道的估計(jì)。假定信道的最大多徑長度為216，本發(fā)明進(jìn)行路徑選取的步驟如下1)確定信道中有效的多徑路徑的最大數(shù)目N、估計(jì)結(jié)果緩存深度M、最小有效路徑門限v，并創(chuàng)建一個(gè)長度等于信道最大多徑長度L的計(jì)票序列S(n)和一個(gè)長度同樣為L的M個(gè)能量序列P(m，n)，m＝1，2，…M，n＝1，2，…，L。本例中，考慮到實(shí)際信道特性，設(shè)定N＝6、v＝5，由于系統(tǒng)收發(fā)信號(hào)處理是以幀為單位，所以十分自然地將M設(shè)為12(每幀中導(dǎo)頻符號(hào)的數(shù)目)，此外將最大多徑長度L設(shè)為216。
2)保存最近的M個(gè)信道估計(jì)結(jié)果C(m，l)，m＝1，2，…M，l＝1，2，…，L。本例中，由于是4發(fā)4收的MIMO系統(tǒng)，每個(gè)信道估計(jì)結(jié)果C(m，l)包含16個(gè)信道的估計(jì)，接下來需要通過步驟3)4)5)6)對(duì)這16個(gè)信道分別進(jìn)行路徑選取。
3)計(jì)算能量序列P(m，l)。對(duì)P(m，l)序列的每個(gè)元素P(j，k)進(jìn)行賦值，其值為第j個(gè)信道估計(jì)結(jié)果的第k個(gè)多徑路徑C(j，k)及其附近若干個(gè)多徑路徑C(j，k-d)~C(j，k+d)的值的加權(quán)平均，加權(quán)深度d及加權(quán)系數(shù)根據(jù)實(shí)際情況預(yù)先設(shè)定。本例中，由于發(fā)射信號(hào)的成型脈沖為Sinc函數(shù)，根據(jù)Sinc函數(shù)的特點(diǎn)，設(shè)定d＝2，并將加權(quán)系數(shù)設(shè)定如下P(j，k)＝0.2C(j，k-2)+0.33C(j，k-1)+C(j，k)+0.33C(j，k+1)+0.2C(j，k+2)。
4)分別對(duì)所計(jì)算的M個(gè)能量序列進(jìn)行分析，從中選取能量最大的N個(gè)多徑路徑位置。對(duì)于每個(gè)被選中的多徑路徑，根據(jù)其路徑序號(hào)i，在計(jì)票序列的相應(yīng)位置加上一票，即S(i)＝S(i)+1。本例中，N＝6，即每個(gè)能量序列可以對(duì)S(i)投6票。
5)在計(jì)票序列S(i)中，選出得票最多的N個(gè)路徑序號(hào)，依次記入候選路徑數(shù)組h(k)，k＝1，2，…，N。本例中，N＝6，所以總共選出6個(gè)多徑路徑。
6)在候選路徑數(shù)組h(k)當(dāng)中，除去在計(jì)票序列中得票數(shù)小于最小有效路徑門限v的路徑序號(hào)，最終保留下來的即為有效的多徑路徑序號(hào)。在保存下來的信道估計(jì)結(jié)果中取出相應(yīng)位置上的數(shù)據(jù)，并將其它位置的數(shù)據(jù)置為零。這樣就完成了全部的信道選取工作。本例中，最小有效路徑門限為5，即要確認(rèn)一條有效多徑路徑，至少要在12次投票中得到5票。由于第一輪篩選(步驟5)可以得到6條多徑路徑，之后對(duì)這6條路徑進(jìn)行第二輪篩選(步驟6)，因此最終可以得到最多不超過6條有效多徑路徑。
本發(fā)明的方法適用于單發(fā)單收(SIMO)、單發(fā)多收(MISO)、多發(fā)單收(SIMO)及多發(fā)多收(MIMO)無線通信系統(tǒng)的時(shí)域信道估計(jì)。在多天線系統(tǒng)(MISO、SIMO、MIMO)中，在信道獨(dú)立的前提下，需要對(duì)每一對(duì)收發(fā)天線間的信道進(jìn)行上述3)4)5)6)步驟，確定每個(gè)信道的有效多徑路徑位置。
使用本發(fā)明方法確定多徑路徑的位置后，可以保留原先估計(jì)結(jié)果中有效位置的信道信息，而將其余位置的信道置為零，這樣就可以在這些信道位置上完全消除噪聲，從而提高信道估計(jì)的準(zhǔn)確度。
權(quán)利要求
1.一種時(shí)域多徑信道估計(jì)中的路徑選取方法，其特征在于包括如下步驟1)確定信道中有效的多徑路徑的最大數(shù)目N、估計(jì)結(jié)果緩存深度M、最小有效路徑門限v，并創(chuàng)建一個(gè)長度等于信道最大多徑長度L的計(jì)票序列S(n)和M個(gè)長度同樣為L的能量序列P(m，l)，m＝1，2，…M，l＝1，2，…，L；2)保存最近的M個(gè)信道估計(jì)結(jié)果C(m，l)，m＝1，2，…M，l＝1，2，…，L；3)對(duì)能量序列P(m，l)的每個(gè)元素P(j，k)進(jìn)行賦值，其值為第j個(gè)信道估計(jì)結(jié)果的第k個(gè)多徑路徑C(j，k)及其附近若干個(gè)多徑路徑C(j，k-d)～C(j，k+d)的值的加權(quán)平均，加權(quán)深度d及加權(quán)系數(shù)根據(jù)實(shí)際情況預(yù)先設(shè)定；4)分別對(duì)所計(jì)算的M個(gè)能量序列進(jìn)行分析，從中選取能量最大的N個(gè)多徑路徑位置，對(duì)于每個(gè)被選中的多徑路徑，根據(jù)其路徑序號(hào)i，在計(jì)票序列的相應(yīng)位置加上一票，即S(i)＝S(i)+1；5)在計(jì)票序列S(i)中，選出得票最多的N個(gè)路徑序號(hào)，依次記入候選路徑數(shù)組h(k)，k＝1，2，…，N；6)在候選路徑數(shù)組h(k)當(dāng)中，除去在計(jì)票序列中得票數(shù)小于最小有效路徑門限v的路徑序號(hào)，最終保留下來的即為有效的多徑路徑序號(hào)；在保存下來的信道估計(jì)結(jié)果中取出相應(yīng)位置上的數(shù)據(jù)，并將其它位置的數(shù)據(jù)置為零，完成全部的信道選取工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種時(shí)域多徑信道估計(jì)中的路徑選取方法，首先將最近的M次信道估計(jì)結(jié)果保存下來，然后根據(jù)預(yù)先確定的信道中有效的多徑路徑的最大數(shù)目N，分別在M個(gè)最近的估計(jì)結(jié)果中選取能量最大的N個(gè)多徑路徑，接著根據(jù)對(duì)選出的共MN個(gè)多徑路徑進(jìn)行分析，首先選出出現(xiàn)次數(shù)最高的N個(gè)多徑位置，之后淘汰其中出現(xiàn)次數(shù)小于最小有效路徑門限的多徑位置，最終確定出對(duì)應(yīng)于這M個(gè)估計(jì)結(jié)果的不多于N個(gè)的有效多徑路徑。本發(fā)明采用路徑最大出現(xiàn)次數(shù)和最小有效路徑門限2種判決門限聯(lián)合檢測(cè)、選取信道估計(jì)結(jié)果中的有效多徑路徑，可以降低噪聲干擾，準(zhǔn)確地估計(jì)出信道中有效多徑路徑的數(shù)目及其具體位置。
文檔編號(hào)H04L29/04GK1588944SQ200410066418
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月16日
發(fā)明者陳潔君, 管華亮, 侯曉贇, 宋文濤, 徐友云 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)