專利名稱：一種適用于無(wú)線突發(fā)通信的信道估計(jì)方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種適用于無(wú)線 突發(fā)通信的信道估計(jì)方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無(wú)線突發(fā)通信信道通常是時(shí)變的多徑衰落信道，為保證通信的準(zhǔn) 確性，需要通過均衡來(lái)抵消衰落的不利影響，而信道估計(jì)是信道均衡 的基礎(chǔ)。從方法上分，信道估計(jì)主要有基于導(dǎo)頻輔助的估計(jì)算法和盲 估計(jì)算法，其中基于導(dǎo)頻輔助的算法因方法簡(jiǎn)單，估計(jì)精度高，得到 了廣泛的應(yīng)用。在基于導(dǎo)頻輔助的算法中， 一種常用的方法是在時(shí)域
發(fā)送訓(xùn)練序列，利用最大似然估計(jì)法來(lái)估計(jì)信道參數(shù)，其中以PN (Pseudo-random Noise ，偽隨機(jī)噪聲)序列作為訓(xùn)練序列得到了廣泛 的應(yīng)用。在我國(guó)2006年8月頒布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 200600-2006《數(shù)字 電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》中，即在幀頭中使 用PN序列來(lái)進(jìn)行同步及信道估計(jì)。但現(xiàn)有的信道估計(jì)方法主要是針 對(duì)連續(xù)通信模式提出的，記載針對(duì)突發(fā)通信信道提出的信道估計(jì)方法 的文獻(xiàn)較少，而且信道估計(jì)中需要對(duì)矩陣求逆，在硬件上不易實(shí)現(xiàn)， 現(xiàn)在常用的解決辦法是用簡(jiǎn)化方法求得近似解。因此現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì) 無(wú)線突發(fā)通信信道的信道估計(jì)方法不能同時(shí)滿足運(yùn)算簡(jiǎn)單、精度高的 要求，且不易在硬件上實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于無(wú)線突發(fā)通信的、利用一種適當(dāng) 設(shè)計(jì)的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行信道估計(jì)的方法及其系統(tǒng)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種適用于無(wú)線突發(fā)通 信的信道估計(jì)方法，包括以下步驟Sl,利用發(fā)射裝置將由幀頭和幀體組成的信號(hào)幀以突發(fā)形式進(jìn) 行發(fā)射，進(jìn)入信道傳輸；所述幀頭包括長(zhǎng)度為N的偽隨機(jī)序列 x—x。，x"…,;v,;)t，所述幀體為需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，其中T表示轉(zhuǎn)置；
S 2 ，利用接收裝置中的信道估計(jì)單元根據(jù)所接收到的偽隨機(jī)序
列進(jìn)行信道估計(jì)，得到信道參數(shù)。
所述偽隨機(jī)序列為m序列。所述幀頭還包括長(zhǎng)度為M的循環(huán)前 綴，所述偽隨機(jī)序列加上所述循環(huán)前綴的幀頭為
(xw—jw,'",;cjv_1,x。，x1,'"，x;v_1)t ，其中x, =1 +』或x,， z、i,2,…，7V一l。禾lj 用所述發(fā)射裝置發(fā)射所述信號(hào)幀時(shí)，釆用四相相移鍵控調(diào)制方式對(duì)所
述信號(hào)幀進(jìn)行調(diào)制，其中I、 Q兩路的信號(hào)幀的幀頭相同。 上述步驟S2具體為
利用接收裝置中的信道估計(jì)單元根據(jù)所述偽隨機(jī)序列計(jì)算信道
參數(shù)
所述偽隨機(jī)序列表達(dá)式為y"U,，…,;v一)t，且滿足y-Ah + w，
其中；;,-c + W，,、l，2，…，iV-l, C、 d分別為I、 Q兩路接收的偽隨機(jī)序列
數(shù)據(jù)，信道參數(shù)h"/7。A,…,/^)t, L為信道的長(zhǎng)度，w為長(zhǎng)度為N的
高斯白噪聲，且
<formula>formula see original document page 9</formula>其第一列即是矢量x,其它各列是第一列的循環(huán)移位。w為加性 高斯白噪聲，長(zhǎng)度為N。
首先根據(jù)最大似然估計(jì)法解得h-(AHArAHy,其中H表示共軛轉(zhuǎn) 置，定義z—o,z,，…，z")t = AHy ,
由于矩陣AH的各項(xiàng)或者為1 - j，或者為-1+」，對(duì)于接收矢量7的
第/項(xiàng)乂 ^c + jt/,i-l,2,…，iV-1,且
AH中任一項(xiàng)與y的任一項(xiàng)之積為(l-j)(C + j^ = (c + cO + j(-c + ^)或者
(-1 +j)("j<) = (—c-力+ j(c-J)，通過加法求得z的各項(xiàng)值； 再根據(jù)m序列的相關(guān)性質(zhì)，當(dāng)相位偏移為0時(shí)，其相關(guān)值為N,否
,其相關(guān)值為- 1，得到
-2-2
AHA =-22iV_2
一2一2 . 2iV
這里出現(xiàn)系數(shù)2是因?yàn)閤的各項(xiàng)取值為實(shí)部與虛部相同的復(fù)數(shù), 對(duì)AHA求逆，得到
AHA =
1
2(iV+l)(iV-丄+l) 1
7V-M 1 … 1 1iV_￡+2… 1
1 1 … H+2
([1] + (H+l)1)
2(iv+i)(iv-i:+i) 其中[i]表示所有元素全為i的矩陣，i表示單位陣。
定義"=^, , q-(仏，^,…，g/,！)7 ,
根據(jù) (iV-丄+i)z,，/二i,2,…,i:-i求得q的各項(xiàng)值； 最后根據(jù)
<formula>formula see original document page 10</formula>) 得到信道參數(shù)的各項(xiàng)值。
其中，在所述步驟S1與步驟S2之間還包括步驟S11:利用接i裝置中的時(shí)鐘與載波恢復(fù)單元對(duì)信道中的所述信號(hào)幀進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)
和載波恢復(fù)。在所述步驟Sll與步驟S2之間還包括步驟S12:利用 接收裝置中的運(yùn)算單元對(duì)進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)和載波恢復(fù)后的信號(hào)幀進(jìn)行 相關(guān)運(yùn)算，以找到所述偽隨機(jī)序列的起始位置，然后將所述信號(hào)幀傳 送給接收裝置中的信道估計(jì)單元。所述循環(huán)前綴的長(zhǎng)度M大于或等 于信道的長(zhǎng)度L，且滿足N-L+1的值為2的整數(shù)次方，以便只通過加 法及移位運(yùn)算實(shí)現(xiàn)矩陣的相乘及求逆。這里需要說明的是，當(dāng)不滿足 N-L+l的值為2的整數(shù)次方時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)上述目的，但計(jì)算復(fù)雜。 所述突發(fā)通信的持續(xù)時(shí)間足夠短，以使利用信道估計(jì)得到的信道信息 在突發(fā)通信期間內(nèi)有效。
本發(fā)明的技術(shù)方案還提供一種適用于無(wú)線突發(fā)通信的信道估計(jì) 系統(tǒng)，包括-.
發(fā)射裝置，用于將由幀頭和幀體組成的信號(hào)幀以突發(fā)形式進(jìn)行 發(fā)射，進(jìn)入信道傳輸；所述幀頭包括長(zhǎng)度為N的偽隨機(jī)序列 x"x。,^…,x^J,所述幀體為需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，其中T表示轉(zhuǎn)置； 和
接收裝置，包括信道估計(jì)單元，所述信道估計(jì)單元用于利用所接 收到的偽隨機(jī)序列進(jìn)行信道估計(jì)，得到信道參數(shù)。
所述偽隨機(jī)序列為m序列。所述幀頭還包括長(zhǎng)度為M的循環(huán)前
綴，所述偽隨機(jī)序列加上所述循環(huán)前綴的幀頭為
(xw_M,-",&—"Xo,a,…，Xw—J7 ，其中x,. H + j或x, l — j ， f = l,2,-",iV_l。禾U 用所述發(fā)射裝置發(fā)射所述信號(hào)幀時(shí)，釆用四相相移鍵控調(diào)制方式對(duì)所 述信號(hào)幀進(jìn)行調(diào)制，其中I、 Q兩路的信號(hào)幀的幀頭相同。
所述接收裝置包括
信道估計(jì)單元，用于根據(jù)接收到的偽隨機(jī)序列計(jì)算信道參數(shù)，
所述偽隨機(jī)序列的表達(dá)式為y"3V3V",)vOT,且滿足y-Ah+w， 其中y,-c + j","l,2,…,W-l， c、 d分別為I、 Q兩路接收的偽隨機(jī)序列數(shù)據(jù)，信道參數(shù)h-(/z。A,…,/^)T， L為信道的長(zhǎng)度，W為長(zhǎng)度為N的 高斯白噪聲，且
<formula>formula see original document page 12</formula>
其第一列即是矢量x,其它各列是第一列的循環(huán)移位。w為加性 高斯白噪聲，長(zhǎng)度為N;和
所述信道估計(jì)單元首先根據(jù)由最大似然估計(jì)法解得
h = (AHA)_1AHy,其中H表示共軛轉(zhuǎn)置，定義z—z。,w,J、AHy, 由于矩陣AH的各項(xiàng)或者為l-j,或者為-1+j,對(duì)于接收矢量y的第/
項(xiàng)y, ="jfir,/ = i，2,.--,iv-1，且
AH中任一項(xiàng)與y的任一項(xiàng)之積為(1-j)(c + j"卜(c + d) + j(-c + ^或
者
(-l + j)(c + jt/) = (—c —d) + j(c-c/)，通過加法求得z的各項(xiàng)值；
再根據(jù)m序列的性質(zhì)得到
<formula>formula see original document page 12</formula>
這里出現(xiàn)系數(shù)2是因?yàn)閤的各項(xiàng)取值為實(shí)部與虛部相同的復(fù)數(shù)。 對(duì)AHA求逆，得到
<formula>formula see original document page 12</formula>其中[l]表示所有元素全為l的矩陣，I表示單位陣。 根據(jù)《=a + (vV_Z+l)z,，,、;i，2,..，i: —l求得q的各項(xiàng)值;
最后根據(jù)
<formula>formula see original document page 13</formula>
2(iV+l)(H+l) 得到信道參數(shù)的各項(xiàng)值。
所述接收裝置還包括時(shí)鐘與載波恢復(fù)單元，所述時(shí)鐘與載波恢復(fù) 單元用于對(duì)信道中的所述信號(hào)幀進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)和載波恢復(fù)。所述接收 裝置還包括運(yùn)算單元，所述運(yùn)算單元用于對(duì)進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)和載波恢復(fù) 后的信號(hào)幀進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，以找到所述偽隨機(jī)序列的起始位置，然后 將所述信號(hào)幀傳送給接收裝置中的信道估計(jì)單元。所述循環(huán)前綴的長(zhǎng) 度M大于或等于信道的長(zhǎng)度L,且滿足N-L+1的值為2的整數(shù)次方，
以便只通過加法及移位運(yùn)算實(shí)現(xiàn)矩陣的相乘及求逆。這里需要說明的 是，當(dāng)不滿足N-L+1的值為2的整數(shù)次方時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)上述目的， 但計(jì)算復(fù)雜。所述突發(fā)通信的持續(xù)時(shí)間足夠短，以使利用信道估計(jì)得 到的信道信息在突發(fā)通信期間內(nèi)有效。
上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)利用帶有循環(huán)前綴的PN訓(xùn)練序列 實(shí)現(xiàn)了對(duì)信道參數(shù)的無(wú)偏估計(jì)；通過適當(dāng)選擇信道長(zhǎng)度，只通過加法 和移位即可實(shí)現(xiàn)矩陣相乘、求逆運(yùn)算，運(yùn)算簡(jiǎn)單，能夠在硬件上實(shí)現(xiàn) 無(wú)偏估計(jì)。


圖l是本發(fā)明實(shí)施例的用于進(jìn)行信道估計(jì)的信號(hào)幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的適用于無(wú)線突發(fā)通信的信道估計(jì)方法流程
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的9級(jí)m序列發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明實(shí)施例的硬件實(shí)現(xiàn)階段轉(zhuǎn)移示意圖5是本發(fā)明實(shí)施例的適用于無(wú)線突發(fā)通信的信道估計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì) 描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
如圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例的適用于無(wú)線突發(fā)通信的信道估計(jì) 方法流程圖，包括以下步驟
步驟201,利用發(fā)射裝置將由幀頭和幀體組成的信號(hào)幀以突發(fā)形 式進(jìn)行發(fā)射，進(jìn)入信道傳輸；所述幀頭包括長(zhǎng)度為N-511的偽隨機(jī) 序列x"x。,x,，…,^,;)t，所述幀體為需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，其中T表示轉(zhuǎn) 置；
步驟202,利用接收裝置中的時(shí)鐘與載波恢復(fù)單元對(duì)信道中的的 信號(hào)幀進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)和載波恢復(fù)。
步驟203,利用接收裝置中的運(yùn)算單元對(duì)進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)和載波恢 復(fù)后的信號(hào)幀進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，以找到所述偽隨機(jī)序列的起始位置，然 后將所述信號(hào)幀發(fā)送給接收裝置中的信道估計(jì)單元。
步驟204,利用接收裝置中的信道估計(jì)單元根據(jù)所接收到的偽隨 機(jī)序列進(jìn)行信道估計(jì)，得到信道參數(shù)。
所述偽隨機(jī)序列為m序列。所述幀頭還包括長(zhǎng)度為M=300的循
環(huán)前綴，所述偽隨機(jī)序列加上所述循環(huán)前綴的幀頭為
(;^省,…，Xw屮;c。,^…，;Ch)t ,其中x, =1 +j或x, —j ， / = 1,2，…，iV — l 。禾U
用發(fā)射裝置發(fā)射所述信號(hào)幀時(shí)，采用四相相移鍵控調(diào)制方式對(duì)所述信
號(hào)幀進(jìn)行調(diào)制，其中I、 Q兩路的信號(hào)幀的幀頭相同。
上述步驟204具體為利用接收裝置中的信道估計(jì)單元根據(jù)所述偽隨機(jī)序列計(jì)算信道參數(shù)
所述偽隨機(jī)序列表達(dá)式為y-(j。,:^,…,;vOT，且滿足y-Ah+w, 其中y," + j^、l,2,…,7V-i， c、 d分別為I、 Q兩路接收的偽隨機(jī)序列 數(shù)據(jù)，信道參數(shù)11 = ^/ 1,...,/^1;)7, L為信道的長(zhǎng)度，L=256, w為長(zhǎng) 度為N=511的高斯白噪聲，且
x0XW-1 .
;-2 . ;-i
其第一列即是矢量x，其它各列是第一列的循環(huán)移位。w為加性 髙斯白噪聲，長(zhǎng)度為N。
首先根據(jù)最大似然估計(jì)法解得h^AHAfAHy,其中H表示共軛轉(zhuǎn)
置，定義z-(z。，2!,…，Zw)T = AHy ' .
由于矩陣AH的各項(xiàng)或者為1 -j,或者為_ 1 +」，對(duì)于接收矢量7的 第/項(xiàng)y, =^ + ^,/ = 1,2,...,^-1，且
A"中任一項(xiàng)與y的任一項(xiàng)之積為(l-j)(c + j")"c + ") + j(-c + c/)或
者
(-l + j)(c + W) = (-c-d) + j(c-c/)，通過加法求得z的各項(xiàng)值；
再根據(jù)m序列的相關(guān)性質(zhì)，當(dāng)相位偏移為O時(shí)，其相關(guān)值為N，否
其相關(guān)值為- 1，得到
—2iV-2… —2
AHA =-2… -2
_2_2...2iV
這里出現(xiàn)系數(shù)2是因?yàn)閤的各項(xiàng)取值為實(shí)部與虛部相同的復(fù)數(shù)。 對(duì)A"A求逆，得到<formula>formula see original document page 16</formula>其中[l]表示所有元素全為l的矩陣，I表示單位陣'
沖艮據(jù)g,-a + (iV —丄+1>,,/ = 1,2,—l求得q的各項(xiàng)值； 最后根據(jù)
<formula>formula see original document page 16</formula>
得到信道參數(shù)的各項(xiàng)值。
因?yàn)镹+l=512 = 29， N-L+l=256 = 28，因此q及h中的各項(xiàng)參數(shù)只 通過加法及移位即可求得。最終求得的h各項(xiàng)參數(shù)中，后18位是小 數(shù)部分，前面各位是整數(shù)部分，可以根據(jù)精度需要進(jìn)行取舍。
上述突發(fā)通信的持續(xù)時(shí)間足夠短，以使利用信道估計(jì)得到的信道 信息在突發(fā)通信期間內(nèi)有效。
上述方法中用于進(jìn)行信道估計(jì)的信號(hào)幀結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示， 包括幀頭101和幀體102，所述幀頭101包括長(zhǎng)度為N=511的偽隨機(jī) (Pseudo-randomNoise， PN)序歹(J 104: x-(jco,x!,…，Xh)1 ，所述幀體 102為需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，其中T表示轉(zhuǎn)置。所述幀頭101還包括長(zhǎng)度 為M=300的循環(huán)前綴103。所述PN序列104為9級(jí)m序列，本實(shí) 施例的9級(jí)m序列發(fā)生器結(jié)構(gòu)如圖3所示。PN序列加上所述循環(huán)前 綴103的幀頭101為(x^m,…，Xh,x。,x,，…,Xh)t, x, 二l + j或x, =—<formula>formula see original document page 17</formula>
本發(fā)明實(shí)施例的適用于無(wú)線突發(fā)通信的信道估計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如
圖5所示，包括
發(fā)射裝置50i,用于將由禎頭和幀體組成的信號(hào)幀以突發(fā)形式進(jìn) 行發(fā)射，進(jìn)入信道傳輸；所述幀頭包括長(zhǎng)度為N的偽隨機(jī)序列 x—x。,^…,^jT,所述幀體為需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，其中T表示轉(zhuǎn)置； 和
接收裝置502,包括信道估計(jì)單元505,所述信道估計(jì)單元505 用于利用所接收到的偽隨機(jī)序列進(jìn)行信道估計(jì)，得到信道參數(shù)。
所述偽隨機(jī)序列為m序列。所述幀頭還包括長(zhǎng)度為M=300的循 環(huán)前綴，所述偽隨機(jī)序列加上所述循環(huán)前綴的幀頭為
(Xw一M,…，Xn,;to,Xp…，;^—J ,其中x, = 1 +j或x, =—1_ j , z. = 1,2,…，iV —1 。禾U 用發(fā)射裝置501發(fā)射所述信號(hào)幀時(shí)，釆用四相相移鍵控調(diào)制方式對(duì)所 述信號(hào)幀進(jìn)行調(diào)制，其中I、 Q兩路的信號(hào)幀的幀頭相同。
所述偽隨機(jī)序列的表達(dá)式為y—y。j,，…,;^;r，且滿足y-Ah + w, 其中Xw + j"，"l,2,…，7V-l， c、 d分別為I、 Q兩路接收的偽隨機(jī)序列 數(shù)據(jù)，信道參數(shù)h—W…，U7, L為信道的長(zhǎng)度，L=256， w為長(zhǎng) 度為N=511的高斯白噪聲，且
<formula>formula see original document page 17</formula>
其第一列即是矢量x，其它各列是第一列的循環(huán)移位。w為加性 高斯白噪聲，長(zhǎng)度為N;和
所述信道估計(jì)單元5 05首先根據(jù)由最大似然估計(jì)法解得 h-(AHA卩AHy,其中H表示共軛轉(zhuǎn)置，定義z—z。,^…,&;)T-AHy ， 由于矩陣AH的各項(xiàng)或者為l-j，或者為-l+j，對(duì)于接收矢量y的第,' 項(xiàng)乂 =C + jt/,/ = l,2,--.,7V-l,且者
A"中任一項(xiàng)與y的任一項(xiàng)之積為(1 —j)(c + jW卜(c + ^/) + j(一c + ^或
(_l + j)(c + W) = (_c —^ + j(c-^),通過加法求得z的各項(xiàng)值； 再根據(jù)m序列的性質(zhì)得到
2iV_2 -一2
AHA =_22iV-2
_2一22iV
這里出現(xiàn)系數(shù)2是因?yàn)閤的各項(xiàng)取值為實(shí)部與虛部相同的復(fù)數(shù)( 對(duì)AHA求逆，得到
AHA、—'=
1
2(W+1)(W-Z+l) 1
TV —丄+2 1 … 1 1 H+2… 1
1 1 ([1] + (iV —￡+1)1)
2(iV+l)(W-Z+l)
其中[l]表示所有元素全為l的矩陣，I表示單位陣'
根據(jù)《="+ (7V —丄+l)s，,、l,2,…,丄一l求得q的各項(xiàng)值； 最后根據(jù)
h
1
2(iV+l)(iV-Z+l) 1
q
2(iV+l)(H+l)
得到信道參數(shù)的各項(xiàng)值。
所述接收裝置502還包括時(shí)鐘與載波恢復(fù)單元503,所述時(shí)鐘與載波恢復(fù)單元503用于對(duì)信道中的所述信號(hào)幀進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)和載波
恢復(fù)。所述接收裝置502還包括運(yùn)算單元504:所述運(yùn)算單元504用 于對(duì)進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)和載波恢復(fù)后的信號(hào)幀進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，以找到所述 偽隨機(jī)序列的起始位置，然后將所述信號(hào)幀傳送給接收裝置中的信道 估計(jì)單元505。上述突發(fā)通信的持續(xù)時(shí)間足夠短，以使利用信道估計(jì) 得到的信道信息在突發(fā)通信期間內(nèi)有效。
因?yàn)镹+l=512 = 29， N-L+l=256 = 28，因此q及h中的各項(xiàng)參數(shù)只 通過加法及移位即可求得。最終求得的h各項(xiàng)參數(shù)中，后18位是小 數(shù)部分，前面各位是整數(shù)部分，可以根據(jù)精度需要進(jìn)行取舍。
上述方法中用于進(jìn)行信道估計(jì)的信號(hào)幀結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示， 包括幀頭101和幀體102，所述幀頭101包括長(zhǎng)度為N=511的偽隨機(jī) (Pseudo-randomNoise， PN)序歹J 104: x = (x0,jc".-、;^_')t ,所述幀體 102為需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，其中T表示轉(zhuǎn)置。所述幀頭101還包括長(zhǎng)度 為M=300的循環(huán)前綴103。所述PN序列104為9級(jí)m序列，本實(shí) 施例的9級(jí)m序列發(fā)生器結(jié)構(gòu)如圖3所示。PN序列加上所述循環(huán)前
綴103的幀頭101為(Xw—m,…，Xw—pXo,X,，…，Xn)t , X, ^ + j或X, =—1 —j，
/二l,2,…，iV-l。下面描述如何在FPGA ( Field Programmable Gate Array,元件可
編程邏輯門陣列)上實(shí)現(xiàn)信道估計(jì)。 需要用到的硬件資源有
寄存器組l,長(zhǎng)度為511，用于存放矢量x及其移位。由于矢量x是 實(shí)部與虛部相同的復(fù)數(shù)，x的每一項(xiàng)在寄存器中用l比特表示，l代表 l+j， 0代表-l-j;
寄存器組2，長(zhǎng)度為256,其1 256號(hào)寄存器分別對(duì)應(yīng)寄存器組1 中標(biāo)號(hào)l， 511, 510,…，257的寄存器，在寄存器組l循環(huán)左移后依 次表示矩陣A的各行；
寄存器組3，長(zhǎng)度為256，用于存放矢量z-A"y的計(jì)算結(jié)果；
寄存器4，用于存放標(biāo)量。；
寄存器5，用于存放矢量q的計(jì)算結(jié)果。
在FPGA上實(shí)現(xiàn)信道估計(jì)經(jīng)過四個(gè)階段，即階段1 4，其階段轉(zhuǎn)移 關(guān)系如圖4所示，具體描述如下
階段l:等待突發(fā)信號(hào)幀的到來(lái)，置寄存器組l為初始狀態(tài)，寄存 器組3及寄存器4清0。
階段2:突發(fā)信號(hào)幀到來(lái)，每周期輸入接收到的PN序列y的一項(xiàng) ^。寄存器組l循環(huán)左移，則寄存器組2依次對(duì)應(yīng)矩陣A的1 L行。寄 存器組3根據(jù)寄存器組2的值為1或者0，將各寄存器值與(l-j)x或 (-l + j)X相加，得到新的寄存器值，經(jīng)過511個(gè)周期后，寄存器組3的 各寄存器值即為矢量z的各項(xiàng)值。
階段3:寄存器組3循環(huán)左移，寄存器4將其寄存器值與寄存器組3 的第一個(gè)寄存器值相加，得到新的寄存器值。經(jīng)過256個(gè)周期后，寄 存器4的值即為標(biāo)量^寄存器組3中各寄存器的值與階段3開始時(shí)相 同。
階段4:寄存器組3循環(huán)左移，寄存器5為寄存器4的值與寄存器組 3的第一個(gè)寄存器值左移8位后相加的結(jié)果，依次為矢量q的各項(xiàng)，其后18位為小數(shù)部分，前面各位是整數(shù)部分，經(jīng)適當(dāng)取舍后即可作為信
道估計(jì)值輸出。
由以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明實(shí)施例通過釆用帶有循環(huán)前綴的
PN訓(xùn)練序列實(shí)現(xiàn)了對(duì)信道參數(shù)的無(wú)偏估計(jì)；通過適當(dāng)選擇信道長(zhǎng)度, 只通過加法和移位即可實(shí)現(xiàn)矩陣相乘、求逆運(yùn)算，運(yùn)算簡(jiǎn)單，能夠在 硬件上實(shí)現(xiàn)無(wú)偏估計(jì)。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員來(lái)說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以 做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種適用于無(wú)線突發(fā)通信的信道估計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟S1，利用發(fā)射裝置將由幀頭和幀體組成的信號(hào)幀以突發(fā)形式進(jìn)行發(fā)射，進(jìn)入信道傳輸；所述幀頭包括長(zhǎng)度為N的偽隨機(jī)序列x＝(x0，x1，…，xN-1)T，所述幀體為需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，其中T表示轉(zhuǎn)置；S2，利用接收裝置中的信道估計(jì)單元根據(jù)所接收到的偽隨機(jī)序列進(jìn)行信道估計(jì)，得到信道參數(shù)。
2、 如權(quán)利要求1所述的信道估計(jì)方法，其特征在于，所述偽隨 機(jī)序列為m序列。
3、 如權(quán)利要求2所述的信道估計(jì)方法，其特征在于，所述幀頭 還包括長(zhǎng)度為M的循環(huán)前綴，所述偽隨機(jī)序列加上所述循環(huán)前綴的 幀頭為(xw—M,…，Xw—pX。，Wn)T ,其中x, =l + j或x,=-l-j , /二l，2，…，iV-l。
4、 如權(quán)利要求3所述的信道估計(jì)方法，其特征在于，利用所述 發(fā)射裝置發(fā)射所述信號(hào)幀時(shí)，釆用四相相移鍵控調(diào)制方式對(duì)所述信號(hào) 幀進(jìn)行調(diào)制，其中I、 Q兩路的信號(hào)幀的幀頭相同。
5、 如權(quán)利要求4所述的信道估計(jì)方法，其特征在于，所述步驟 S2具體為利用接收裝置中的信道估計(jì)單元根據(jù)所述偽隨機(jī)序列計(jì)算信道 參數(shù)所述偽隨機(jī)序列表達(dá)式為y^少。,JV",JV—J7,且滿足y-Ah + w， 其中3^c + j^、l,2,…,iV-1, c、 d分別為I、 Q兩路接收的偽隨機(jī)序列 數(shù)據(jù)，信道參數(shù)h"/z。，V…AjT， L為信道的長(zhǎng)度，w為長(zhǎng)度為N的 高斯白噪聲，且<formula>formula see original document page 3</formula>首先根據(jù)最大似然估計(jì)法解得h—AHAf AHy，其中H表示共軛轉(zhuǎn) 置，定義z—z。,z，…^w)T:AHy,通過加法求得z的各項(xiàng)值； 再根據(jù)m序列的性質(zhì)得到<formula>formula see original document page 3</formula>對(duì)A"A求逆，得到<formula>formula see original document page 3</formula> 其中[l]表示所有元素全為l的矩陣，I表示單位陣。<formula>formula see original document page 3</formula>根據(jù) (iV-^+i)z,,/ = i，2,-",i:-l求得q的各項(xiàng)值; 最后根據(jù)<formula>formula see original document page 3</formula>得到信道參數(shù)的各項(xiàng)值。
6、如權(quán)利要求4所述的信道估計(jì)方法，其特征在于，在所述步驟S1與步驟S2之間還包括步驟S11:利用接收裝置中的時(shí)鐘與載波恢復(fù)單元對(duì)信道中的所述信號(hào)幀進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)和載波恢復(fù)。
7、 如權(quán)利要求4所述的信道估計(jì)方法，其特征在于，在所述步 驟Sll與步驟S2之間還包括步驟S12:利用接收裝置中的相關(guān)運(yùn)算 單元對(duì)進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)和載波恢復(fù)后的信號(hào)幀進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，以找到所 述偽隨機(jī)序列的起始位置，然后將所述信號(hào)幀傳送給接收裝置中的信 道估計(jì)單元。
8、 如權(quán)利要求5所述的信道估計(jì)方法，其特征在于，所述循環(huán) 前綴的長(zhǎng)度M大于或等于信道的長(zhǎng)度L，且滿足N-L+l的值為2的 整數(shù)次方，以便只通過加法及移位運(yùn)算實(shí)現(xiàn)矩陣的相乘及求逆。
9、 如權(quán)利要求4所述的信道估計(jì)方法，其特征在于，所述突發(fā) 通信的持續(xù)時(shí)間足夠短，以使利用信道估計(jì)得到的信道信息在突發(fā)通 信期間內(nèi)有效。
10、 一種適用于無(wú)線突發(fā)通信的信道估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，包括'-發(fā)射裝置，用于將由幀頭和幀體組成的信號(hào)幀以突發(fā)形式進(jìn)行 發(fā)射，進(jìn)入信道傳輸；所述幀頭包括長(zhǎng)度為N的偽隨機(jī)序列 x—x。,x,，…,x^J,所述幀體為需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，其中T表示轉(zhuǎn)置； 和接收裝置，包括信道估計(jì)單元，所述信道估計(jì)單元用于利用所接 收到的所述偽隨機(jī)序列進(jìn)行信道估計(jì)，得到信道參數(shù)。
11、 如權(quán)利要求IO所述的信道估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述偽 隨機(jī)序列為m序列。
12、 如權(quán)利要求11所述的信道估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述幀 頭還包括長(zhǎng)度為M的循環(huán)前綴，所述偽隨機(jī)序列加上所述循環(huán)前綴的幀頭為M,pX。,《,…，Xn)T ，其中x, =l + j或x,. =-l-j ， / = 1,2,-.',jV — 1。
13、 如權(quán)利要求12所述的信道估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，利用所 述發(fā)射裝置發(fā)射所述信號(hào)幀時(shí)，采用四相相移鍵控調(diào)制方式對(duì)所述信 號(hào)幀進(jìn)行調(diào)制，其中I、 Q兩路的信號(hào)幀的幀頭相同。
14、 如權(quán)利要求13所述的信道估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述接 收裝置包括信道估計(jì)單元，用于根據(jù)接收到的所述偽隨機(jī)序列計(jì)算信道參數(shù)，所述接收到的偽隨機(jī)序列的表達(dá)式為<formula>formula see original document page 5</formula>,且滿足<formula>formula see original document page 5</formula> 其中<formula>formula see original document page 5</formula>, c、 d分別為I、 Q兩路接收的偽隨機(jī)序列數(shù)據(jù)，信道參數(shù)<formula>formula see original document page 5</formula> L為信道的長(zhǎng)度，w為長(zhǎng)度為N的高斯白噪聲，且<formula>formula see original document page 5</formula>饑還倡逕怖計(jì)單元首先根據(jù)由最大似然估計(jì)法解得<formula>formula see original document page 5</formula>其中H表示共軛轉(zhuǎn)置，定義<formula>formula see original document page 5</formula>通過加法求得z的各項(xiàng)值；再根據(jù)m序列的性質(zhì)得到<formula>formula see original document page 5</formula>對(duì)AHA求逆，得至l、
15、 如權(quán)利要求13所述的信道估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述接 收裝置還包括時(shí)鐘與載波恢復(fù)單元，所述時(shí)鐘與載波恢復(fù)單元用于對(duì) 信道中的所述信號(hào)幀進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)和載波恢復(fù)。
16、 如權(quán)利要求13所述的信道估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述接收裝置還包括運(yùn)算單元，所述運(yùn)算單元用于對(duì)進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)和載波恢 復(fù)后的信號(hào)幀進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，以找到所述偽隨機(jī)序列的起始位置，然 后將所述信號(hào)幀傳送給接收裝置中的信道估計(jì)單元。
17、 如權(quán)利要求14所述的信道估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述循 環(huán)前綴的長(zhǎng)度M大于或等于信道的長(zhǎng)度L，且滿足N-L+l的值為2 的整數(shù)次方，以便只通過加法及移位運(yùn)算實(shí)現(xiàn)矩陣的相乘及求逆。
18、 如權(quán)利要求13所述的信道估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述突 發(fā)通信的持續(xù)時(shí)間足夠短，以使利用信道估計(jì)得到的信道信息在突發(fā)通信期間內(nèi)有效。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于無(wú)線突發(fā)信道的信道估計(jì)方法及其系統(tǒng)，該方法包括以下步驟將由帶有循環(huán)前綴的偽隨機(jī)序列幀頭和幀體組成的信號(hào)幀以突發(fā)形式進(jìn)行發(fā)射；對(duì)信號(hào)幀進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)和載波恢復(fù)；對(duì)信號(hào)幀進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，找到偽隨機(jī)序列的起始位置；利用所接收到的偽隨機(jī)序列進(jìn)行信道估計(jì)，得到信道參數(shù)。本發(fā)明通過適當(dāng)設(shè)計(jì)幀結(jié)構(gòu)，利用帶有循環(huán)前綴的偽隨機(jī)序列實(shí)現(xiàn)了對(duì)信道參數(shù)的無(wú)偏估計(jì)，通過對(duì)信道長(zhǎng)度的適當(dāng)選取，可以只通過加法及移位運(yùn)算實(shí)現(xiàn)矩陣的相乘及求逆，運(yùn)算簡(jiǎn)單，且便于在硬件上實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H04L25/02GK101547171SQ200910083748
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2009年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月11日
發(fā)明者萬(wàn)曉峰, 彧 張, 楊知行, 潘長(zhǎng)勇 申請(qǐng)人:清華大學(xué)