[發(fā)明專利]無線信道特征估計系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810837982.8
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109150773A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范琳琳
• 申請（專利權(quán)）人: 西南電子技術(shù)研究所（中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所）
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02
• 代理公司: 成飛(集團(tuán))公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

本發(fā)明公開的一種無線信道特征估計系統(tǒng)，旨在提供一種實現(xiàn)復(fù)雜度低、資源消耗少，估計精度高，處理時延小的信道估計方法。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：在信號發(fā)送端發(fā)送一組已知的偽隨機(jī)PN序列作為訓(xùn)練序列，信號接收端通過串并轉(zhuǎn)換模塊，將偽隨機(jī)序列串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，然后將并行的偽隨機(jī)序列送入相關(guān)運算模塊，相關(guān)運算模塊將接收到的偽隨機(jī)序列與本地偽隨機(jī)序列進(jìn)行滑動相關(guān)操作，獲取信道特征信息信的估計初始值，并將信道估計初始值送入降噪模塊；降噪模塊首先利用信道估計初始值計算得噪聲強(qiáng)度，并根據(jù)噪聲強(qiáng)度設(shè)置合理的噪聲門限，然后利用該噪聲門限對信道估計初始值進(jìn)行降噪處理，得到最終的信道估計值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無線通信領(lǐng)域中對信道特征信息的估計技術(shù)，尤其涉及一種基于偽隨機(jī)序列的快速獲取信道特征信息的無線信道特征估計系統(tǒng)時域信道估計方法。

背景技術(shù)

無線電通信系統(tǒng)是由發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備、無線信道三大部分組成的，是利用無線電磁波實現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)。移動通信系統(tǒng)發(fā)送設(shè)備由編碼、調(diào)制、多址和射頻(RF)發(fā)送等基本處理單元組成發(fā)送端，由RF接收、分址、解調(diào)和解碼等基本處理單元組成接收端，發(fā)送端和接收端彼此分離。無線信道提供發(fā)送端和接收端之間的連接。發(fā)送端把一個確定信號送入無線信道，在無線信道的衰落起伏傳輸中，輸出一個隨機(jī)信號給接收端。這個隨機(jī)信號可分解成確定成分和擾動成分，其確定成分與發(fā)送端的確定信號對應(yīng)，而擾動成分則只能通過對信道特性的統(tǒng)計分析，給出它的統(tǒng)計分布、均值和方差。基于這種無線信道的統(tǒng)計特性，可以確認(rèn)發(fā)送端輸入信道的信號設(shè)計，確認(rèn)接收端的信道輸出的檢測判決方式和相關(guān)性能。目前，絕大多數(shù)的無線信道的應(yīng)用和描述，基本上都屬于這類情況，即依賴于對無線信道的統(tǒng)計特性的估計。為了能在信號接收端準(zhǔn)確的恢復(fù)發(fā)射端的發(fā)送信號人們采用各種措施來抵抗多徑效應(yīng)對傳輸信號的影響，信道估計技術(shù)的實現(xiàn)需要知道無線信道的信息，如信道的階數(shù)、多普勒頻移和多徑時延或者信道的沖激響應(yīng)等參數(shù)。因此，信道參數(shù)估計是實現(xiàn)無線通信系統(tǒng)的一項關(guān)鍵技術(shù)。能否獲得詳細(xì)的信道信息，從而在信號接收端正確地解調(diào)出發(fā)射信號是衡量一個無線通信系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)，信道估計的精度將直接影響整個系統(tǒng)的性能。未來移動通信技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，直接依賴對無線信道的認(rèn)識和估計。所謂信道估計是從接收數(shù)據(jù)中將假定的某個信道模型的模型參數(shù)估計出來的過程。無線通信系統(tǒng)的性能很大程度上受到無線信道的影響，如陰影衰落和頻率選擇性衰落等等，使得發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的傳播路徑非常復(fù)雜。無線信道并不像有線信道固定并可預(yù)見，而是具有很大的隨機(jī)性。在移動通信系統(tǒng)中，電磁波在傳播過程中要經(jīng)歷各種衰落和干擾。其中分布式MIMO系統(tǒng)信道的衰落特征一是由于長距離傳輸引起的大尺度衰落，無線信號的功率與距離的平方成反比；二是電磁波在傳播過程中受到高大建筑物的阻擋導(dǎo)致信號強(qiáng)度下降，其信號衰落滿足對數(shù)正太分布；三是具有很大隨機(jī)性的小尺度衰落。一方面，用戶在低速移動過程中，基站發(fā)送的無線信號經(jīng)過障礙物的折射或反射導(dǎo)致到達(dá)接收機(jī)的信號發(fā)生時延，疊加后的信號功率發(fā)生快速的變化，也就是所謂的多徑衰落，表現(xiàn)在頻域上為頻率選擇性衰落。另一方面，由于接收載體的移動，會產(chǎn)生多普勒頻移形成頻率色散，體現(xiàn)在時間上，即信道參數(shù)會具有時變性。由于無線信道傳輸特性的起伏性和隨機(jī)性，無線信道的特征包括了時域，空時域和頻域的特征。無線信道特性決定了分布式MIMO(又稱多點協(xié)作)系統(tǒng)的性能，因此需要首先建立分布式MIMO系統(tǒng)的信道數(shù)學(xué)模型。分布式MIMO系統(tǒng)也稱為分布式多天線系統(tǒng)，是將來公共無線接入網(wǎng)絡(luò)的一種新的架構(gòu)。分布式MIMO系統(tǒng)的接收天線和發(fā)送天線在地理位置上分散開來，各天線對之間的無線鏈路各不相同，待估計的信道信號在各個域上的表達(dá)均有各自的特點，移動信道在時域上多徑信道的每一徑都是時變的，移動信道會帶來時變衰落，移動速度越快，時變衰落越劇烈。如何利用數(shù)學(xué)模型來準(zhǔn)確描述信道在時域和頻域內(nèi)的特性是眾多學(xué)者一直以來所致力研究的。目前，國內(nèi)外已有許多關(guān)于MIMO系統(tǒng)時變信道特征參數(shù)聯(lián)合估計的文獻(xiàn)報道。由于分布式MIMO系統(tǒng)的無線信道包括衰落、頻偏、時延三類未知時變參數(shù)，使得接收信號具有強(qiáng)非線性的特點。傳統(tǒng)的方法先是通過解耦再采用相關(guān)法來得到參數(shù)估計，不但估計精度不高，而且隨著維數(shù)的增長其計算復(fù)雜度也呈指數(shù)增長。另一方面，針對更加實際的MIMO中繼系統(tǒng)，信道估計過程中會產(chǎn)生誤差。由于信道估計誤差的存在，很多基于完整信道的方法設(shè)計在實際中可能并不是最優(yōu)的。需要通過相應(yīng)的信道估計算法、系統(tǒng)統(tǒng)計模型以及信道量化方法，獲得信道估計誤差的統(tǒng)計特性。再根據(jù)所獲得的信道估計值以及信道估計誤差的統(tǒng)計特性來設(shè)計相應(yīng)的協(xié)作策略，可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量。比起在完整信道狀態(tài)信息條件所設(shè)計的輸傳技術(shù)，也更有實際的意義。由于通信雙方所處的無線通信環(huán)境具有專有性，所以其在信號發(fā)射和接收時反映在信號時頻特性方面的衰落情況、多徑情況等具有專有性。