[发明专利]一种莱斯衰落信道K因子的估计方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信系统信道估计技术，特别是指一种在无线通信系统中对莱斯衰落信道K因子的估计方法和设备。

背景技术

在无线通信系统中，发射机产生的信号通过无线信道传播到达接收机，经过了不同的路径，通常被称为多径。这些路径是由散射、反射、或者绕射引起的，所有的这些失真机理在不至于误解的情况下，被笼统的称为“散射”。信号的强度衰减可以被抽象为三个因素：平均传播损耗、宏观衰落、和微观衰落。平均传播损耗与传播距离的平方或者更高次幂成正比。宏观衰落是由建筑物和自然物体，如树木的遮挡引起的，习惯称为阴影衰落，有时也称为长期衰落。阴影衰落可以近似的通过服从正态分布的对数域的接收信号功率来刻画。微观衰落是由多径的加强或者抵消的累加效果引起的。对于微观衰落，如果衰落是由大量独立的散射分量的叠加引起的，接收信号的I路(同相分量)和Q路(正交分量)服从独立零均值高斯分布。可以推导出：接收信号的包络服从瑞利分布。这种衰落被称为瑞利(Rayleigh)衰落。如果在发射机和接收机之间存在一条直射径，信号的包络不再服从瑞利分布，而是莱斯(Rician，或者Ricean)分布。直射分量与散射分量的功率比被称为莱斯衰落的因子K。习惯上K以dB(分贝)为单位表示。K＝-∞dB(即，K＝0)表示接收信号只有散射分量没有直射分量，退化为瑞利衰落；K＝+∞dB(即，K＝+∞)表示接收信号只有直射分量没有散射分量。

在无线通信系统中，如果发射机和接收机已知信道状态信息，可以提高系统的容量和可靠性。目前，多天线系统的兴起，加强了获得信道状态信息的重要性。如，发射机可以根据信道的K因子选择合适的空时编码，或者是预编码方案。

公开披露的估计莱斯衰落信道K因子的方法有多种，如，在文献：L.J.Greenstein，D.G.Michelson，and V.Erceg，“Moment-basedestimation of the Ricean K-factor，”IEEE Commun.Lett.，vol.3，pp.175-176，June 1999.中公开了一种较为实用的方法。为了方便描述，这里将该方法简称为GME法。

参见图1所示，采用现有技术的莱斯衰落信道K因子估计的无线通信系统包括发射机和接收机。发射机产生的信号通过天线系统发射到空中，信号经过无线信道后被接收机的天线系统接收。在图1中，接收机包含了信道估计模块和K因子估计模块。信道估计模块将估计的信道响应作为输入提供给K因子估计模块。在OFDM系统中常用的信道估计方法是最小二乘法(LS，Least Square)：式中，X(i)表示第i个采样的发射导频符号，Y(i)表示第i个采样的接收导频信号。在K因子估计模块中，如果采用GME法，则是求出信道的功率增益再求出信道功率增益的一阶矩，即G(i)的均值G_a＝E(G(i))，和二阶矩，即G(i)相对于G_a的均方根(RMS，Root Mean Square)抖动最后根据公式估计出莱斯衰落信道的K因子。

现有技术，比如GME法，前提是假设信道估计是完美的，然而在实际的无线通信系统中，由于热噪声的存在，影响了K因子估计的精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种莱斯衰落信道K因子的估计方法和设备，进一步提高莱斯衰落信道K因子估计的精度。

基于上述目的本发明提供的一种莱斯衰落信道K因子的估计方法，包括：

根据采样的导频信号估算信道响应；

估算热噪声功率；

根据信道响应和热噪声功率的估算结果，估算莱斯衰落信道的K因子。

可选的，该方法所述估算莱斯衰落信道K因子进一步包括：

根据对第i个采样发射导频和第i个采样接收导频信号估算得到的信道响应，计算信道功率增益G(i)；

计算所述信道功率增益G(i)的一阶矩G_a；

计算所述信道功率增益G(i)的二阶矩G_v；

计算所述估算莱斯衰落信道K因子其中，P_n为所述热噪声功率估算值。

可选的，该方法所述信道的功率增益G(i)根据公式计算，其中，为根据对第i个采样发射导频和第i个采样接收导频信号估算得到的信道响应。

可选的，该方法所述根据采样的导频信号估算信道响应进一步包括：用最小二乘法估算信道响应其中X(i)表示第i个采样的发射导频符号，Y(i)表示第i个采样的接收导频信号。