[发明专利]一种信道估计系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及宽带无线通信技术领域，尤其涉及一种信道估计系统和方法。

背景技术

长期演进系统(LTE，Long Term Evolution system)被广泛的认为是准4G无线通信系统，它具有下行100M、上行50M的传输速率，同时支持更高的移动速度(350km/h)和更大的小区覆盖半径(100公里)，支持每小区200名用户同时在线。除此之外，LTE还具有灵活的带宽配置(1.4M～20M)，支持多媒体广播业务和端到端服务质量(QoS，Quality of Service)等特点。因此LTE也被认为是未来移动通信的发展方向和4G技术的候选标准。

一种典型的LTE帧结构如图1和图2所示，图1为频分双工(FDD，Frequency Division Duplexing)结构(Frame structure type 1)，图2为时分双工(TDD，Time Division Duplexing结构(Frame structure type 2)。FDD或者TDD模式下，一个无线帧(radio frame)的长度为10毫秒(以下称ms)，分为10个子帧(subframe)，每个子帧的长度为1ms。一个子帧由两个时隙(slot)构成，每个时隙的长度为0.5ms。

对于TDD帧结构，共有七种上下行配置(Uplink-downlink configuration)，见表1，其中配置0、1、2、5每隔5ms有一次上下行切换，其余配置每隔10ms有一次上下行切换。

表1

切换发生的帧称为特殊子帧(special subframe)，特殊子帧有下行正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)符号(DwPTS)，保护间隔(GP)，上行OFDM符号(UpPTS)构成。一个长度为0.5ms的时隙，由7个(normal CP模式)或者6个(extended CP模式)OFDM符号构成。

一个LTE的时隙由资源块构成(resource block或者RB)，一种典型的资源块结构如图3中所示，时间方向由个OFDM符号和频率方向个资源粒子(resource element)构成，为12和24两种配置。一个时隙当中共含有个资源块，由系统带宽决定，如10M系统带宽下，

一个子帧中位于两个时隙的相邻的两个资源块称为一个资源块对(RBpair)，如图4所示。一个资源块由二维分布的资源粒子构成，一个资源粒子对应于OFDM系统中的一个子载波(subcarrier)，共含有个子载波，一种典型配置为7×12＝84个。

在这些子载波当中，一部分子载波是用来承载数据的，称为数据子载波，一部分是用来承载供信道估计过程或者同步过程使用的已知符号序列，称为参考信号(reference signal)子载波或者参考信号。一种典型的参考信号和数据子载波位置分布可参见图4所示，其中R₀所在位置为参考信号位置，其余位置为数据子载波位置。

在无线通信系统当中，从频域来看数据的传输过程如公式1所示：

Y＝HS    (1)

其中Y为本地接收到的信号，S为对端发送的信号，H为信道的频率响应。无线通信中接收机的目的就是要用接收到的数据Y通过一定的数字信号处理过程恢复发送的数据S。这个过程要求已知信道的频率响应H，因此接收机要通过信道估计的过程得到H。

信道估计的目的是要得到数据子载波处的信道响应。一般分为两步完成：

步骤一，估计参考信号所在子载波处的信道，即图4中R₀所在位置的信道。

步骤二，通过参考信号所在子载波处的信道，估计数据子载波所在位置的信道，如图4中除去R₀外的其他子载波所在的信道。

插值法是当前一种较常用的信道估计方法，仍然以图4为例，数据子载波P所经历的信道H_P，可以通过其周围参考信号处的信道值插值得到，插值的过程可以是线性插值，高阶插值或者其他形式的插值方法。

但在实际的应用过程，对于一个子帧中的最后两个OFDM符号如图5中的第12和13个OFDM符号(如阴影区域标示的OFDM符号)中的数据子载波，由于其处在一个子帧的边缘位置，如果仅仅利用其左侧的参考信号处的信道值进行插值的话(外推插值)，效果较差。