[发明专利]一种应用于3GPP LTE系统的自适应信道估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多输入多输出正交频分复用系统中的信道估计方法，尤其涉及一种应用于3GPP LTE(第三代合作伙伴计划的长期演进3GPP Long Term Evolution)系统的自适应信道估计方法。 

背景技术

为了应对“移动通信宽带化”和“宽带接入无线化”的需要，第三代合作伙伴计划(3GPP)在近几年启动了长期演进(LTE)的标准化进程。LTE系统物理层采用了基于OFDM的MIMO技术，因而信道估计是LTE系统核心技术之一。低复杂度的、精确的、鲁棒的信道估计方法是LTE系统实现的关键。 

信道估计就是对移动通信信道的多径衰落瞬时响应进行估计的技术，也就是从接收信号中估计出信道的冲激响应。估计信道状态信息(Channel State Information，CSI)的准确性对系统性能有重要的影响。信道状态信息是相干检测和MIMO检测的基础。MIMO系统只有在信道状态信息已知的前提下才具有高质量、高速率的数据传输性能。所以，信道估计技术是LTE系统的关键技术之一，也是系统可靠性与有效性的保障。 

目前，MIMO-OFDM系统的信道估计方法主要分为两大类：盲估计与基于参考信号辅助的估计。盲信道估计计算复杂，而且收敛速率慢，不适合在实时通信系统上使用。基于参考信号的信道估计一直是MIMO-OFDM系统信道估计研究的热点。LTE系统中的信道估计即为基于参考信号的信道估计，其估计过程主要包括三个部分：参考信号点的估计，频域信道估计和时域信道估计。信道估计准则主要有最小二乘(Least Square，LS)准则、最小均方误差(Minimum Mean Square Error，MMSE)准则、最大似然估计(Maximum Likel ihood Estimation，MLE)准则等。 

对于基于参考信号的信道估计，最早采用的是LS算法。这种算法虽然简单，但它受白高斯噪声和符号间干扰的影响很大。为了提高信道估计精度，主要使用LMMSE估计准则，但是其计算复杂度很高，而且需要已知信道状态统计信息，不易于在实际系统中使用。 

发明内容

技术问题： 

本发明提出的应用于LTE系统中的信道估计方法，主要为了解决现有理论方法计算复杂度过高，无法很好的应用于实际硬件系统的问题，给出了一种低计算复杂度且性能接近理论性能的信道估计方法，以解决实际系统中硬件资源紧张的问题，使接收机获得了良好的接收性能。 

技术方案： 

本发明提出了一种不需要实时计算信道状态统计信息的自适应信道估计方法，解决了LMMSE估计方法在实际系统中的使用问题，使用较低的计算复杂度实现了接近理想信道估计的性能，适合于在实际系统中使用。本发明给出了不同时延扩展下的信道频域LMMSE滤波系数的计算方法，以及不同多普勒频移下的信道时域LMMSE滤波系数的计算方法，并且给出了信道时延扩展和多普勒扩展的估计方法，因此，在实际系统使用中，无需实时更新信道相关性矩阵，仅需在较长时间内估算一次时延扩展和多普勒扩展即可有效的完成频域和时域信道估计。由于信道LMMSE滤波参数为线下计算，并且存储在存储器中，所以无需做矩阵求逆工作，大大简化了LMMSE滤波中的计算复杂度，适合于在目前的硬件平台中实现。由于使用了保留延时帧和导频加密技术，在降低计算复杂度的同时，保证了简化后的信道估计器的估计性能接近于理想信道估计器。 

本发明是一种应用于3GPP LTE系统的自适应信道估计方法，自适应信道估计过程包括如下步骤： 

(1)根据接收数据域参考信号计算导频点的最小二乘(LS)信道估计值； 

(2)根据当前帧导频点信道估计值数据和保留延时帧导频点信道估计值数据在时域插值，计算得到加密之后的导频矩阵； 

(3)根据导频点LS估计值估计信道时延扩展，然后根据时延扩展选择频率信道滤波系数，计算频域信道估计值； 

(4)根据导频点LS估计值估计信道多普勒扩展，然后根据多普勒扩展选择时域信道滤波系数，计算时域信道估计值。 

上述步骤(1)中所述根据接收数据域参考信号计算导频点的最小二乘(LS)信道估计值的实现步骤如下： 

(11)参考信号(RS)发生器根据不同的参考信号模式、天线端口、CP(循环前缀)模式、资源块数和时隙号等参数，按照3GPP指定的LTE标准生成参考信号伪随机序列，导频位置如图3所示； 

(12)根据接收到的信号和生成的参考信号计算导频点的最小二乘(LS)估计值，计算方法为