一种用于5G系统PDSCH的估计方法技术方案

本发明专利技术属于无线通信技术领域，具体涉及一种用于5G系统PDSCH的估计方法，该方法包括：获取PDSCH的导频信号；采用LS方法求取导频位置的信道频域响应；在LS信道估计的边界子载波上镜像扩展信道频域响应；对镜像扩展后的信道频域响应做IFFT变换，然后进行降噪处理；对降噪后的响应值做FFT变换；从降噪后的M

【技术实现步骤摘要】
一种用于5G系统PDSCH的估计方法
本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种用于5G系统PDSCH的估计方法。
技术介绍
3GPP作为全球移动通信标准组织，在2G到5G国际标准的制定中扮演重要的角色。3GPP于2016年开始5G技术标准的研究工作，物理层标准于2018年6月冻结，5G系统下的PDSCH主要用于发送下行数据、承载寻呼信息以及部分系统信息的发送。信道估计技术作为5G终端能否准确有效恢复出发射信号的关键，在接收端整个链路中起着极其重要的作用。此外，3GPP协议标准中，5G系统PDSCH的设计以及用于接收端信道估计的参考信号生成方式、映射方式均不同于LTE，因此研究适用于5GPDSCH的估计方法具有重要的意义。现有技术中，信道估计方法主要有盲估计，半盲估计以及基于导频的估计方法。其中基于导频的估计方法主要思想是通过在有用数据中插入已知导频，先得到导频位置的估计结果，然后利用该结果通过内插得到有用数据位置的估计值，进而完成信道估计。传统估计方法有最小二乘(LS)，最小均方误差(MMSE)以及基于MMSE改进的线性最小均方误差(LMMSE)算法，以上算法中LS最为简单，但未考虑噪声影响，性能最差，LMMSE极大抑制了噪声的干扰，性能上得到了大幅度提高，但计算复杂，并且需要已知信道的自相关矩阵以及噪声方差等一些参数，在实际工程中很难实现。因此在LS基础上提出了基于DFT的时域降噪方法，该方法利用DFT信道功率较集中的特性，只保留变换中能量集中区域的信道冲激响应，然后再变换到频域上从而达到降噪的效果。但是这种方法在非采样间隔路径时延的实际多径信道中，由于能量泄漏而遭受显著性能损失，且时延、采样间隔分别作为信道和系统参数都是随机产生的。
技术实现思路
为解决上现有技术的问题，本专利技术提出了一种用于5G系统PDSCH的估计方法，该方法步骤包括：S1：获取PDSCH中的导频信号；S2：采用LS方法求取导频位置的信道频域响应；S3：在LS信道估计的边界子载波上镜像扩展信道频域响应，扩展后总长度M1为2的整数次幂；S4：对镜像扩展后的信道频域响应做M1点IFFT变换，使信号由频域变换到时域，然后进行降噪处理；S5：对降噪后的响应值做M1点FFT变换，使信号再由时域变换到频域；S6：从降噪后的M1个信道频域响应值中选取导频点的频域响应值，完成导频位置的信道估计；S7：根据导频位置的信道估计结果，并结合线性插值法求取数据位置的估计值，完成信道估计。优选的，采用LS方法求取导频点的信道频域响应，包括：S11：在接收端确定导频位置的信号，导频位置信号表示Yp＝HpXp+Wp；S12：对导频信号中的信道传输函数Hp进行估计，得到导频位置信号的最小代价函数J；S13：对最小代价函数求解关于的偏导，并令偏导的等式为0，得到LS方法下导频估计值HP,LS。优选的，镜像扩展信道频域响应包括：步骤1：根据原始信号长度确定需要镜像扩展的长度；步骤2：根据需要扩展的长度和原始信号长度计算单边镜像扩展长度，即步骤3：对信号进行镜像扩展处理，镜像扩展后第一频域响应等于第S个初始响应，镜像扩展后第二个频域响应等于第S-1个初始响应，镜像扩展后的第k个频域响应等于第S-k+1个初始响应；根据这个过程得到整个信道频域扩展结果；进一步的，镜像扩展信道频域响应的公式为：本专利技术在对信号进行IFFT变换时在LS信道估计的边界子载波上镜像扩展信道频域响应，同时对信道的中间位置进行置零操作，降低了能量损耗；本专利技术将信道的总长度扩展为2的整数次幂，保证了后续高效的快速傅里叶变换的实现，提高了估计的准确性。附图说明图1是本专利技术的5GPDSCH导频映射方案；图2是本专利技术的MIMO系统基本模型；图3是本专利技术的具体处理流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，5G系统PDSCH映射方式采用typeA，导频信号为解调参考信号(DMRS)，DMRS映射方式为单符号的type1，即频域上每隔1个子载波存在1个导频符号，一个资源块12个子载波上共有6个DMRS，PDSCH的连续符号数为12，前置DMRS位于第2个OFDM符号上，附加DMRS分别位于第5、8、11个OFDM符号上，其中阴影部分表示物理下行控制信道所承载的信息，空白区域为PDSCH所承载的有用信息。如图2所示，MIMO系统基本模型的天线方案采用4×4，即4发4收，具体天线端口为1000～1003。本专利技术提出了一种用于5G系统PDSCH的估计方法，如图3所示，该方法步骤包括：S1：获取PDSCH中的导频信号；S2：采用LS方法求取导频位置的信道频域响应；S3：在LS信道估计的边界子载波上镜像扩展信道频域响应，扩展后的总长度M1为2的整数次幂；S4：对镜像扩展后的信道频域响应做M1点IFFT变换，使信号由频域变换到时域，然后进行降噪处理；S5：对降噪后的响应值做M1点FFT变换，使信号再由时域变换到频域；S6：从降噪后的M1个信道频域响应值中选取导频点的频域响应值，完成导频位置的信道估计；S7：根据导频位置的信道估计结果，并结合线性插值法求取数据位置的估计值，完成信道估计；其中，PDSCH表示物理下行共享信道，IFFT表示快速傅里叶逆变换，FFT表示快速傅里叶变换。根据3GPP最新协议标准规定的导频生成序列以及映射方案，采用LS方法计算导频位置的信道响应值，其主要的步骤包括：S11：确定导频DMRS位置信号，导频DMRS的生成公式为：其中，表示PDSCH信道中DMRS的功率比例因子，Sk,l表示一个Gold序列，由两个M序列产生，wf(k′),(k′＝0,1)为频域码分序列值，wt(l′),(l′＝0)表示时域码分序列值，上标“p”表示天线端口索引号；当天线端口是1000时，wf(0)＝+1,wf(1)＝+1,wt(0)＝+1；当天线端口是1001时，wf(0)＝+1,wf(1)＝-1,wt(0)＝+1；当天线端口是1002时，wf(0)＝+1,wf(1)＝+1,wt(0)＝+1；当天线端口是1003时，wf(0)＝+1,wf(1)＝-1,wt(0)＝+1；l表示时域符号索引号，k＝6n+k′+Δ(n＝0,1,…)表示频域子载波索引号，Δ表示导频频域偏移值，天线端口是1000/1001或者是1002/1003时，Δ分别为0和1，即1000和1001天线上的导频占用相同时频位置，1002和1003天线上的导频占本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于5G系统PDSCH的估计方法，其特征在于，所述方法步骤包括：/nS1：获取PDSCH中的导频信号；/nS2：采用LS方法求取导频位置的信道频域响应；/nS3：在LS信道估计的边界子载波上镜像扩展信道频域响应，扩展后总长度M

【技术特征摘要】
1.一种用于5G系统PDSCH的估计方法，其特征在于，所述方法步骤包括：
S1：获取PDSCH中的导频信号；
S2：采用LS方法求取导频位置的信道频域响应；
S3：在LS信道估计的边界子载波上镜像扩展信道频域响应，扩展后总长度M1为2的整数次幂；
S4：对镜像扩展后的信道频域响应做M1点IFFT变换，使信号由频域变换到时域，然后进行降噪处理；
S5：对降噪后的响应值做M1点FFT变换，使信号再由时域变换到频域；
S6：从降噪后的M1个信道频域响应值中选取导频点的频域响应值，完成导频位置的信道估计；
S7：根据导频位置的信道估计结果，并结合线性插值法求取数据位置的估计值，完成信道估计；
其中，PDSCH表示物理下行共享信道，IFFT表示快速傅里叶逆变换，FFT表示快速傅里叶变换。


2.根据权利要求1所述的一种用于5G系统PDSCH的估计方法，其特征在于，采用LS方法求取导频点的信道频域响应，包括：
S11：在接收端确定导频位置的信号，导频位置信号为：Yp＝HpXp+Wp；
S12：对导频信号中的信道传输函数Hp进行估计，得到导频位置信号的最小代价函数J；
S13：对最小代价函数求解关于的偏导，并令偏导的等式为0，得到LS方法下导频估计值HP，LS；
其中，Xp表示导频位置的发送信号，Yp表示导频位置的接收信号，Hp表示导频位置的信道传输函数，Wp表示导频位置的噪声分量，HP，LS表示导频点的信道频域响应，是对H的估计值，LS表示最小二乘法。


3.根据权利要求2所述的一种用于5G系统PDSCH的估计方法，其特征在于，所述导频位置信号生成公式为：



其中，其中，表示PDSCH信道中DMRS的功率比例因子，Sk，l表示一个Gold序列，由两个M序列产生，wf(k′)为频域码分序列值，wt(l′)表示时域码分序列值，上标“p”表示天线端口索引号。


4.根据权利要求2所述的一种用于5G系统PDSCH的估计方法，其特征在于，所述最小代价函数公式为：



导频估计值为：
HP，LS＝(XHX)-1XHY＝X-1Y
其中，上标“H”表示共轭转置，Y表示接收的导频信号，表示接收端收到的估计信号，X表示发送的导频信号，上标“-1”表示求逆，下标“p”表示导频点。


5.根据权利要求1所述的一种用于5G系统PDSCH的估计方法，其特征在于，镜像扩展信道频域响应包括：
步骤1：根据原始信号长度确定需要镜像扩展的长度；
步骤2：根据需要扩展...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈发堂，侯宁宁，王丹，李小文，王华华，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50