一种信道估计方法、装置、设备和存储介质制造方法及图纸

一种信道估计方法、装置、设备和存储介质，根据导频处的发送信号和导频处的接收信号，估计导频处的初始信道响应矩阵，进一步估计数据处的初始信道响应矩阵，从而得到频域上任意子载波的初始信道响应矩阵；根据频域上任意子载波的初始信道响应矩阵和频域上的接收天线中的接收信号，采用基于求最大后验概率的EM算法进行信道估计，得到迭代后的信道响应矩阵。本发明专利技术在保证性能损耗可接受的范围内，实现复杂度折半的效果，达到性能与复杂度间更好的平衡。衡。衡。

【技术实现步骤摘要】
一种信道估计方法、装置、设备和存储介质


[0001]本专利技术属于移动通信的
，尤其涉及一种信道估计方法、装置、设备和存储介质。
[0002][0003]多输入多输出技术(Multiple Input and Multiple Output，以下简称：MIMO) 可以提高信道的容量，同时也可以提高信道的可靠性，降低误码率。多输入多输出技术分别利用了MIMO信道提供的空间复用增益和空间分集增益。现空间复用增益的算法有迫零检测算法(Zero Foring，简称ZF)，ZF算法简单容易实现，但是对信道的信噪比要求较高。正交频分复用技术(OFDM， Orthogonal Frequency Division Multiplexing，以下简称：OFDM)能够将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输，大大减低了系统的复杂度。
[0004]MIMO
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OFDM系统是MIMO和OFDM技术的结合，充分利用了空间资源，增加系统容量，还获得了分集增益。通常来讲，MIMO
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OFDM系统的信道估计算法分为三类：导频辅助信道估计算法，盲信道估计算法以及半盲信道估计算法。期望最大化(Expectation
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maximization，以下简称：EM)信道估计算法作为一种半盲信道估计算法，依靠少量导频信号进行信道估计，在复杂度可接受范围内实现了更好的性能。1998年发表的论文名称为《Expectation
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maximization as lower bound maximization》公开了一种基于EM 算法的信道估计算法，论文中提及的基于EM算法的信道估计算法是最大似然估计(Maximum Likelihood Estimation，简称ML)的一种简化。
[0005]目前公开的有：利用EM算法收敛性提高最大后验概率估计(Maximum aposteriori estimation，简称MAP)算法在高信噪比下的信道估计性能，有将其用在基于多项式的信号模型中，也有与维纳插值算法结合从而极大降低导频数量的应用。但是这些应用大多忽略算法计算复杂度，难以应用在现实场景之中。除此之外，也有许多对EM算法本身进行优化的研究，但大多优化研究工作都基于时域信道模型或者抽头信道模型，无法适用于频域信道模型。 EM算法的计算复杂度过高，目前已有针对EM算法的优化工作不适用于频域信道模型。频域信道模型下的EM算法难以直接进行应用。因此，如何在频域信道模型下权衡信道估计算法计算复杂度和性能，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：针对OFDM系统中在频域信道模型下，信道估计方法计算复杂度较高的问题，提出了一种信道估计方法、装置、设备和存储介质，在保证检测性能的前提下，有效降低了信道估计方法的复杂度。
[0007]技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种信道估计方法，包括步骤：
[0008]获取接收天线中的接收信号以及导频处的发送信号；所述接收信号包括导频处的接收信号和数据处的接收信号；
[0009]根据所述导频处的发送信号和导频处的接收信号，估计导频处的初始信道响应矩阵，进一步估计数据处的初始信道响应矩阵，从而得到频域上任意子载波的初始信道响应矩阵；
[0010]根据所述频域上任意子载波的初始信道响应矩阵和频域上的接收天线中的接收信号，采用基于求最大后验概率的EM算法进行信道估计，得到迭代后的信道响应矩阵。
[0011]进一步的，所述根据所述频域上任意子载波的初始信道响应矩阵和频域上的接收天线中的接收信号，采用基于求最大后验概率的EM算法进行信道估计，得到迭代后的信道响应矩阵，包括步骤：
[0012]根据任意子载波上的初始信道响应矩阵和频域上的所述接收天线中的接收信号，对预先构建的发射信号向量集中的所有发射信号向量计算后验概率，求出最大的后验概率对应的第一发射信号向量；
[0013]根据所述第一发射信号向量估计该子载波上的信道响应矩阵更新值；
[0014]将所述更新值替代该子载波上的初始信道响应矩阵，进行迭代计算，直到达到预设的最大迭代次数，得到迭代后的信道响应矩阵。
[0015]进一步的，所述该子载波上的信道响应矩阵更新值为：
[0016][0017]其中，
[0018][0019][0020][0021][0022]为第j个接收天线、第k个子载波的信道响应矩阵更新值，y
j,k,t
为接收天线j上、第k个子载波、t时刻的接收信号，x
max
为第一发射信号向量， m为当前迭代次数，t为时刻序号，T为时刻总数。
[0023]进一步的，所述发射信号向量集的构建方法包括：
[0024]根据发射信号调制方式确定发射信号的固定符号集，根据所述固定符号集确定发射信号向量集。
[0025]一种信道估计装置，包括：
[0026]获取模块，用于获取接收天线中的接收信号以及导频处的发送信号；所述接收信号包括导频处的接收信号和数据处的接收信号；
[0027]初始信道矩阵计算模块，用于根据所述导频处的发送信号和导频处的接收信号估计导频处的初始信道响应矩阵，进一步估计数据处的初始信道响应矩阵，从而得到频域上任意子载波的初始信道响应矩阵；
[0028]信道矩阵迭代计算模块，用于根据所述频域上任意子载波的初始信道响应矩阵和频域上的接收天线中的接收信号，采用基于求最大后验概率的EM 算法进行信道估计，得到
迭代后的信道响应矩阵。
[0029]进一步的，所述信道矩阵迭代计算模块包括：
[0030]第一发射信号向量计算模块，用于根据任意子载波上的初始信道响应矩阵和频域上的所述接收天线中的接收信号，对预先构建的发射信号向量集中的所有发射信号向量计算后验概率，求出最大后验概率对应的第一发射信号向量；
[0031]迭代更新模块，用于根据所述第一发射信号向量估计该子载波上的信道响应矩阵更新值；
[0032]迭代计算模块，用于将所述更新值替代第一发射信号向量计算模块中的该子载波上的初始信道响应矩阵，进行迭代计算，直到达到预设的最大迭代次数，得到迭代后的信道响应矩阵。
[0033]进一步的，所述该子载波上的信道响应矩阵更新值为：
[0034][0035]其中，
[0036][0037][0038][0039][0040]为第j个接收天线、第k个子载波的信道响应矩阵更新值，y
j,k,t
为接收天线j上、第k个子载波、t时刻的接收信号，x
max
为第一发射信号向量， m为当前迭代次数，t为时刻序号，T为时刻总数。
[0041]进一步的，所述发射信号向量集的构建方法包括：
[0042]根据发射信号调制方式确定发射信号的固定符号集，根据所述固定符号集确定发射信号向量集。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种信道估计方法，其特征在于，包括步骤：获取接收天线中的接收信号以及导频处的发送信号；所述接收信号包括导频处的接收信号和数据处的接收信号；根据所述导频处的发送信号和导频处的接收信号，估计导频处的初始信道响应矩阵，进一步估计数据处的初始信道响应矩阵，从而得到频域上任意子载波的初始信道响应矩阵；根据所述频域上任意子载波的初始信道响应矩阵和频域上的接收天线中的接收信号，采用基于求最大后验概率的EM算法进行信道估计，得到迭代后的信道响应矩阵。2.根据权利要求1所述的一种信道估计方法，其特征在于，根据所述频域上任意子载波的初始信道响应矩阵和频域上的接收天线中的接收信号，采用基于求最大后验概率的EM算法进行信道估计，得到迭代后的信道响应矩阵，包括步骤：根据任意子载波上的初始信道响应矩阵和频域上的所述接收天线中的接收信号，对预先构建的发射信号向量集中的所有发射信号向量计算后验概率，求出最大的后验概率对应的第一发射信号向量；根据所述第一发射信号向量估计该子载波上的信道响应矩阵更新值；将所述更新值替代该子载波上的初始信道响应矩阵，进行迭代计算，直到达到预设的最大迭代次数，得到迭代后的信道响应矩阵。3.根据权利要求2所述的一种信道估计方法，其特征在于，所述该子载波上的信道响应矩阵更新值为：其中，其中，其中，其中，其中，为第j个接收天线、第k个子载波的信道响应矩阵更新值，y
j,k,t
为接收天线j上、第k个子载波、t时刻的接收信号，x
max
为第一发射信号向量，m为当前迭代次数，t为时刻序号，T为时刻总数。4.根据权利要求2所述的一种信道估计方法，其特征在于，所述发射信号向量集的构建方法包括：根据发射信号调制方式确定发射信号的固定符号集，根据所述固定符号集确定发射信号向量集。5.一种信道估计装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取接收天线中的接收信号以及导频处的发送信号；所述接收信号包括导频处的接收信号和数据处的接收信号；
初始信道矩阵计算模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：张川，张琪，尤优，王辉征，杨敏华，黄永明，尤肖虎，
申请(专利权)人：网络通信与安全紫金山实验室，
类型：发明
国别省市：