LMMSE信道估计方法、装置和信号处理系统制造方法及图纸

本申请提供了一种LMMSE信道估计方法、装置和信号处理系统，该方法包括：获取LMMSE估计公式的修订自相关矩阵，修订自相关矩阵为根据噪声影响修订的信道的自相关矩阵，且修订自相关矩阵为Toeplitz矩阵；采用递归计算方法计算得到修订自相关矩阵的逆矩阵的末列向量，修订自相关矩阵的逆矩阵为Toeplitz矩阵，末列向量为修订自相关矩阵的逆矩阵的最后一列的元素组成的向量；根据Toeplitz矩阵的特性和末列向量计算得到修订自相关矩阵的逆矩阵；根据修订自相关矩阵的逆矩阵和LMMSE估计公式计算得到LMMSE滤波矩阵。该方法解决现有技术中LMMSE信道估计方法的复杂度高的问题。道估计方法的复杂度高的问题。道估计方法的复杂度高的问题。

【技术实现步骤摘要】
LMMSE信道估计方法、装置和信号处理系统


[0001]本申请涉及信道估计
，具体而言，涉及一种LMMSE信道估计方法、装置、计算机可读存储介质、处理器和信号处理系统。

技术介绍

[0002]OFDM技术可以利用无线信道的多径效应，为用户提供丰富的频率分集增益，且能够提供宽带高速数据传输能力，在4G和5G等无线通信系统中得到广泛应用。其中，信道估计作为系统的重要接收机算法，通过获取信道的详细信息，接收端可以解调恢复发送端所发送的信息，因此信道估计的精度直接影响整个系统的性能。
[0003]传统的信道估计方法有最小二乘法(LS)和线性最小均方误差算法(LMMSE)，前者复杂度低，但没有考虑噪声的影响，不能满足实际系统中数据传输对可靠性和高速率的要求；后者基于最小化估计误差准则，通过获取信道的自相关矩阵和互相关矩阵，计算LMMSE滤波矩阵W(如式1)，使用W对导频处估计的信道值进行滤波，由于利用了无线信道的二阶统计特性，比LS算法提供了优越的解调性能，但矩阵求逆和滤波等操作的复杂度也更高。
[0004][0005][0006]其中，R
HpHp
∈C
NXN
是导频处信道响应的自相关矩阵，为估计噪声值。
[0007]现有的LMMSE的相关系数求取方法有如下几种：本地根据信道均方根值、导频设置以及噪声估计结果存储相应表格，在接收中根据实时计算结果查表选择滤波系数；通过基于导频处的信道估计结果反推对应时域信道抽头系数，并基于此构造具有循环特性的相关矩阵，利用FFT/IFFT求取相关系数并进行滤波操作；利用p阶多项式计算相关矩阵求逆的近似值，以及将相关矩阵分解为若干个拓普利兹矩阵，每个矩阵对应一个信道抽头系数，迭代求取近似值；将信道相关矩阵进行维度为导频长度的SVD分解，利用矩阵的循环特性，一次性计算最终滤波系数。但上述方法均存在一定局限性，5G中场景更为复杂，因此存表算法需要大量的存储空间和控制判断；利用FFT/IFFT的算法滤波系数长度为导频长度，因此滤波操作的复杂度仍然较高；利用多项式近似或者分解近似都将随着计算精度需求的提高，以及信道多径抽头系数的增加，复杂度极大增加；利用SVD分解进行相关系数计算其中SVD分解复杂度较高，且非导频处的值仍需要插值完成，存在一定性能损失。
[0008]在
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部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的
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的理解，因此，
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中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

技术实现思路

[0009]本申请的主要目的在于提供一种LMMSE信道估计方法、装置、计算机可读存储介质、处理器和信号处理系统，以解决现有技术中LMMSE信道估计方法的复杂度高的问题。
[0010]根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种LMMSE信道估计方法，包括：获取LMMSE估计公式的修订自相关矩阵，所述修订自相关矩阵为根据噪声影响修订的信道的自相关矩阵，且所述修订自相关矩阵为Toeplitz矩阵；采用递归计算方法计算得到所述修订自相关矩阵的逆矩阵的末列向量，所述修订自相关矩阵的逆矩阵为所述Toeplitz矩阵，所述末列向量为所述修订自相关矩阵的逆矩阵的最后一列的元素组成的向量；根据所述Toeplitz矩阵的特性和所述末列向量计算得到所述修订自相关矩阵的逆矩阵；根据所述修订自相关矩阵的逆矩阵和所述LMMSE估计公式计算得到LMMSE滤波矩阵。
[0011]可选地，采用递归计算方法计算得到所述修订自相关矩阵的逆矩阵的末列向量，包括：根据所述信道的信噪比确定所述修订自相关矩阵的逆矩阵的缩放因子；采用所述缩放因子作为所述递归计算方法的递归缩小因子进行计算，得到所述末列向量。
[0012]可选地，在根据所述信道的信噪比确定所述修订自相关矩阵的逆矩阵的缩放因子之前，所述方法还包括：对所述信道进行RMS估计和噪声估计，得到信号功率的有效值和噪声功率的估计值；根据所述信号功率的有效值和所述噪声功率的估计值计算得到所述信噪比。
[0013]可选地，根据所述信道的信噪比确定所述修订自相关矩阵的逆矩阵的缩放因子，包括：将历史缩放因子与历史信噪比进行拟合，得到所述缩放因子与所述信噪比的对照表；根据所述信道的信噪比查所述对照表得到所述修订自相关矩阵的逆矩阵的缩放因子。
[0014]可选地，所述Toeplitz矩阵的特性包括persymmetric特性、Hermite特性和迭代特性，根据Toeplitz矩阵的特性和所述末列向量计算得到所述修订自相关矩阵的逆矩阵，包括：根据所述persymmetric特性和所述末列向量旋转得到首行向量，所述首行向量为所述修订自相关矩阵的逆矩阵的第一行的元素组成的向量；根据所述迭代特性和所述首行向量确定部分区域元素，所述部分区域元素包括所述修订自相关矩阵的两个对角线靠近所述第一行一侧的所有的元素；根据所述persymmetric特性和所述Hermite特性确定所述修订自相关矩阵的逆矩阵的所有元素，得到所述修订自相关矩阵的逆矩阵。
[0015]可选地，在根据所述修订自相关矩阵的逆矩阵和所述LMMSE估计公式计算得到LMMSE滤波矩阵之后，所述方法还包括：计算所述修订自相关矩阵的求逆矩阵的运算复杂度。
[0016]根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种LMMSE信道估计装置，包括：获取单元，用于获取LMMSE估计公式的修订自相关矩阵，所述修订自相关矩阵为根据噪声影响修订的信道的自相关矩阵，且所述修订自相关矩阵为Toeplitz矩阵；第一计算单元，用于采用递归计算方法计算得到所述修订自相关矩阵的逆矩阵的末列向量，所述修订自相关矩阵的逆矩阵为所述Toeplitz矩阵，所述末列向量为所述修订自相关矩阵的逆矩阵的最后一列的元素组成的向量；第二计算单元，用于根据所述Toeplitz矩阵的特性和所述末列向量计算得到所述修订自相关矩阵的逆矩阵；第三计算单元，用于根据所述修订自相关矩阵的逆矩阵和所述LMMSE估计公式计算得到LMMSE滤波矩阵。
[0017]根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行任意一种所述的方法。
[0018]根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行任意一种所述的方法。
[0019]根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种信号处理系统，包括：一个或多个处理器，存储器以及一个或多个程序，其中，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行任意一种所述的方法。
[0020]在本专利技术实施例中，上述LMMSE信道估计方法中，首先，获取LMMSE估计公式的修订自相关矩阵，上述修订自相关矩阵为根据噪声影响修订的信道的自相关矩阵，且上述修订自相关矩阵为Toeplitz矩阵；然后，采用递归计算方法计算得到上述修订自相关矩阵的逆矩阵的末列向量，上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LMMSE信道估计方法，其特征在于，包括：获取LMMSE估计公式的修订自相关矩阵，所述修订自相关矩阵为根据噪声影响修订的信道的自相关矩阵，且所述修订自相关矩阵为Toeplitz矩阵；采用递归计算方法计算得到所述修订自相关矩阵的逆矩阵的末列向量，所述修订自相关矩阵的逆矩阵为所述Toeplitz矩阵，所述末列向量为所述修订自相关矩阵的逆矩阵的最后一列的元素组成的向量；根据所述Toeplitz矩阵的特性和所述末列向量计算得到所述修订自相关矩阵的逆矩阵；根据所述修订自相关矩阵的逆矩阵和所述LMMSE估计公式计算得到LMMSE滤波矩阵。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用递归计算方法计算得到所述修订自相关矩阵的逆矩阵的末列向量，包括：根据所述信道的信噪比确定所述修订自相关矩阵的逆矩阵的缩放因子；采用所述缩放因子作为所述递归计算方法的递归缩小因子进行计算，得到所述末列向量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在根据所述信道的信噪比确定所述修订自相关矩阵的逆矩阵的缩放因子之前，所述方法还包括：对所述信道进行RMS估计和噪声估计，得到信号功率的有效值和噪声功率的估计值；根据所述信号功率的有效值和所述噪声功率的估计值计算得到所述信噪比。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述信道的信噪比确定所述修订自相关矩阵的逆矩阵的缩放因子，包括：将历史缩放因子与历史信噪比进行拟合，得到所述缩放因子与所述信噪比的对照表；根据所述信道的信噪比查所述对照表得到所述修订自相关矩阵的逆矩阵的缩放因子。5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述Toeplitz矩阵的特性包括persymmetric特性、Hermite特性和迭代特性，根据Toeplitz矩阵的特性和所述末列向量计算得到所述修订自相关矩阵的逆矩阵，包括：根据所述persymmetric特性和所述末列向量旋转得到首行向量，所述首行向量...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪林，孙陆宽，丁雅帅，钱蔓藜，胡金龙，
申请(专利权)人：北京中科晶上科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：