一种数字无线通信中信道估计处理系统及方法

摘要

本发明提供一种数字无线通信领域中信道估计处理微系统及实现方法，采用对FFT模块、解扰模块及信道估计模块构成的处理系统进行重新设计，传输数据经过FFT处理后，不进行数据倒序操作和数据解扰处理，直接进入信道估计模块。在信道估计模块中，一方面数据进行内插估计，另一方面数据进行倒序处理。在完成倒序处理操作同时对数据进行延时。倒序处理完成后，数据进行解扰运算。本发明能够确保在整个系统的性能不变的情形下，减少存储单元，并能够有效降低系统中数据处理的延时问题。

说明书

技术领域

本发明涉及数字无线通信领域，尤其涉及数字无线通信中的信道估计 处理系统及实现方法。

背景技术

CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting，中国数字多媒体广 播)是中国国家广电总局于2006年10月颁布的中国移动多媒体广播行业 标准，该标准于2006年11月1日起正式实施。它是一种基于多载波OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用技术) 技术的无线广播系统，采用先进的信道纠错编码和多载波OFDM调制技 术，提高了抗干扰能力和对移动性的支持，采用时隙发射方式来降低终 端的功耗。

CMMB信号采用OFDM调制技术，发射端信号进行IFFT(快速傅立叶 变换)操作进行子载波的正交调制，接收端响应要对信号进行FFT(快 速傅立叶变换)操作进行正交解调。信号的地面无线传输阶段，由于无 线传输环境比较恶劣，会对传输信号产生一个乘性的信号畸变，在接收 端为了消除这种信道干扰，会采用信道估计技术进行信道响应估计，并进 而消除叠加在信号上的信道乘性干扰。在CMMB的接收端，FFT和信道估计 是两个不可或缺的信号处理模块。

传统的FFT模块采用基于蝶形运算进行信号处理。在信号输出前，由 于蝶形运算使得一个FFT处理帧的数据次序错乱，需要进行数据倒序处理 后，才能恢复正确的数据次序输出。倒序处理需要使用帧大小的RAM实现， 在CMMB系统中，完成数据倒序处理需要的RAM为4096*字长(Wordlength)。 其次，CMMB接收机中，使用频域插入的导频进行信道响应的估计。首先根 据本地导频和接收信号获得导频位置的信道响应，然后根据导频位置的信 道响应结果依次进行时域内插和频域内插，得到整个信号帧所有载波位置 的信道响应结果。进行时域内插时，当前操作的信号帧需要使用其前后相 邻的信号帧进行信道响应估计，所以在时域内插时，信号根据使用的前后 信号帧的个数，需要进行相应的延时，例如时域内插使用前后相邻的一个 信号帧，则信号延时4096个时钟，需要4096*Wordlength的FIFO来实现。 所以二者总计需要2*4096*字长(Wordlength)的存储单元。

CMMB接收机的信号处理整个过程请参考附图1中所示。其中传统设计 的信道估计处理微系统的结构图请参考附图2所示，由FFT模块、解扰模 块和信道估计模块构成。此种实现方式采用多个存储单元进行数据倒序和 数据延时处理，设计较复杂，且在实现过程中延长了数据处理的时间。

发明内容

本发明目的提供一种无线通信领域中新的信道估计处理系统及实现方 法。采用对FFT模块、解扰模块及信道估计模块构成的处理系统进行重新 设计，在确保整个系统的性能不变的情形下，减少存储单元，并能够有效 降低系统数据处理的延时。

一种数字无线通信中信道估计处理系统，由FFT模块和信道估计模块 构成。

FFT模块用于对传输数据进行傅立叶变换，信号由时域变为频域。

信道估计模块由内插估计单元、数据倒序存储单元、解扰单元和延时 处理单元构成。

内插估计单元对FFT输出的乱序数据进行内插估计；

数据倒序存储单元，对FFT输出的乱序数据进行倒序处理；

解扰单元，对倒序处理后的数据进行解扰运算；

延时处理单元，用于对数据延时处理。

内插估计单元中包含预倒序导频位置矩阵、预加扰导频序列、导频位 置信道响应计算模块、导频倒序模块、时域内插处理模块及频域内插处理 模块各组成部分。

本发明中，传输数据经过FFT处理后，不进行数据倒序操作和数据解 扰处理，直接进入信道估计模块。在信道估计模块中，一方面数据进行内 插估计，另一方面数据进行倒序处理。数据的倒序操作是基于数据块的操 作，在完成倒序处理操作同时对数据进行了延时。倒序处理完成后，数据 进行解扰运算。为保证和内插估计单元输出同步，解扰运算后的数据需要 进行一个短的延时处理。

本发明还提出一种数字无线通信中信道估计处理的方法，包含以下内 容：

(1)传输数据经FFT处理后，直接进入信道估计模块；

(2)根据FFT输出的乱序数据的数序，提前离线计算预倒序导频的位 置；

(3)离线将导频数据按照发射端数据的加扰模式进行预加扰处理；

(4)对乱序导频位置上的信道响应进行估计计算；

(5)导频的信道响应结果进行倒序、时域内插和频域内插处理；

(6)经倒序和延时处理的数据进入解扰单元进行处理；

(7)输出解扰后的数据与信道响应计算结果传入后级模块。

本发明方案中涉及的信号帧体为符合CMMB标准的多载波信号帧符号， 采用多载波的信号调制方式。

通过本发明所提供的技术方案，在无线通信领域的数据通信中，能够 在保证整个系统性能不变的情形下，减少现有设计中FFT模块的倒序操作 中的存储单元，同时能够有效降低系统数据处理的延时。

附图说明

图1CMMB接收机系统的整体架构示意图

图2传统设计中的信道估计处理系统的结构示意图

图3本发明所提供的信道估计处理系统的结构示意图

图4本发明所提供的信道估计处理系统中内插估计单元结构示意图

图5本发明所提供的数字无线通信中的信道估计处理方法基本流程图

具体实施方式

以下结合各附图对本发明所提供的一种数字无线通信中的信道估计处 理系统及方法进行详细的描述。

图1为CMMB接收机的整体架构图，其整个系统的工作原理是射频信号 经过天线进入接收机，首先进行解调单元100进行解调处理，将射频模拟 信号转变为基带数字信号。基带数字信号经同步单元200进行信号同步处 理，包括采样时钟同步、帧同步和频率同步。经同步后的数据进入FFT快 速傅立叶变换模块300将信号由时域变为频域。频域数据进入解扰模块400 进行数据解扰处理。解扰后的数据进入信道估计模块500，估计信号在传输 时的信道相应和数据一起进入信道解码单元600，解码输出。

图2为传统设计中信道估计处理系统的结构示意图。该微系统由FFT 模块300、解扰模块400和信道估计模块500构成。以4K的传输模式为例， 由于在采用流水线结构的FFT模块中，首先流水线操作单元310进行蝶形 运算，流水线运算后得到的结果要使用4096深度的存储单元320完成数据 倒序操作，经过倒序处理后的数据进入解扰模块400并和实时产生的伪随 机序列进行解扰运算，之后进入信道估计模块500。在信道估计模块中，一 方面通过导频的内插估计单元510进行信道响应估计，由于在导频时域内 插时，按照本实施例需要1个OFDM符号的延时才能得到结果，所以需要使 用4096深度的存储单元520对数据进行缓存处理，以保持数据和信道响应 结果的同步。这种传统设计架构，由于FFT倒序和信道估计延时的需求， 要占用存储单元较多且数据处理延时较大。此外，由于在二者之间存在数 据解扰操作，不易将二者结合。

图3为本发明所提供的信道估计处理系统的结构示意图。该微系统采 用数据预处理的思想，绕过解扰模块的限制，并消除乱序数据对数据处理 的影响，可在设计中节省存储单元。微系统由FFT模块300和信道估计模 块500构成。在FFT模块300中，经流水线操作单元310处理完成后，乱 序数据不经过倒序处理，直接送出。送出的乱序数据不需经过解扰模块400 处理直接进入信道估计模块500。在本发明所提供的信道估计模块500中， 数据一方面经内插估计单元510进行内插估计，另一方面数据经数据倒序 存储单元320进行倒序处理，由于在数据倒序操作时是基于数据块的操作， 因此倒序处理在完成数据倒序功能同时，也将数据进行了4096的延时，所 以可以同时达到数据倒序和延时两方面作用，倒序处理后，数据经解扰单 元400进行解扰运算，解扰后的数据就和传统方法中信道估计模块输出的 数据是完全相同的。本发明提出的新的信道估计系统架构省去了一个4096 深度的存储单元，仅仅增加了一个“512深度”的延时处理单元520(这是 为了和内插估计单元510同步)。所以在提出的新的信道估计结构中，对比 传统方法可以节省的存储单元为：4096-512-512＝3072。在本实施例中，FFT 输出的数据位宽采用12bit，则节省的总比特数为：3072*12bit≈37kbit。 对于信道估计模块500中的信道响应的内插估计模块510，需相应的改变才 可以满足乱序数据的信道响应内插估计。内插估计模块510的结构示意图 如图4中所示。

乱序且没有解扰的数据进入内插估计单元510后，511是根据倒序的规 则预先离线得到的预倒序导频位置矩阵，512是根据在导频位置时伪随机序 列对原始导频进行预加扰后的预加扰导频序列，512由511在导频位置时给 出的标志驱动，送出相应的预加扰导频值。511的预倒序导频位置和512的 预加扰导频值在工作时都送入导频位置信道响应计算模块513，计算得到乱 序导频位置的信道响应结果，然后送入导频倒序模块514，由于CMMB标准 中导频个数为子载波个数的1/8，所以导频倒序模块由一个“512深度”的 存储单元完成，然后和传统的内插估计同样进行时域内插和频域内插处理， 得到所有子载波位置的信道响应结果。