CN101060510A - 一种基于串行干扰消除的多小区信道估计方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于串行干扰消除的多小区信道估计方法及其装置。将一信号接收机接收到的信号定为基本信号，其特征在于，步骤1，对基本信号中一个相邻小区进行信道估计，并重构该相邻小区的训练序列信号；步骤2，从所述基本信号中去除该相邻小区的重构训练序列信号并将其输出信号作为基本信号；步骤3，对所述信号接收机的所有相邻小区循环执行上述步骤1和2；步骤4，最后输出去除了多小区串行干扰的本地小区信号；步骤5，对步骤4中的本地小区信号进行信道估计。本发明的有益效果在于，采用本发明的SIC信道估计算法效果明显好于传统的信道估计算法。

Description

一种基于串行干扰消除的多小区信道估计方法及其装置

技术领域

本发明涉及通信网络领域，特别涉及时分同步码分多址接入系统，具体的讲是一种基于多小区的本地小区信道估计的方法及其装置。

背景技术

TD-SCDMA的中文含义为时分同步码分多址接入，该项通信技术也属于一种无线通信的技术标准，它是由中国第一次提出并在此无线传输技术(RTT)的基础上与国际合作，完成了TD-SCDMA标准，成为CDMA时分双工模式(CDMA TDD)标准的一员的，这是中国移动通信界的一次创举，也是中国对第三代移动通信发展的贡献。在与欧洲、美国各自提出的3G标准的竞争中，中国提出的TD-SCDMA已正式成为全球3G标准之一，这标志着中国在移动通信领域已经进入世界领先之列。

TD-SCDMA采用了智能天线、联合检测、动态信道分配、接力切换和软件无线电等最新技术，是一个非常先进的3G系统。TD-SCDMA系统完全可以独立组建3G网络，并且完全满足国际电信联盟(ITU)和第三代合作伙伴计划(3GPP)对3G系统的覆盖、系统共存、支持高速移动、提供高数据速率等方面的要求。通过采用新的和改进的技术，TD-SCDMA在这些方面的能力可以得到进一步的提高。

尽管TD-SCDMA系统中的扩频码是正交的，但无线信道的时延弥散会导致符号间的干扰和多用户间的干扰MAI，通过采用联合检测和智能天线可以消除多用户之间的干扰和符号间干扰。上行同步可以减小上行用户之间的干扰和联合检测的性能损失。因此，TD-SCDMA系统的性能主要受小区间干扰的影响。

在TD-SCDMA系统中，不同的小区采用不同的扰码来区分，而同一小区内的用户采用不同的正交可变扩频系数(OVSF)码来区分用户。由于不同扰码之间并不是正交的，所以不同的小区的信号会相互干扰，带来检测性能的损失。这种干扰是影响TD-SCDMA系统容量的主要因素。

在TD-SCDMA系统中，信道估计是影响最后通信质量的关键因素。当存在多个相邻同频的小区，当前的小区信道估计就受到相当严重的影响。

在现有技术中，TD-SCDMA的信道估计是基于接收到的训练序列码实现的。现有的信道估计算法可以被分为两步：

步骤1，在一个小区中，不同用户的训练序列码都是由同一个基础训练序列码进行不同的循环移位得来得。由于一个小区训练序列码的循环结构，并且信道估计矩阵为正方形矩阵，离散付里叶变换(DFT)和离散付里叶逆变换(IDFT)被应用于简化信道估计算法，信道估计器对信道进行如下计算：

$\underset{\‾}{\overset{^}{h}}=\mathrm{IDFT}({\underset{\‾}{\mathrm{\Λ}}}^{-1}\·\mathrm{DFT}\left(\underset{\‾}{e}\right));$

其中 Λ为对角元素为矢量的对角矩阵，它的对角线元素是 λ，

为估计信道，e为接收信号。

λ＝DFT( M _P)；

其中 M _P为复数的基本训练序列码，信道冲击响应(CIR) 能够被表述为：

$\underset{\‾}{\overset{^}{h}}={[{\underset{\‾}{\overset{^}{h}}}^{\left(1\right)T},{\underset{\‾}{\overset{^}{h}}}^{\left(2\right)T},\·\·\·,{\underset{\‾}{\overset{^}{h}}}^{\left(K_m\right)T}]}^T;$

其中，K_m为小区中最大的有效用户数。

步骤2，通过引进噪声门限值的方式来降低噪声。当功率的相应部分低于门限值时，将所有复数部分都设置为0。

通过变换相邻小区的基本训练序列码能够将上述的信道估计算法直接扩展为对相邻小区用户的信道冲击响应(CIR)进行估计。这样本地小区用户终端和具有高功率的每个与本地小区相邻的用户终端都将被纳入多小区联合检测器中进行多小区的联合检测。

以上方法对本地小区用户终端和相邻小区用户终端分别的进行信道冲击响应(CIR)估计。在对一个特定小区进行信道估计时，其他小区的信号都将被认作为干扰信号，所以致使信道估计的结果不够理想。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的在于提供一种基于多小区的本地小区信道估计的方法。

一种基于串行干扰消除的多小区信道估计方法，将一信号接收机接收到的用于信道估计的信号设定为基本信号，

步骤1，对基本信号中一个相邻小区进行信道估计，并重构该相邻小区的训练序列信号；

步骤2，从所述基本信号中去除该相邻小区的重构训练序列信号并将其输出信号作为基本信号；

步骤3，对所述信号接收机的所有相邻小区循环执行上述步骤1和2；

步骤4，最后输出去除了多小区串行干扰的本地小区信号；

步骤5，对步骤4中的本地小区信号进行信道估计。

对所述信号接收机接收到的用于信道估计的信号进行一去除本地小区信号步骤，对本地小区信道进行估计，重构本地小区训练序列信号；并在所述信号接收机接收的用于信道估计的信号中去除所述本地小区重构的训练序列信号后，形成步骤1中所使用的基本信号；

在步骤4中还包括，将所述本地小区重构的训练序列信号和所述基本信号相加，输出去除了多小区串行干扰的本地小区信号。

对所述信号接收机接收到的用于信道估计的信号进行一去除本地小区信号步骤，对本地小区信道进行估计，重构本地小区训练序列信号；并在所述信号接收机接收的用于信道估计的信号中去除所述本地小区重构的训练序列信号后，形成步骤1中所使用的基本信号；

在所述信号接收机接收到的用于信道估计的信号中去除每次循环中由步骤1产生的相邻小区的重构训练序列信号C_n、C_n-1、C_n-2…，并形成步骤4中所述输出去除了多小区串行干扰的本地小区信号。

在步骤1之前还包括一将相邻小区进行排序的步骤，按照相邻小区的信道冲击响应功率进行排序，在每次循环中执行步骤1时，优先处理信道冲击响应功率高的相邻小区。

所述重构本地小区训练序列信号和所述重构相邻小区训练序列信号是指将信道冲击响应和其所使用的训练序列码相卷积。

设置一门限值，当一相邻小区的信道冲击响应功率高于该门限值时，才对该相邻小区进行步骤1至步骤4。

设置一门限值，当一相邻小区的信道冲击响应功率相对于本地小区的信道冲击响应功率的比值大于该门限值，才对该相邻小区进行步骤1至步骤4。

设置一门限值，当一相邻小区的信道冲击响应功率高于该门限值时，才对该相邻小区进行步骤1至步骤4。

设置一门限值，当一相邻小区的信道冲击响应功率相对于本地小区的信道冲击响应功率的比值大于该门限值，才对该相邻小区进行步骤1至步骤4。

所述的信号接收机是指用户终端的信号接收机或者是小区节点B的信号接收机。

一种基于串行干扰消除的多小区信道估计装置，

接收机与控制单元相连接，接收用于信道估计的信号；

信道估计单元与所述控制单元相连接，用于对信道进行估计；

重构单元与所述控制单元相连接，用于重构信道估计单元的输出的信号；

处理单元与所述控制单元相连接，用于将接收机和重构单元输出的信号相加或相减。

还包括一排序单元，与所述控制单元相连接，用于按照信道冲击响应功率将相邻小区排序。

本发明的有益效果在于，采用本发明的SIC(串行干扰消除)信道估计算法效果明显好于传统的信道估计算法，并且本发明的算法复杂度也明显小于现有信道估计算法，还能够应用于现有硬件系统中。

附图说明

图1为本发明一实施例流程图；

图2为本发明另一实施例流程图；

图3为本发明装置示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对于本发明进行如下详细说明。

步骤1，由于在进行信道估计时，本地小区信号将会影响到相邻小区信道估计的准确度，所以作为可选的，可以使用现有的信道估计方法对先本地小区的信道冲击响应(CIR)进行估计，并且重新构建本地小区的训练序列信号，这样就可以在用户终端接收到的信号中去除本地小区的干扰。

步骤2，作为可选的，估计相邻小区的功率，并且按照相邻小区的干扰强弱排序。

对于SIC方法，最好是从接收到的相邻小区信号中将最大的来自某一相邻小区的干扰信号消除，其次，再消除第二强度的来自另一相邻小区的干扰信号，再次，消除第三强度的来自另一相邻小区的干扰信号。所以，需要对相邻小区的干扰做一排序，如果某一相邻小区的干扰功率小于一预定的门限值，则该小区不被认作为对本地小区造成干扰的小区。可以使用每个相邻小区的信道冲击响应(CIR)功率来进行干扰级别的排序，如果一个小区的信道冲击响应(CIR)功率低于某一个固定的门限值或者相对于本地小区的相关门限值(此门限值可以由仿真确定，也可以通过设置特定的参数修改)，则不再将该小区作为干扰小区进行处理。

可以使用长期平均值以降低算法复杂度，比如，假设本小区周围有N个小区，我们分N帧来估计，每一帧估计一个相邻小区的信号冲击响应功率，并使用每个小区的多次估计的平均信号强度。这里，我们假设小区n为与本地小区相邻的小区中干扰最强的一个，第(n-1)为干扰强度仅次于小区n的小区。

对于SIC方法来说，以上步骤1和2都是可选的。

步骤3，对于相邻小区n的信道估计。

如果没有进行上述步骤2，则相邻小区n不一定为干扰最强的小区。

利用小区n的训练序列码对小区n的用户终端正在使用的信道的信道冲击响应(CIR)进行估计。

步骤4，为小区n重构训练序列信号。

通过步骤3中测量的小区n的信道冲击响应(CIR)，和训练序列码相卷积(convolve)而获得重构训练序列信号，也就是相邻小区的干扰信号。

假设 $\underset{\‾}{\overset{^}{h}}={[{\underset{\‾}{\overset{^}{h}}}^{\left(1\right)T},{\underset{\‾}{\overset{^}{h}}}^{\left(2\right)T},\·\·\·,{\underset{\‾}{\overset{^}{h}}}^{\left(K\max \right)T}]}^T$ 是临小区经过信道后处理后(用来消除噪声的影响)的估计信道，其中K_max是可以支持的最大的用户数，对于不存在的用户，信道的值为零。重构信号可以表示为下面的等式：

$e_{m\_\mathrm{rebuild}}=G\hat{h}$

等式中G的第一列是基本Midamble码，第i列是基本Midamble码循环移位(i-1)次的结果。它的表示如下，P是基本Midamble码的长度：

$G=\left[\begin{array}{ccccc}{m}_1& m_P& m_{P-1}& & m_2\\ & & & \·& \\ m_2& m_1& m_P& \·& m_3\\ & & & \·& \\ m_3& m_2& m_1& & m_4\\ \·& \·& \·& \·& \·\\ \·& \·& \·& \·& \·\\ \·& \·& \·& \·& \·\\ m_P& m_{P-1}& m_{P-2}& & m_1\end{array}\right]$

多天线情况下对每根天线都要经过同样的处理。

步骤5，消除相邻小区n的干扰。

从接收到的初始信号中去除小区n的重构训练序列信号，这样用户终端就能够得到更纯净的信号，并利用该更纯净的信号对小区(n-1)的信道冲击响应(CIR)进行估计。

重复步骤3-5，一个一个地消除相邻小区的干扰。最后，本地小区的信道冲击响应(CIR)能够被估计出来，如果应用了步骤1，则步骤1的输出将在对本地小区信道冲击响应(CIR)进行估计之前被引入，以作为对本地小区信道冲击响应(CIR)进行估计的参数。

如图1所示，为本发明一实施例。本地小区用户终端的接收机接收到来自本地小区基站的信号，同时也包括到来自相邻小区基站的信号，或者由小区节点B的接收机接收来自本地小区用户终端的信号，同时也包括来自相邻小区用户终端的信号，称之为基本信号R_X；首先用户终端(或节点B)先对本地小区进行信道估计，并重构本地小区的训练序列信号；在基本接收信号R_X中去除该信号后，形成信号R_X-1，按照相邻小区的信道冲击响应(CIR)功率对相邻小区进行排序；再对信号R_X-1中的信道冲击响应(CIR)功率最大的，即干扰最强的小区n进行信道估计，随后对该小区n的训练序列信号进行重构，并从信号R_X-1中去除该信号，形成信号R_X-2；再对信号R_X-2中的信道冲击响应(CIR)功率仅次于小区n的小区n-1进行信道估计，随后对该小区n-1的训练序列信号进行重构，并从信号R_X-2中去除该信号，形成信号R_X-3；直到接收到的相邻小区的信道冲击响应(CIR)小于某一个预定值或者是相对于本小区强度的一个相对值(比如3dB，意味着相邻小区的信号强度低于本小区信号强度的1/2则忽略不计。)，则不对该小区进行信道估计等操作，并将去除若干相邻小区干扰的信号R_X-n-1和经过重构的本地小区训练序列信号相加，并将该相加后的信号用于本地小区的信道估计。最后进行对本地小区信号的信道估计。

图2为发明又一实施例。本地小区用户终端的接收机接收到来自本地小区基站的信号，同时也包括到来自相邻小区基站的信号，或者由小区节点B的接收机接收来自本地小区用户终端的信号，同时也包括来自相邻小区用户终端的信号，称之为基本接收信号R_Y；首先用户终端(或节点B)先对本地小区进行信道估计，并重构本地小区的训练序列信号；在基本接收信号R_Y中去除该信号后，形成信号R_Y-1，按照相邻小区的信道冲击响应(CIR)功率对相邻小区进行排序；对信号R_Y-1中的信道冲击响应(CIR)功率最大的，即干扰最强的小区n进行信道估计，随后对该小区n的训练序列信号进行重构，形成信号C_n，并从信号R_Y-1中去除该信号C_n，形成信号R_Y-2；再对信号R_Y-2中的信道冲击响应(CIR)功率仅次于小区n的小区n-1进行信道估计，随后对该小区n-1的训练序列信号进行重构，形成信号C_n-1，并从信号R_Y-2中去除该信号C_n-1，形成信号R_Y-3；直到接收到的相邻小区的信道冲击响应(CIR)小于某一个预定值，则不对该小区进行信道估计等操作；在基本接收信号R_Y中去除若干相邻小区干扰的信号C_n、C_n-1、C_n-2…，最后成为用于本地小区的信道估计的信号。

图3为本发明装置示意图，接收机与控制单元相连接，接收用于信道估计的信号；信道估计单元与控制单元相连接，用于对信道进行估计；重构单元与所述控制单元相连接，用于重构信道估计单元的输出的信号；排序单元与所述控制单元相连接，用于按照信号强弱将相邻小区排序；处理单元与所述控制单元相连接，用于将接收机和重构单元输出的信号相加或相减。

本地小区用户终端的接收机接收到来自本地小区基站的信号，同时也包括到来自相邻小区基站的信号，或者由小区节点B的接收机接收来自本地小区用户终端的信号，同时也包括来自相邻小区用户终端的信号。在控制单元的控制下通过信道估计单元对本地小区信号进行估计，并通过重构单元对该信号进行重构，并在控制单元的控制下通过处理单元将该重构的本地小区的信号从原始信号中消除；在控制单元的控制下通过排序单元按照相邻小区信号强弱进行排序，通过信道估计单元和重构单元对这些排序的信号进行串行处理，在控制单元的控制下通过处理单元去除这些小区的信号，最后得到的信号在通过处理单元与本地小区的重构信号相加(如图1所示处理过程)，或者通过处理单元用原始信号逐个的减去每个相邻小区通过重构单元输出的重构信号，最后得到就是本地小区去除干扰的纯净信号，再通过信道估计单元对该信号进行信道估计。

本发明的有益效果在于，采用本发明的SIC信道估计算法效果明显好于传统的信道估计算法，并且本发明的算法复杂度也明显小于现有信道估计算法，还能够应用于现有硬件系统中。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

Claims (12)

1.一种基于串行干扰消除的多小区信道估计方法，将一信号接收机接收到的用于信道估计的信号设定为基本信号，其特征在于，

步骤1，对基本信号中一个相邻小区进行信道估计，并重构该相邻小区的训练序列信号；

步骤2，从所述基本信号中去除该相邻小区的重构训练序列信号并将其输出信号作为基本信号；

步骤3，对所述信号接收机的所有相邻小区循环执行上述步骤1和2；

步骤4，最后输出去除了多小区串行干扰的本地小区信号；

步骤5，对步骤4中的本地小区信号进行信道估计。

2.根据权利要求1所述的一种基于串行干扰消除的多小区信道估计方法，其特征在于，对所述信号接收机接收到的用于信道估计的信号进行一去除本地小区信号步骤，对本地小区信道进行估计，重构本地小区训练序列信号；并在所述信号接收机接收的用于信道估计的信号中去除所述本地小区重构的训练序列信号后，形成步骤1中所使用的基本信号；

在步骤4中还包括，将所述本地小区重构的训练序列信号和所述基本信号相加，输出去除了多小区串行干扰的本地小区信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于串行干扰消除的多小区信道估计方法，其特征在于，对所述信号接收机接收到的用于信道估计的信号进行一去除本地小区信号步骤，对本地小区信道进行估计，重构本地小区训练序列信号；并在所述信号接收机接收的用于信道估计的信号中去除所述本地小区重构的训练序列信号后，形成步骤1中所使用的基本信号；

在所述信号接收机接收到的用于信道估计的信号中去除每次循环中由步骤1产生的相邻小区的重构训练序列信号(C_n)、(C_n-1)、(C_n-2)…，并形成步骤4中所述输出去除了多小区串行干扰的本地小区信号。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于串行干扰消除的多小区信道估计方法，其特征在于，在步骤1之前还包括一将相邻小区进行排序的步骤，按照相邻小区的信道冲击响应功率进行排序，在每次循环中执行步骤1时，优先处理信道冲击响应功率高的相邻小区。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于串行干扰消除的多小区信道估计方法，其特征在于，所述重构本地小区训练序列信号和所述重构相邻小区训练序列信号是指将信道冲击响应和其所使用的训练序列码相卷积。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种基于串行干扰消除的多小区信道估计方法，其特征在于，设置一门限值，当一相邻小区的信道冲击响应功率高于该门限值时，才对该相邻小区进行步骤1至步骤4。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种基于串行干扰消除的多小区信道估计方法，其特征在于，设置一门限值，当一相邻小区的信道冲击响应功率相对于本地小区的信道冲击响应功率的比值大于该门限值，才对该相邻小区进行步骤1至步骤4。

8.根据权利要求4所述的一种基于串行干扰消除的多小区信道估计方法，其特征在于，设置一门限值，当一相邻小区的信道冲击响应功率高于该门限值时，才对该相邻小区进行步骤1至步骤4。

9.根据权利要求4所述的一种基于串行干扰消除的多小区信道估计方法，其特征在于，设置一门限值，当一相邻小区的信道冲击响应功率相对于本地小区的信道冲击响应功率的比值大于该门限值，才对该相邻小区进行步骤1至步骤4。

10.根据权利要求1或2或3所述的一种基于串行干扰消除的多小区信道估计方法，其特征在于，所述的信号接收机是指用户终端的信号接收机或者是小区节点B的信号接收机。

11.一种基于串行干扰消除的多小区信道估计装置，其特征在于，

接收机与控制单元相连接，接收用于信道估计的信号；

信道估计单元与所述控制单元相连接，用于对信道进行估计；

重构单元与所述控制单元相连接，用于重构信道估计单元的输出的信号；

处理单元与所述控制单元相连接，用于将接收机和重构单元输出的信号相加或相减。

12.根据权利要求11所述的一种基于串行干扰消除的多小区信道估计装置，其特征在于还包括一排序单元，与所述控制单元相连接，用于按照信道冲击响应功率将相邻小区排序。

Images