CN101395812B - Cdma系统同频邻小区强干扰消除的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种码分多址系统同频邻小区强干扰消除方法，其包括以下步骤：(a)对所有同频邻小区用户进行信道估计，并在所有邻小区用户信道冲击响应中挑出功率最强的一个或多个的强干扰用户；(b)在接收信号的训练序列部分减去步骤(a)得到的同频邻小区强干扰用户的干扰，然后对本小区所有用户做信道估计；(c)利用步骤(a)得到的同频邻小区强干扰用户的信道冲击响应和步骤(b)得到的本小区所有用户的信道冲击响应对接收信号中的数据部分做多用户联合检测，解调出本小区所有用户的符号信息。本发明可消除同频邻小区强干扰用户对本小区用户信号检测的干扰，增强本小区用户信号检测性能。

Description

CDMA系统同频邻小区强干扰消除的方法

技术领域

本发明涉及一种CDMA移动通信系统中干扰消除的方法，尤其涉及基于时分双工的第三代TD-SCDMA移动通信系统中同频邻小区强干扰消除的方法。

背景技术

众所周知，CDMA系统是一种自干扰系统。用户多址接入的方式除了传统的频分(如果配有多个频点)、时分(比如TD-SCDMA系统中的时隙)以外，还引入了码分的概念，尽管所有CDMA系统采用的信道化码都是正交码(如TD-SCDMA系统中的OVSF码)，但是无线衰弱信道中引入的多径在很大程度仍然带来干扰；同时来自邻近同频小区的干扰并不能通过正交码的特性被消除。现有很多干扰消除的技术，如多用户检测(MUD)、串行或并行的干扰消除(SIC/PIC)，都是针对于小区内多址干扰做消除，但并不能解决同频邻小区带来的干扰。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种邻小区强干扰消除的方法，以消除同频码分多址系统中邻小区强干扰用户对本小区用户信号检测的干扰，增强本小区用户信号检测性能。

为解决上述结束问题，本发明提供一种码分多址系统同频邻小区强干扰消除方法，其包括以下步骤：

(a)对所有同频邻小区用户进行信道估计，并在所有邻小区用户信道冲击响应中挑出功率最强的一个或多个的强干扰用户；

(b)在接收信号的训练序列部分减去步骤(a)得到的同频邻小区强干扰用户的干扰，然后对本小区所有用户做信道估计；

(c)利用步骤(a)得到的同频邻小区强干扰用户的信道冲击响应和步骤(b)得到的本小区所有用户的信道冲击响应对接收信号中的数据部分做多用户联合检测，解调出本小区所有用户的符号信息。

进一步地，步骤(a)中对同频邻小区进行信道估计的方法包括以下步骤：(a1)利用接收信号中的训练序列部分对本小区所有用户做初始信道估计；(a2)根据步骤(a1)得到的用户信道冲击响应，保留本小区信号功率最强的一个或多个的抽头；(a3)在接收信号的训练序列部分减去步骤(a2)得到的本小区强信号的干扰，然后据此对所有同频邻小区用户做信道估计。

进一步地，步骤(a2)保留对本小区所有用户进行初始信道估计的序列

中功率最大的K个抽头，其中K为本小区当前时隙激活用户的个数，或超过设定的抽头功率门限Thr₀的个数，其余抽头清零，得到处理后的信道冲击响应序列

进一步地，步骤(a3)中，根据

在接收信号的训练序列部分减去步骤(a2)得到的本小区信号功率最强的K个抽头的干扰，并根据

对所有同频邻小区用户做信道估计，其中e_m为时隙中间的训练序列midamble部分接收数据，M₀为本小区基本midamble码构成的右循环矩阵，i＝1，2...K_nc，K_nc为最大邻小区数，M_i为第i个邻小区的基本midamble构成的右循环矩阵。

进一步地，步骤(a)中在所有邻小区用户信道冲击响应中挑出功率最强的一个或多个的强干扰用户的方法进一步包括：(a4)对上述每个邻小区的信道冲击响应序列

只保留其功率最大的N个抽头、其余清零，其中N取值范围为1至该邻小区激活用户数；(a5)在所有K_nc个非零抽头中挑选并保留功率最强的K_u-nc个抽头，上述K_u-nc个抽头对应用户所占用的总共物理码道资源应不超过本小区当前时隙空闲的物理码道资源；(a6)对这K_u-nc个非零抽头进行邻小区门限判决后处理，保留抽头功率超过门限Thr_nc的抽头，最终得到

进一步地，步骤(a6)中的门限是这样计算的：α取值可以在1/4至3/4间。

进一步地，步骤(b)根据

在接收信号的训练序列部分减去步骤(a6)得到的同频邻小区强信号的干扰，并根据

进行增强型本小区信道估计。

进一步地，步骤(b)进一步包括：对本小区信道响应进行门限判决后处理，保留激活用户窗内功率超过门限Thr_pp的抽头，其余抽头清零，得到本小区处理后信道冲击响应

进一步地，步骤(c)包括以下步骤：

(c1)按照等效虚拟码道的方式，将所有激活的邻小区强干扰用户的信道冲击响应卷积对应小区的扰码扩频码字生成各自的b向量，并按次序与本小区处理后信道冲击响应卷积对应的扰码扩频码字生成的b向量共同构成如下式所示的复合V矩阵；

$V=\left[\begin{array}{cccccccc}{b}_{01}& b_{02}& ...& b_{0,K_{\mathrm{vru}}}& b_{\mathrm{nc}1}& b_{\mathrm{nc}2}& ...& b_{\mathrm{nc},K_{\mathrm{vru}\_\mathrm{nc}}}\end{array}\right]$

其中b_0，i表示本小区第i个等效虚拟码道对应的b向量，K_vru为本小区总等效虚拟码道个数，b_nc，i表示在所有K_{vru_nc}个邻小区中第i个等效虚拟码道对应的b向量；

(c2)将上述复合V矩阵按照原有的块Toepliz的形式构成如下式所示的参与联合检测的所有用户的复合系统矩阵A；

(c3)按照多用户联合检测算法进行用户数据解调。

进一步地，所述步骤(c3)的多用户联合检测基于MMSE-BLE算法，解调后符号如下式所示：

其中e_d为时隙数据部分接收序列，R_n为噪声相关矩阵，R_d为信号相关矩阵；而解调符号

中含有邻小区强干扰用户的符号，其位置和系统矩阵A中邻小区用户的b向量位置一一对应。

相较于现有技术，本发明邻小区强干扰消除方法，通过让邻小区强干扰用户参与本小区联合信号检测的方式从而消除邻小区强干扰用户对本小区用户的干扰，从而大大增强本小区用户信号检测性能，进而提高了整个CDMA接收机系统的性能。

附图概述

图1是TD-SCDMA系统物理层常规时隙结构的示意图。

图2是本发明实施例同频邻小区强干扰消除方法的流程图。

本发明的最佳实施方式

本发明可适用于TD-SCDMA移动通信系统的基站接收机以及终端接收机，也可适用于任何CDMA移动通信系统。

下面以TD-SCDMA基站接收机为例，结合附图来介绍本发明的具体实施方案。此方案可扩展用于其他任何CDMA移动通信系统的基站接收机和终端接收机。

图1是TD-SCDMA系统物理层常规时隙结构的示意图。一个时隙由864码片组成，包括2个数据部分和一个由144码片的中间训练序列。

本发明在TD-SCDMA基站基带处理的具体操作步骤如下：

步骤10：接收机利用接收信号中的训练序列部分，根据式(1)进行本小区所有用户的初始信道估计；

${\hat{h}}_0=M_0^{-1}\·e_m---\left(1\right)$

其中e_m为图1中间的训练序列midamble部分接收数据(即天线口射频数据经过下变频和数字采样得到的midamble接收信号的数字基带序列，下面所述的所有接收信号序列都为数字基带序列)，M₀为本小区基本midamble码构成的右循环矩阵。

步骤20：保留序列

中功率最大的K个抽头，在具体实现中可以简单的取K＝K_u，其中K_u为本小区当前时隙激活用户的个数，其余抽头清零，得到处理后的信道冲击响应序列

并计算邻小区信道估计后处理门限

表示的共轭转置，上标H表示Hermitian；对本发明来讲，之所以保留Ku个抽头主要是认为本小区应该都至少有一条主径能量较强；事实上我们也可以通过设置一个功率门限Thr₀，保留

由超过门限Thr₀的K个抽头，其余抽头清零。

因为邻小区信道估计的准确程度相对较差，因此只有强干扰多径的信道冲击响应才能被准确估计，这里设置的邻小区信道估计后处理门限就是用来挑选“强干扰”的，工程中α取值可以在1/4至3/4间，仿真显示等于1/2时效果较好。

步骤30：根据式(2)进行midamble部分干扰消除过程，即在midamble原始接收序列中减掉本小区强信号的干扰，再根据式(3)依次对所有同频邻小区进行信道估计；

${\tilde{e}}_m=e_m-M_0\·{\tilde{h}}_0---\left(2\right)$

其中i＝1，2...K_nc，K_nc为最大邻小区数，M_i为第i个邻小区的基本midamble构成的右循环矩阵；

仿真显示，如果对邻小区信道估计中用到的midmable部分接收序列进行干扰消除，则有利于提高邻小区的信道估计效果。

步骤40：对上述每个邻小区的信道冲击响应序列

只保留其功率最大的N个抽头、其余清零，其中N取值范围为1至该邻小区激活用户数，在实际应用中可以简单的取N＝1；再在所有K_nc个非零抽头中挑选并保留功率最强的K_u-nc个抽头，上述K_u-nc个抽头对应用户所占用的总共物理码道资源(RU数)应不超过本小区当前时隙空闲的物理码道资源(以扩频因子为8的12.2k语音用户为例，则K_u-nc＝8-K_u)；最后对这K_u-nc个非零抽头进行邻小区门限判决后处理，保留抽头功率超过门限Thr_nc的抽头，其它抽头清零，最终得到

强干扰用户是通过检测发现的，事实上从统计的角度来看，某个瞬间某个邻小区对于本小区形成强干扰个数的概率以1为最大，因此这里对于每个邻小区信道估计并且门限后处理后的多个抽头只保留最大的一个。

步骤50：根据式(4)在原始接收序列中减掉上述序列，重构出用作本小区信道估计干扰消除用的所有邻小区midamble接收序列，并根据式(5)进行增强型本小区信道估计，进行传统的门限判决后处理，保留激活用户窗内功率超过门限Thr_pp(信道估计后处理判决门限，大小和噪声抽头功率成正比，工程可以取1.5至3倍噪声抽头功率)的抽头，其余抽头清零，得到本小区处理后信道冲击响应

${\tilde{e}}_{m,0}=e_m-\underset{i=1}{\overset{K_{\mathrm{nc}}}{\mathrm{\Σ}}}{M}_i\·{\tilde{h}}_i---\left(4\right)$

步骤60：按照等效虚拟码道(等效SF＝16)的方式，将所有激活的邻小区强干扰用户(设等效虚拟码道个数为K_{vru_nc})的信道冲击响应卷积对应小区的扰码扩频码字生成各自的b向量，并按次序与步骤50得到的本小区处理后信道冲击响应卷积对应的扰码扩频码字生成的b向量共同构成如式(6)所示的复合V矩阵，再将上述复合V矩阵按照原有的块Toepliz的形式构成如式(7)所示的参与联合检测的所有用户(包括邻小区强干扰用户)的复合系统矩阵A；

$V=\left[\begin{array}{cccccccc}{b}_{01}& b_{02}& ...& b_{0,K_{\mathrm{vru}}}& b_{\mathrm{nc}1}& b_{\mathrm{nc}2}& ...& b_{\mathrm{nc},K_{\mathrm{vru}\_\mathrm{nc}}}\end{array}\right]---\left(6\right)$

其中b_0，i表示本小区第i个等效虚拟码道对应的b向量，K_vru为本小区总等效虚拟码道个数，b_nc，i表示邻小区第i个(在所有K_{vru_nc}个中)等效虚拟码道对应的b向量；

步骤70：按照多用户联合检测算法进行用户数据解调，如式(8)所示的基于MMSE-BLE算法的解调后符号：

其中e_d为图1所示数据部分接收序列，R_n为噪声相关矩阵，R_d为信号相关矩阵；而解调符号

中含有邻小区强干扰用户的符号，其位置和系统矩阵A中邻小区用户的b向量位置一一对应。

本发明方法中解调出邻小区强干扰用户的符号本身不是必须的，但是必须将邻小区强干扰用户纳入多用户检测的系统方程中，即本小区用户符号的解调过程中必须利用到了邻小区强干扰用户的干扰消除过程，这个过程在等式(8)中实现。

工业实用性

本发明可用于将邻小区强干扰用户信息引入本小区的信道估计和联合检测中，大大抑制了这些邻小区强干扰用户对本小区用户信号解调的干扰，提高本小区信道估计的准确性以及联合信号检测的效果。

Claims (8)

1.一种码分多址系统同频邻小区强干扰消除方法，其包括以下步骤：

(a)对所有同频邻小区用户进行信道估计，并在所有邻小区用户信道冲击响应中挑出功率最强的一个或多个的强干扰用户；

(b)在接收信号的训练序列部分减去步骤(a)得到的同频邻小区强干扰用户的干扰，然后对本小区所有用户做信道估计，对本小区信道响应进行门限判决后处理，保留激活用户窗内功率超过信道估计后处理判决门限Thr_pp的抽头，其余抽头清零，得到本小区处理后信道冲击响应

(c)利用步骤(a)得到的同频邻小区强干扰用户的信道冲击响应和步骤(b)得到的本小区所有用户的信道冲击响应对接收信号中的数据部分做多用户联合检测，解调出本小区所有用户的符号信息，包括：

(c1)按照等效虚拟码道的方式，将所有激活的邻小区强干扰用户的信道冲击响应卷积对应小区的扰码扩频码字生成各自的b向量，并按次序与本小区处理后信道冲击响应卷积对应的扰码扩频码字生成的b向量共同构成如下式所示的复合V矩阵；

$V=\left[\begin{array}{cccccccc}{b}_{01}& b_{02}& ...& b_{0,K_{\mathrm{vru}}}& b_{\mathrm{nc}1}& b_{\mathrm{nc}2}& ...& b_{\mathrm{nc},K_{\mathrm{vru}\_\mathrm{nc}}}\end{array}\right]$

其中b_0，i表示本小区第i个等效虚拟码道对应的b向量，K_vru为本小区总等效虚拟码道个数，b_nc，i表示在所有K_{vru_nc}个邻小区中第i个等效虚拟码道对应的b向量，K_{vru_nc}表示等效虚拟码道个数；

(c2)将上述复合V矩阵按照原有的块Toepliz的形式构成如下式所示的参与联合检测的所有用户的复合系统矩阵A；

(c3)按照多用户联合检测算法进行用户数据解调。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(a)中对同频邻小区进行信道估计的方法包括以下步骤：(a1)利用接收信号中的训练序列部分对本小区所有用户做初始信道估计；(a2)根据步骤(a1)得到的用户信道冲击响应，保留本小区信号功率最强的一个或多个的抽头；(a3)在接收信号的训练序列部分减去步骤(a2)得到的本小区强信号的干扰，然后据此对所有同频邻小区用户做信道估计。

3.如权利要求2所述方法，其特征在于：步骤(a2)保留对本小区所有用户进行初始信道估计的序列

中功率最大的K个抽头，其中K为本小区当前时隙激活用户的个数，或超过设定的抽头功率门限的个数，其余抽头清零，得到处理后的信道冲击响应序列

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(a3)中，根据

在接收信号的训练序列部分减去步骤(a2)得到的本小区信号功率最强的K个抽头的干扰，并根据

对所有同频邻小区用户做信道估计，其中e_m为时隙中间的训练序列midamble部分接收数据，M₀为本小区基本midamble码构成的右循环矩阵，i＝1，2...k_nc，K_nc为最大邻小区数，为消除本小区强信号干扰后的接收信号的训练序列，M_i为第i个邻小区的基本midamble构成的右循环矩阵，

为对第i个同频邻小区用户做信道估计后的信道冲击响应。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤(a)中在所有邻小区用户信道冲击响应中只挑出功率最强的一个强干扰用户，方法进一步包括：(a4)对上述每个邻小区的信道冲击响应序列

只保留其功率最大的N个抽头、其余清零，其中N取值范围为1至该邻小区激活用户数；(a5)在所有K_nc个非零抽头中挑选并保留功率最强的K_u-nc个抽头，上述K_u-nc个抽头对应用户所占用的总共物理码道资源应不超过本小区当前时隙空闲的物理码道资源；(a6)对这K_u-nc个非零抽头进行邻小区门限判决后处理，保留抽头功率超过门限Thr_nc的抽头，最终得到

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤(a6)中的门限是这样计算的：

α取值在1/4至3/4间，K_u为本小区当前时隙激活用户的个数，

表示的共轭转置。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于：步骤(b)根据

在接收信号的训练序列部分减去步骤(a6)得到的同频邻小区强信号的干扰，并根据

进行增强型本小区信道估计，其中，

为消除所有同频邻小区强信号干扰后的接收信号的训练序列，

为对消除了所有同频邻小区强信号干扰后的本小区做信道估计后的信道冲击响应。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(c3)的多用户联合检测基于MMSE-BLE算法，解调后符号如下式所示：

其中e_d为时隙数据部分接收序列，R_n为噪声相关矩阵，R_d为信号相关矩阵；而解调符号

中含有邻小区强干扰用户的符号，其位置和系统矩阵A中邻小区用户的b向量位置一一对应。

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