CN101453236B - 同频多小区信道估计方法 - Google Patents

Abstract

一种多小区信道估计的方法：其步骤是：A、利用接收的midamble码部分信息，对每个小区按照式(5)进行单小区信道估计；B、分别计算信道冲击响应各抽头功率，从中找出最小的一半求平均得到有效径判决门限th；C、根据单小区信道估计的结果，对小区串行删除的顺序进行排序；D、按照得到的顺序结果，进行多小区串行干扰删除过程。该多小区信道冲击响应估计方法，可以有效地解决TD-SCDMA系统同频多小区信道估计，避免同频多小区信道估计中存在的较大干扰影响，有利于后续联合检测解调性能的可靠性。

Description

同频多小区信道估计方法

技术领域

本发明属于移动通信领域，尤其是涉及到同频多小区信道估计方法；适用于TD-SCDMA系统基站端或UE端的信道冲击响应估计、同频RSCP/ISCP测量等。

背景技术

TD-SCDMA系统中，对本小区的接收信号可以采用联合检测技术来消除多址干扰和符号间干扰，这样就需要准确地估计出各用户的信道冲击响应。附图6示出了TD-SCDMA系统的时隙结构，接收机端利用其中接收到的midamble部分和隶属于本小区的基本midamble训练序列(Midamble码)进行信道估计。

TD-SCDMA系统包含128个基本midamble训练序列，其中，同频组网时，相邻小区采用不同的基本midamble码。128个基本midamble训练序列之间的相关性较差，接收机接收到的信号中有可能包含较强的多个同频邻小区的干扰信号，接收机在做单小区信道估计时，估计出来的信道冲击响应会引入较大的干扰，严重影响后续的联合检测解调性能。

如附图6所示，接收的midamble部分数据表示为e_i，i＝-16，-15，…0，1，…127供144个chip数据。为了避免多径信道下data0部分影响信道冲击响应结果，利用E_i＝e_i，i＝0，1，…127进行单小区信道估计，如下式所示：

$H=\mathrm{IFFT}\left(\frac{\mathrm{FFT}\left(E\right)}{\mathrm{FFT}\left(M\right)}\right)---\left(1\right)$

其中H对应信道冲击响应结果，而M对应本小区的基本midamble码。

在单小区环境下，式中的E可表示为

E＝H

M+N                    (2)

其中

表示循环卷积，而N为接收机端附加的高斯白噪声向量。

在同频多小区环境下，假如存在N_c个同频多小区，其对应的基本midamble码和信道冲击响应分别表示为H_i和M_i(i＝1～N_c)，E表示为

$E=\underset{i=1}{\overset{N_c}{\mathrm{\Σ}}}{H}_i\⊗M_i+N---\left(3\right)$

其中由于同频多小区信号到达接收机端的时间不一，所以N除了包含接收机端附加高斯白噪声外，还会存在一些符号间干扰。将E进行快速傅立叶变换后得到

$\mathrm{FFT}\left(E\right)=\underset{i=1}{\overset{N_c}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{FFT}\left(H_i\right)\·\mathrm{FFT}\left(M_i\right)+\mathrm{FFT}\left(N\right)---\left(4\right)$

这时，如果进行单小区信道估计，参考式，会引入较大的小区间干扰。

因此，在同频多小区环境中，利用接收时隙midamble码部分，提供一种同频小区信道估计的装置和方法，以实现同频本小区和邻小区的准确信道估计就成为通信领域需要解决的一个课题。

发明内容

本发明基于串行干扰迭代的思想，给出了多小区信道估计的方法：

这种多小区信道估计的方法：其步骤是：

A、利用接收的midamble码部分信息，对每个小区按照 $H_i=\mathrm{IFFT}\left(\frac{\mathrm{FFT}\left(E\right)}{\mathrm{FFT}\left(M_i\right)}\right)$ 进行单小区信道估计；

B、分别计算信道冲击响应各抽头功率，从中找出最小的一半求平均得到有效径判决门限th；

C、根据单小区信道估计的结果，对小区串行删除的顺序进行排序；

D、按照得到的顺序结果，进行多小区串行干扰删除过程；

对小区串行删除的顺序进行排序的具体方法是：

1)找出128·N_c个抽头功率中最大的L·N_c个抽头(N_c为小区数)，L可以根据计算机模拟仿真获得，一般选地拟定为8；

2)利用这L·N_c个抽头功率，计算分属于不同小区的抽头功率和；

3)对计算得到的不同小区功率和进行降序排序，排序结果即为串行干扰删除的删除顺序。

多小区串行干扰删除过程包含K轮循环，K一般取值为4，每轮循环按照小区串行删除顺序进行逐级删除，其中针对第k次循环的第i个小区串行干扰删除过程是：

A、按照

$H_i^{\left(k\right)}=\mathrm{IFFT}(\frac{\mathrm{FFT}\left(E\right)}{\mathrm{FFT}\left(M_i\right)}+\mathrm{FFT}\left(H_i^{\′(k-1)}\right))$

计算小区信道冲击响应，得到128径信道冲击响应值，其中满足式的初始条件；

B、按照 ${\mathrm{Ph}}_j={\left|H_{i,j}^{\left(k\right)}\right|}^2,$ j＝1～128 分别计算128径的抽头功率；

C、对信道响应的128径进行有效径抽取，得到H_i′^(k)，其中具体过程按照 $H_{i,j}^{\&prime;\left(k\right)}=\left\{\begin{array}{cc}{H}_{i,j}^{\left(k\right)},& \mathrm{if}{\mathrm{Ph}}_j\&GreaterEqual;{\mathrm{\&beta;}}^{\left(k\right)}\&CenterDot;\mathrm{th}\\ 0,& \mathrm{if}{\mathrm{Ph}}_j<{\mathrm{\&beta;}}^{\left(k\right)}\&CenterDot;\mathrm{th}\end{array}\right.$ 进行，其中用到的有效径判决门限加权值β^(k)初始时设置很大，随着循环次数的升高而逐次降低；

D、按照 $\mathrm{FFT}\left(E\right)=\mathrm{FFT}\left(E\right)+(\mathrm{FFT}\left(H_i^{\&prime;(k-1)}\right)-\mathrm{FFT}\left(H_i^{\&prime;\left(k\right)}\right))\&CenterDot;\mathrm{FFT}\left(M_i\right)$ 进行迭代，消除第i小区的信道响应带来的干扰，更新，FFT(E)。

如果是最后一轮循环，输出H_i ^(k)作为第i小区的信道冲击响应结果，根据剩余噪声分量FFT(E)来估算噪声平均功率用于后续的联合检测运算。

根据上述所述的多小区信道冲击响应估计方法，可以有效地解决TD-SCDMA系统同频多小区信道估计，避免同频多小区信道估计中存在的较大干扰影响，有利于后续联合检测解调性能的可靠性。

附图说明

图1为同频多小区信道估计流程图；

图2为单小区信道估计流程图；

图3为串行干扰删除流程图；

图4-1为3GPP Case3信道下，单小区信道估计后的信道冲击相应结果；

图4-2为3GPP Case3信道下，多小区信道估计后的信道冲击相应结果；

图5-1为3GPP Case3信道下，单小区信道估计后的信道冲击相应结果；

图5-2为3GPP Case3信道下，单小区信道估计后的信道冲击相应结果；

附图6为时隙结构示意图。

具体实施方式

以下给出本发明的实施例，并进一步阐述本发明。

针对每一个多小区midamble码训练序列，接收机分别保存FFT(M_i)和首先为每个小区进行单小区信道估计得到

$H_i=\mathrm{IFFT}\left(\frac{\mathrm{FFT}\left(E\right)}{\mathrm{FFT}\left(M_i\right)}\right)---\left(5\right)$

分别保存根据式(5)得到信道冲击响应抽头于128·N_c个存储空间中；分别计算H_i，i＝1～N_c中每一抽头功率，这样一共得到128·N_c个抽头功率，从中选择最小的

个抽头求平均得到门限th用于后续的有效径判决过程。

然后对小区串行删除的顺序进行排序，采用的方法如下：

1)找出128·N_c个抽头功率中最大的L·N_c个抽头；L通过计算机仿真确定，一般选定为8；

2)利用这L·N_c个抽头功率，计算分属于不同小区的抽头功率和；

3)对计算得到的不同小区功率和进行降序排序，该排序结果即为串行干扰删除的删除顺序。

得到串行删除顺序后，假如顺序为从1～N_c，通过多次循环串行干扰抵消得到精确的多小区信道估计结果，该串行干扰抵消过程包括K轮循环，每轮循环按照小区串行删除顺序进行逐级删除，其中对第k次循环的第i小区的串行干扰删除过程如下：

1)根据下式更新小区i信道冲击响应

$H_i^{\left(k\right)}=\mathrm{IFFT}(\frac{\mathrm{FFT}\left(E\right)}{\mathrm{FFT}\left(M_i\right)}+\mathrm{FFT}\left(H_i^{\&prime;(k-1)}\right))---\left(6\right)$

2)分别计算128径的抽头功率

${\mathrm{Ph}}_j={\left|H_{i,j}^{\left(k\right)}\right|}^2,j=1~128---\left(7\right)$

3)对信道响应的128径进行有效径抽取，得到H_i′^(k)

$H_{i,j}^{\&prime;\left(k\right)}=\left\{\begin{array}{cc}{H}_{i,j}^{\left(k\right)},& \mathrm{if}{\mathrm{Ph}}_j\&GreaterEqual;{\mathrm{\&beta;}}^{\left(k\right)}\&CenterDot;\mathrm{th}\\ 0,& \mathrm{if}{\mathrm{Ph}}_j<{\mathrm{\&beta;}}^{\left(k\right)}\&CenterDot;\mathrm{th}\end{array}\right.---\left(8\right)$

其中β^(k)是有效径判决门限的加权值，β^(k)在k＝1时要设置的较高，随着循环次数的升高而逐次降低，具体值设定通过计算机模拟仿真获得。

4)消除第i小区的信道响应带来的干扰，

$\mathrm{FFT}\left(E\right)=\mathrm{FFT}\left(E\right)+(\mathrm{FFT}\left(H_i^{\&prime;(k-1)}\right)-\mathrm{FFT}\left(H_i^{\&prime;\left(k\right)}\right))\&CenterDot;\mathrm{FFT}\left(M_i\right)---\left(9\right)$

如此更新FFT(E)，将FFT(H_i′^(k)替换FFT(H_i′^(k-1))后继续进行下一轮迭代。而式(6)中，当k＝1时

$H_i^{\&prime;\left(0\right)}=O,i=1~N_c---\left(9\right)$

5)按照式(6)~(9)进行迭代，基本上做4次循环可以使信道冲击响应达到收敛，也即设定为K＝4，最后输出信道冲击响应结果 $H_i^{\left(K\right)},i=1~N_c,$ K为循环次数。

做完K次循环后的FFT(E)为剩余噪声分量，对其各抽头功率求平均得到噪声功率，用于后续的联合检测运算。

将上述方法归纳起来，实际上包括四大步骤，具体为：

A、利用接收的midamble码部分信息，对每个小区按照式进行单小区信道估计

B、分别计算信道冲击响应各抽头功率，从中找出最小的一半求平均得到有效径判决门限th

C、根据单小区信道估计的结果，对小区串行删除的顺序进行排序，其具体过程为：

1)找出128·N_c个抽头功率中最大的L·N_c个抽头(N_c为小区数)，L可以根据计算机模拟仿真获得。

2)利用这L·N_c个抽头功率，计算分属于不同小区的抽头功率和；

3)对计算得到的不同小区功率和进行降序排序，排序结果即为串行干扰删除的删除顺序。

D、按照得到的顺序结果，进行多小区串行干扰删除过程，该串行干扰抵消过程包括K轮循环，K一般选择为4，每轮循环按照小区串行删除顺序进行逐级删除，其中针对第k次循环的第i个小区求信道冲击响应的具体流程为：

1)按照式)6)计算小区信道冲击响应，得到128径信道冲击响应值，其中满足式(10)的初始条件；

6)分别计算128径的抽头功率

2)分别计算128径的抽头功率如式(7)所示；

3)对信道响应的128径进行有效径抽取，得到H_i′^(k)，其中具体过程如式(8)所示，其中用到的有效径判决门限加权值β^(k)初始时设置很大，随着循环次数的升高而逐次降低；

4)按照式(9)式消除第i小区的信道响应带来的干扰，更新FFT(E)，继续进行下一级迭代，；

如果是最后一轮循环(第K轮循环)，输出H_i ^(k)作为第i小区的信道冲击响应结果，根据剩余噪声分量的FFT(E)来估算噪声平均功率用于后续的联合检测运算。

以下是对上述方法的一种仿真演习：

仿真说明一：

设定5小区仿真环境对上述多小区信道估计方法进行仿真验证，5个小区基本midamble码号分别为5，63，72，93，81；midamble码分配方式为Default，Kcell＝8；各小区延迟分别为0，4，0，4，0chip；每小区配置2个用户，每用户占用SF＝16的两个码道，每小区配置前4个码道；5小区等功率发送；小区Ior/Ioc设定为5dB；每小区分别经过独立的Case3多径信道。图4分别给出了单小区信道估计后以及串行干扰删除后的信道冲击响应结果。

相同的配置，每小区分别经过独立的Case1多径信道后，图5分别给出了单小区信道估计后以及串行干扰删除后的信道冲击响应结果。

Claims (2)

1.一种多小区信道估计的方法，其步骤是：

A、利用接收的midamble码部分信息，对每个小区按照

式进行单小区信道估计，H_i即为第i个小区的信道冲击响应结果，E为接收信号，M_i对应第i个小区的Midamble码；

B、分别计算信道冲击响应各抽头功率，从中找出最小的一半求平均得到有效径判决门限th，用于后续D过程；

C、根据单小区信道估计的结果，对小区串行删除的顺序进行排序；

D、按照得到的顺序结果，进行多小区串行干扰删除过程，其中，对小区串行删除的顺序进行排序的具体方法是：

1）找出信道估计后128·N_c个抽头功率中最大的L·N_c个抽头，L通过计算机仿真确定，N_c为小区个数；

2）利用这L·N_c个抽头功率，计算分属于不同小区的抽头功率和；

3）对计算得到的不同小区功率和进行降序排序，排序结果即为串行干扰删除的删除顺序，

该串行干扰删除过程包括K级循环K由性能决定，可以通过计算机仿真获得，每级循环按照小区串行删除顺序进行逐次删除，其中，当1≤k≤K，针对第k级循环的第i个小区求信道冲击响应的具体流程为：

1）、按照 $H_i^{\left(k\right)}=\mathrm{IFFT}(\frac{\mathrm{FFT}\left(E\right)}{\mathrm{FFT}\left(M_i\right)}+\mathrm{FFT}\left(H_i^{\&prime;(k-1)}\right))$

计算小区信道冲击响应，

表示对应第k级的第i个小区的信道冲击响应，得到128径信道冲击响应值，其中满足

的初始条件；

2）按照

分别计算128径的抽头功率其中j对应第j条径；

3）、对信道响应的128径进行有效径抽取，得到抽取后的信道冲击响应

其中具体过程按照 $H_{i,j}^{\&prime;\left(k\right)}=\begin{array}{c}\left\{\begin{array}{ccc}{H}_{i,j}^{\left(k\right)},& \mathrm{if}& {\mathrm{Ph}}_j\&GreaterEqual;{\mathrm{\&beta;}}^{\left(k\right)}\&CenterDot;\mathrm{th}\\ 0,& \mathrm{if}& {\mathrm{Ph}}_j<{\mathrm{\&beta;}}^{\left(k\right)}\&CenterDot;\mathrm{th}\end{array}\right.\end{array}$ 进行，其中用到的有效径判决门限加权值β^(k)初始时设置很大，随着循环次数的升高而逐次降低；

4）、按照 $\mathrm{FFT}\left(E\right)=\mathrm{FFT}\left(E\right)+(\mathrm{FFT}\left(H_i^{\&prime;(k-1)}\right)-\mathrm{FFT}\left(H_i^{\&prime;\left(k\right)}\right))\&CenterDot;\mathrm{FFT}\left(M_i\right)$ 进行迭代，消除第i小区的信道响应带来的干扰，更新FFT(E)后继续下一级串行干扰删除过程。

2.如权利要求1所述的一种多小区信道估计的方法，其特征在于：如果是最后一级循环，输出

作为第i小区的信道冲击响应结果，根据剩余噪声分量FFT(E)来估算噪声平均功率用于后续的联合检测运算。

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