CN101547033A - 一种用于干扰抵消合并的主分集联合同步方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于干扰抵消合并的主分集联合同步方法及装置，其中，该方法是在将天线接收信号进行IRC合并之前，将所述天线接收信号进行联合同步处理，然后进行加权求和。依照本发明的用于干扰抵消合并的主分集联合同步方法及装置，能够保证干扰的同步，具有良好的抗干扰效果，同时大大降低了计算量。
Description
技术领域
本发明涉及无线数字信号通信领域，特别涉及一种用于干扰抵消合并的主分集联合同步方法及装置。
背景技术
在无线数字通信系统中，多径衰落、时延扩展、同频或邻频干扰以及热噪声是限制系统性能的重要因素。为了对抗多径产生的瑞利衰落，接收机端通常用多个天线，使用空间分集接收技术。接收机对多路接收信号按照某种方式进行合并，以提高待解调信号的信噪比。如果各通道的噪声是独立的，最大比合并(Maximum Ratio Combining，MRC)能够使合并后的输出信噪比最大，为最佳合并方式。当存在干扰时，各通道的噪声分量存在相关性。在这种情况下，最大比合并不是最佳的，而具有干扰消除能力的干扰抵消合并(InterferenceRejection Combining，IRC)，能取得更好的效果。
干扰消除合并有几种形式，例如Jonas Karlsson在“GSM系统的干扰抵消合并”(Interference Rejection Combining for GSM，IEEE InternationalConference on Universal Personal Communications，Vol.1，pp.433-437，1996)中，给出了空时联合最大似然序列估计(Maximum-Likelihood Sequence Estimation，MLSE)方法。但是，对于高阶调制，如Edge中的8PSK，由于空时联合MLSE无法采用缩减状态序列估计(Reduced-State Sequence Estimation，RSSE)进行均衡解调，存在计算量大的问题。David Bladsjo的“EDGE(增强数据速率的GSM和TDMA/136)中用天线分集进行干扰抵消”(Interference Cancellationusing Antenna Diversity for EDGE-Enhanced Data Rates in GSM and TDMA/136，IEEE)给出了一种预合并方法，其对各天线的接收数据进行复数加权求和，来抵消干扰。其中，权值根据最大信干噪比准则得到。
目前，在全球移动通讯(Global System for Mobile Communications，GSM)系统中，通常利用训练序列完成突发(Burst)同步。同步基于使接收信号强度最大的原则，因为这可以使信噪比在解调器前达到最大。对于MRC合并，这种同步方式通常是有效的。但是，对于IRC合并，并不能使合并后的输出信干噪比最大。IRC合并需要利用干扰的相关性，所以使各分集信号同步后，干扰保持同步，更有利于抵消干扰，从而提高合并后的信干噪比。
中国发明专利说明书CN1328857C中公开了一种信道联合同步的方法。该方法通过选取使合并后信号的信干噪比最大的一组时间提前量(TimingAdvance，TA)值，作为各通道的TA。由于该方法需要对大量的主分集TA组合进行搜索，计算量非常大。当天线数目增多时，计算量呈指数增长。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于干扰抵消合并的主分集联合同步方法，能够保证干扰的同步，具有良好的抗干扰效果，同时大大降低了计算量。
本发明的另一目的在于，提供一种用于干扰抵消合并的主分集联合同步装置，能够保证干扰的同步，具有良好的抗干扰效果，同时大大降低了计算量。
本发明的用于干扰抵消合并的主分集联合同步方法，是在将天线接收信号进行干扰抵消合并IRC合并时，将所述天线接收信号进行联合同步处理，然后进行加权求和。
其中，所述将天线接收信号进行联合同步处理，包括下列步骤：
步骤A：搜索当前各个信道的时间提前量TA1至TAm；
步骤B：将各个信道的时间提前量分别作为当前所有信道共同的时间提前量，计算得到当前所有信道噪声功率之和Q1至Qm；
步骤C：将步骤B中计算得到信道噪声功率之和Q1至Qm进行比较，得到Q1至Qm中最小值Qmin，将所述Qmin对应的信道时间提前量作为当前所有信道共同的时间提前量，对当前所有信道的信号进行同步。
其中，所述步骤A中，进一步包括下列步骤：对各个信道进行信道估计，然后依照预定方法搜索TA。
其中，所述预定方法，包括能量最大方法和最小均方误差MMSE方法。
此外，所述步骤B，包括下列步骤：根据所述所有信道共同的时间提前量，得到当前各个信道估计以及同步后的信号；分别用训练序列与各自的信道估计进行卷积，得到估计信号；用估计信号与接收信号相减得到噪声的估计值；用各信道的噪声估计来计算所有信道噪声功率之和。
进一步地，在将所述天线接收信号进行联合同步处理之前，对所述天线接收信号进行预处理。
其中，所述预处理，包括对信号进行滤波、放大、以及数字采样。
本发明的用于干扰抵消合并的主分集联合同步装置，包括干扰抵消合并IRC模块，用于在将天线接收信号进行IRC合并时，将所述天线接收信号进行联合同步处理后进行加权求和。
其中，所述干扰抵消合并IRC模块，包括联合同步模块和IRC合并权值计算模块和信号合并模块，其中，所述联合同步模块，用于将所述天线接收信号进行联合同步处理，并将处理后的信号送至IRC合并权值计算模块；所述IRC合并权值计算模块，用于将联合同步处理后的信号进行合并权值计算；所述信号合并模块，用得到的合并权值对联合同步后的各通道信号进行合并，进行干扰抵消。
其中，所述联合同步模块，用于搜索当前各个信道的时间提前量TA1至TAm，将各个信道的时间提前量分别作为当前所有信道共同的时间提前量，计算得到当前所有信道噪声功率之和Q1至Qm，将所述信道噪声功率之和Q1至Qm进行比较，得到Q1至Qm中最小值Qmin，将所述Qmin对应的信道时间提前量作为当前所有信道共同的时间提前量，对当前所有信道的信号进行同步。
本发明的有益效果是：依照本发明的用于干扰抵消合并的主分集联合同步方法及装置，通过在将天线接收信号进行IRC合并之前，将所述天线接收信号进行联合同步处理，然后进行加权求和，使得在兼顾信噪比的同时，保证了干扰的同步，具有良好的抗干扰效果，与各通路信号采用独立同步的方法相比，实现简单，同时大大降低了计算量。
附图说明
图1为本发明实施例的采用IRC合并的无线通信系统的示意图；
图2为实现预合并IRC的示意图；
图3为本发明实施例的主分集联合同步方法的流程图。
具体实施方式
以下，参考附图1～3详细描述本发明的用于干扰抵消合并的主分集联合同步方法及装置。
如图1所示，为本发明实施例的采用IRC合并的无线通信系统的示意图。以二分集天线接收为例，前端两天线接收信号，经过信号预处理模块进行信号预处理后，进入IRC合并模块进行IRC合并，合并后的信号按照单路信号的方式进行均衡解调等处理后输出。其中，信号预处理，可包括信号的滤波、放大、数字采样等。其中，在IRC合并模块中，可采用预合并方法，即通过对天线信号进行复加权，然后求和。具体地，如图2所示，为实现预合并IRC的示意图。干扰抵消合并IRC模块，包括联合同步模块、IRC合并权值计算模块和信号合并模块，其中，联合同步模块，用于将天线接收信号进行联合同步处理，并将处理后的信号送至IRC合并权值计算模块；IRC合并权值计算模块，用于将联合同步处理后的信号进行合并权值计算；信号合并模块进行加权求和，即用得到的合并权值对联合同步后的各通道信号进行合并，进行干扰抵消。其中，该加权求和方法为现有技术，可参考David Bladsjo的“EDGE(增强数据速率的GSM和TDMA/136)中用天线分集进行干扰抵消”(InterferenceCancellation using Antenna Diversity for EDGE-Enhanced Data Rates in GSM andTDMA/136，IEEE)，本发明对此不再详细描述。
此外，需要说明的是，本发明的联合同步方法并不局限于图1示出的预合并方式，还可适用于空时MLSE方法。
如图3所示，为本发明实施例的主分集联合同步方法的流程图。对GSM系统中正常突发信号(Normal Burst，NB)进行同步，即搜索该Burst信号的起始位置(即搜索时间提前量TA)。在搜索TA之前，需要先对信道进行初步估计。具体地，可以根据训练序列(中间16bit)与接收数据(训练序列所在位置)进行滑动相关，对得到的相关序列，按照能量最大原则或者最小均方误差(Minimum Mean Squared Error，MMSE)方法搜索TA。
对于通常的合并方式，比如MRC，两路分集信号通常独立进行TA搜索，这样可以使得各路信号在合并前有最大信噪比。但是对于IRC合并，由于要利用干扰之间的相关性进行干扰相消提高信噪比，需要主分集进行联合同步。
具体地，主分集联合同步可以按下面步骤进行：
步骤11，搜索主集TA；
步骤12，用主集TA作为主集和分集共同的TA，得到主集和分集的信道估计，及同步后的信号；两路分别用训练序列与各自的信道估计进行卷积，得到信号估计；用估计信号与接收信号相减得到噪声的估计；用两路噪声估计来计算主、分集噪声功率之和Q1；
步骤13，搜索分集TA；
步骤14：用分集TA当作主集和分集共同的TA；得到主集和分集的信道估计，及同步后的信号；两路分别用训练序列与各自的信道估计进行卷积，得到信号估计；用估计信号与接收信号相减得到噪声的估计；用两路噪声估计来计算主、分集噪声功率之和Q2；
步骤15：比较Q1和Q2，如果Q1<Q2，选择主集的TA作为两路共同的TA；如果Q1>Q2，选择分集的TA作为两路共同的TA；对主、分集信号进行同步。
在上面的实施步骤中，步骤11和步骤12可与步骤13和步骤14进行交换，即搜索主集TA与搜索分集TA没有固定的先后次序，也可以同时进行。
综上所述，依照本发明的用于干扰抵消合并的主分集联合同步方法及装置，通过在将天线接收信号进行IRC合并之前，将所述天线接收信号进行联合同步处理，然后进行加权求和，使得在兼顾信噪比的同时，保证了干扰的同步，具有良好的抗干扰效果，与各通路信号采用独立同步的方法相比，实现简单，同时大大降低了计算量。
以上是为了使本领域普通技术人员理解本发明，而对本发明所进行的详细描述，但可以想到，在不脱离本发明的权利要求所涵盖的范围内还可以做出其它的变化和修改，这些变化和修改均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于干扰抵消合并的主分集联合同步方法，其特征在于，在将天线接收信号进行干扰抵消合并IRC时，将所述天线接收信号进行联合同步处理，然后进行加权求和。
2.如权利要求1所述的用于干扰抵消合并的主分集联合同步方法，其特征在于，所述将天线接收信号进行联合同步处理，包括下列步骤：
步骤A：搜索当前各个信道的时间提前量TA1至TAm；
步骤B：将各个信道的时间提前量分别作为当前所有信道共同的时间提前量，计算得到当前所有信道噪声功率之和Q1至Qm；
步骤C：将步骤B中计算得到信道噪声功率之和Q1至Qm进行比较，得到Q1至Qm中最小值Qmin，将所述Qmin对应的信道时间提前量作为当前所有信道共同的时间提前量，对当前所有信道的信号进行同步。
3.如权利要求2所述的用于干扰抵消合并的主分集联合同步方法，其特征在于，所述步骤A中，进一步包括下列步骤：对各个信道进行信道估计，然后依照预定方法搜索TA。
4.如权利要求3所述的用于干扰抵消合并的主分集联合同步方法，其特征在于，所述预定方法，包括能量最大方法和最小均方误差MMSE方法。
5.如权利要求2或3所述的用于干扰抵消合并的主分集联合同步方法，其特征在于，所述步骤B，包括下列步骤：
根据所述所有信道共同的时间提前量，得到当前各个信道估计以及同步后的信号；分别用训练序列与各自的信道估计进行卷积，得到估计信号；用估计信号与接收信号相减得到噪声的估计值；用各信道的噪声估计来计算所有信道噪声功率之和。
6.如权利要求1所述的用于干扰抵消合并的主分集联合同步方法，其特征在于，在将所述天线接收信号进行联合同步处理之前，对所述天线接收信号进行预处理。
7.如权利要求6所述的用于干扰抵消合并的主分集联合同步方法，其特征在于，所述预处理，包括对信号进行滤波、放大、以及数字采样。
8.一种用于干扰抵消合并的主分集联合同步装置，其特征在于，包括干扰抵消合并IRC模块，用于在将天线接收信号进行IRC合并时，将所述天线接收信号进行联合同步处理后进行加权求和。
9.如权利要求8所述的用于干扰抵消合并的主分集联合同步装置，其特征在于，所述干扰抵消合并IRC模块，包括联合同步模块、IRC合并权值计算模块和信号合并模块，其中，
所述联合同步模块，用于将所述天线接收信号进行联合同步处理，并将处理后的信号送至IRC合并权值计算模块；
所述IRC合并权值计算模块，用于将联合同步处理后的信号进行合并权值计算；
所述信号合并模块，用得到的合并权值对联合同步后的各通道信号进行合并，进行干扰抵消。
10.如权利要求8或9所述的用于干扰抵消合并的主分集联合同步装置，其特征在于，所述联合同步模块，用于搜索当前各个信道的时间提前量TA1至TAm，将各个信道的时间提前量分别作为当前所有信道共同的时间提前量，计算得到当前所有信道噪声功率之和Q1至Qm，将所述信道噪声功率之和Q1至Qm进行比较，得到Q1至Qm中最小值Qmin，将所述Qmin对应的信道时间提前量作为当前所有信道共同的时间提前量，对当前所有信道的信号进行同步。
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