CN101651900B - 一种在频域内干扰消除的信道估计方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种信道估计方法，包含：获取天线数据，进行信道估计，得到本小区信道估计值；根据本小区的信道估计值重建本小区信号，从初始的天线数据信号中去除本小区信号，得到去除本小区信号的数据，使用该数据进行邻小区信道估计，获得邻小区信道估计值；根据邻小区信道估计值重建邻小区信号，从初始的天线数据信号中去除邻小区信号，得到去除邻小区干扰的数据；使用去除邻小区干扰的数据作信道估计，输出该信道估计值为本小区的最终信道估计值。本发明还提出一种信道估计装置。

Description

一种在频域内干扰消除的信道估计方法和装置

技术领域

本发明涉及TD_SCDMA(时分同步码分多址)移动通信领域，特别涉及TD-SCDMA NodeB(基站)系统中信道估计方法和装置。

背景技术

在TD-SCDMA中使用midamble码来进行信道估计。midamble码不经扩频，直接插入数据块中间经脉冲成形后由RF发送至接收端，得到144点的数据取后128点做信道估计用，以下的公式即为计算信道估计的基本公式：

$\hat{H}=\mathrm{ifft}\left(\frac{\mathrm{fft}\left(e\right)}{\mathrm{fft}\left(m\right)}\right)---\left(1\right)$

公式的推导在很多文献里都有详细描述，这里不赘述。fft与ifft分别对应傅立叶变换和逆傅立叶变换，e为接收端得到的128点的天线数据，m为小区对应的midamble码，

中包含对应小区的信道冲激响应。这个模型是一个理想的模型，没有考虑现实情况下的噪声和同频邻小区的影响，用此公式得到的对应小区的信道冲激响应和实际值相差很大，在工程上实现时需要消除噪声和其他小区对本小区的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种信道估计方法和装置，在对小区进行信道估计时，能够消除噪声和其他小区对该小区的影响。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种信道估计方法，包含：

获取本小区信道估计值：获取天线数据，进行信道估计，得到本小区信道估计值；

获取邻小区信道估计值：根据本小区的信道估计值重建本小区信号，从初始的天线数据信号中去除本小区信号，得到去除本小区信号的数据，使用该数据进行邻小区信道估计，获得邻小区信道估计值；

去除邻小区干扰：根据邻小区信道估计值重建邻小区信号，从初始的天线数据信号中去除邻小区信号，得到去除邻小区干扰的数据；

获取本小区最终信道估计值：使用去除邻小区干扰的数据作信道估计，输出该信道估计值为本小区的最终信道估计值。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，获取本小区的信道估计值时或者获取邻小区的信道估计值时或者获取本小区的最终信道估计值时，首先得到初始信道估计值，然后计算每一点的功率，根据每一点的功率得到干扰码功率，根据干扰码功率计算噪声的判决门限，对初始信道估计值使用该判决门限作干扰抑制后得到的值为对应的本小区的信道估计值或邻小区的信道估计值或本小区最终信道估计值。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，使用判决门限对初始信道估计值进行干扰抑制时，大于判决门限的值保留，小于判决门限的值清零。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述获取邻小区的信道估计值步骤中，得到的去除本小区信号的数据为频域数据，通过如下方式获得：首先根据本小区的信道估计值重建本小区信号的频域数据，与初始的天线数据的频域数据相减后得到。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述去除邻小区干扰的步骤中，得到的去除邻小区干扰的数据为频域数据，通过如下方式获得：首先根据邻小区的信道估计值重建邻小区信号的频域数据，与初始的天线数据的频域数据相减后得到。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，如果存在多个邻小区，则获取多个邻小区的信道估计，去除该多个邻小区的干扰后，再获取本小区最终的信道估计值。

本发明还提出一种信道估计装置，包含

控制模块，用于控制其他模块；

天线数据存储模块，用于截取并存储天线数据；

内部存储器模块，用于存储其它模块的数据；

计算模块，用于根据控制模块的指示，获取本小区的最终信道估计值；包含如下子模块：

本小区信道估计子模块，用于获取天线数据，进行信道估计，得到本小区信道估计值；

邻小区信道估计子模块，用于根据本小区的信道估计值重建本小区信号的频域数据，从初始的天线数据信号中去除本小区信号的频域数据，得到去除本小区信号的频域数据，使用该数据进行邻小区信道估计，获得邻小区信道估计值；

邻小区干扰去除子模块，用于根据邻小区信道估计值重建邻小区信号的频域数据，从初始的天线数据信号中去除邻小区信号，得到去除邻小区干扰的频域数据；

本小区最终信道估计子模块：用于根据去除邻小区干扰的数据作信道估计，输出该信道估计值为本小区的最终信道估计值。

进一步的，上述装置还可具有以下特点，所述装置还包含：

功率计算模块，用于计算每一点的功率；

干扰码功率计算模块，用于根据功率计算模块计算得到的每一点的功率计算干扰码功率，输出给控制模块；

所述计算模块获取本小区信道估计值、邻小区信道估计值或本小区最终信道估计值时，获得初始信道估计后，由所述功率计算模块计算每点功率，输出给干扰码功率计算模块，干扰码功率计算模块计算干扰码功率，输出给控制模块，控制模块计算本小区噪声的判决门限；计算模块根据该判决门限对初始信道估计值进行干扰抑制，得到本小区信道估计值、邻小区信道估计值或本小区最终信道估计值。

进一步的，上述装置还可具有以下特点，所述装置还包括：

配置参数存储模块，用于存储其余模块的配置参数；

数据输出模块，存储计算模块得到的本小区初始信道估计值、最终信道估计值和邻小区信道估计值；

所述装置启动时，所述控制模块读取配置参数存储模块中存储的参数，初始化其余各模块的参数。

进一步的，上述装置还可具有以下特点，所述控制模块进一步包含参数读取子模块、地址生成子模块、数据选择子模块、旋转因子生成子模块和门限计算子模块，其中：

参数读取子模块，在启动时读取配置参数存储模块中存储的参数，配置各余模块所需的参数。

地址生成子模块，产生每一步对天线数据存储模块和内部存储器模块的读写地址和使能信号；

数据选择子模块，对数据进行选择，把正确的数据输出给计算模块和数据输出模块；

旋转因子生成模块，用于生成作傅立叶变换时需要的旋转因子；

门限计算子模块，用于根据干扰码功率计算得到本小区和邻小区的判决门限。

本发明所述的信道估计方法和装置，能够去除噪声和邻小区的干扰，获得更精确的信道估计值。

附图说明

图1为本发明信道估计装置框图；

图2为本发明频域内干扰消除的实施步骤；

图3为本发明具体实施例的硬件实现。

具体实施方式

本发明提供一种信道估计装置，该装置可以获得本小区初始信道估计和精确的信道估计，还可以获得N个邻小区的信道估计。

本发明信道估计装置的结构如附图1所示。该装置包含：一个配置参数存储模块A，一个天线数据存储模块B，一个内部存储器模块C，一个计算模块D，一个功率计算模块E，一个控制模块F，一个干扰码功率计算模块G，一个数据输出模块H。

其中，本信道估计装置的输入数据经同步接口接到模块B，输出的数据为模块H的输出。

配置参数存储器模块A和控制模块F连接；

天线数据存储模块B的输入是来自控制模块F和外部模块的数据，接收来自控制模块F的控制信号和外部模块的天线数据，输出连接到计算模块D；

内部存储器模块C的输入来自于控制模块F，输出到功率计算模块E和计算模块D；

内部存储器模块的主要作用是存储FFT和IFFT迭代过程中的中间数据。

计算模块D的输入来自于天线数据存储模块B、内部存储器模块C和控制模块F，计算得到的输出连接到控制模块F；计算模块D进一步包含如下子模块：

本小区信道估计子模块，用于获取天线数据，进行信道估计，得到本小区初始信道估计值，进行干扰抑制，得到本小区信道估计值；

邻小区信道估计子模块，用于根据本小区的信道估计值重建本小区信号的频域数据，从初始的天线数据信号中去除本小区信号的频域数据，得到去除本小区信号的频域数据，使用该数据进行邻小区信道估计，获得邻小区初始信道估计值，进行干扰抑制，得到邻小区信道估计值；

邻小区干扰去除子模块，用于根据邻小区信道估计值重建邻小区信号的频域数据，从初始的天线数据信号中去除邻小区信号，得到去除邻小区干扰的频域数据；

本小区最终信道估计子模块：用于使用去除邻小区干扰的数据作信道估计，再作干扰抑制，输出该信道估计值为本小区的最终信道估计值。

功率计算模块E的输入为内部存储器模块C，得到的数据连接到控制模块F和干扰码功率计算模块G；干扰码功率模块G的输出连接到控制模块F；

数据输出模块H的输入来自于控制模块F，H输出即为整个模块的输出。

所述装置适用于计算TD-SCDMA NodeB系统中的本小区的初始信道冲激响应、精确信道冲激响应和邻小区的信道冲激响应的计算。

应用本发明装置进行信道估计的步骤如附图2所示，具体如下：

第一阶段：本小区的初始信道估计。对天线数据做第一次FFT处理时，保留该结果，供在频域干扰消除时使用；对天线数据进行处理，得到初始信道估计，对每一点求功率并上报给干扰码功率计算模块G，计算干扰码功率，计算本小区噪声的判决门限，然后作干扰抑制。

采用现有信道估计方法进行初始信道估计，如采用背景技术中的公式(1)得到。

每一点的功率值是所对应点的实部和虚部的平方和。

第二阶段：去除本小区信号。在频域构建出本小区的信号和天线数据第一次的FFT结果做减的操作，去除本小区的信号，并保存结果。

在频域内构建本小区的信号是通过本小区初始信道估计值的FFT值和本小区的midamble码FFT值点乘得到。

第三阶段：邻小区干扰消除。利用第二阶段获得的去除本小区信号的数据，计算邻小区的初始信道估计值，做干扰抑制，得到邻小区的信道估计值。然后做邻小区干扰消除，和本小区的处理相同，直接在频域内构建邻小区信号在频域内相减。重复N次以去除N个邻小区的干扰。

邻小区的信道估计方法和本小区的算法相同。进行邻小区干扰消除时，在频域构建邻小区的信号和天线数据FFT值相减。

第四阶段：本小区精确处理。使用去除邻小区干扰的数据再做一次本小区的信道估计，作干扰抑制得到本小区的精确信道冲激响应，即本小区的最终信道估计值。

每次信道估计的结果完成以后都会做干扰抑制操作，其具体含义是：根据模块G计算出来的干扰码功率乘上固定的系数作为信道估计的判决门限，大于门限的信道估计值抽头，保留其值；小于门限的值当成噪声，值清零。

下面以一个本小区三个邻小区的情况来说明本装置的具体实施过程。各个模块的详细组成如附图4所示。

配置参数存储模块A是接收来自软件的配置参数，在每次启动前软件配置好本小区和邻小区的midamble码的FFT及其倒数；

天线数据存储模块B，接收天线数据，系统启动后，本模块去截取midamble部分后128个数据，存储在本单元的ram内；

内部存储器模块C采用一块大的RAM(随机存储器)，对其分区，在计算过程中采用高低地址切换，以节约存储空间；

128点的FFT实现的方式很多，本例采用基2频域抽取的方法，一次FFT或逆FFT变换需要7次迭代，每次迭代需要64个循环cycle；

计算模块D包含八个可以一次计算两点FFT的单元，每个单元含有一个乘法器，一个加法器和一个减法器，可以并行计算八天线的数据。计算模块D的减法器和乘法器可以复用，来完成点乘和干扰消除操作。

功率计算模块E含有一个乘法器，依次计算每点的功率上报给干扰码功率计算模块G。

控制模块F比较复杂，它要实现的功能很多，包括参数读取、地址生成、数据选择、旋转因子生成、门限计算等功能。由于本例的实施步骤有很多步，如果由单一的由计数器来生成每一步的控制信号，逻辑比较复杂，所以本例采用了一个调度表，把每一步的控制信号固化到ROM中，根据执行的步骤依次读取调度表中的内容。

控制模块F进一步包含参数读取子模块、地址生成子模块、数据选择子模块、旋转因子生成子模块和门限计算子模块，其中：

参数读取子模块在启动伊始配置好信道估计装置各模块所需的各个参数。

地址生成子模块产生每一步对天线数据存储模块B和内部存储器模块C的读写地址和使能信号。

数据选择子模块对数据进行选择，把正确的数据输出给计算模块D和数据输出模块H。

旋转因子生成模块用于生成作FFT变换时需要的旋转因子。做FFT变换所需要的旋转因子可以由硬件自己计算，也可以事先算好固化在ROM中，固化在ROM中时，每次直接读取即可。

门限计算子模块由干扰码功率计算得到本小区和邻小区的信道估计判决门限。

干扰码功率计算模块G完成干扰码功率的计算。数据输出模块H保存了本小区初始信道估计、精确信道估计和邻小区的信道估计，供后继模块使用。

下面介绍使用本发明信道估计装置进行信道估计的具体实现流程。

步骤101，系统启动本信道估计装置，控制模块F读取配置参数存储模块A内的存储的配置参数，使用该配置参数初始化各个模块所需要的基本参数。

步骤102，天线数据存储模块B启动，截取并存储有效的数据。

天线数据存储模块接收外部输入的天线数据，截取并存储有效的数据。

步骤103，控制模块F读取天线数据存储模块B的128点数据，输入到计算模块D中，计算模块D对该数据进行FFT变换、点乘和逆FFT变换，得到本小区的初始信道估计值。

将该数据进行FFT变换后的值存储在内部存储器C中，该值相当于本小区信号，邻小区信号和噪声信号的集合。

步骤104，得到本小区的初始信道估计值后，功率计算模块E计算每一点的功率值并上报给干扰码功率计算模块G；

步骤105，干扰码功率计算G模块计算干扰码功率，上报给控制模块F；

步骤106，控制模块F计算干扰抑制所需的门限，对本小区的初始信道估计值做干扰抑制，大于门限的值保留，小于门限的值视为噪声清零。

控制模块F提供控制流读取内部存储器C内的数据，在计算模块D内运算，然后把结果再写入到内部存储器C内。

步骤107，对本小区经过干扰抑制后的信道估计值作FFT变换，并在频域中减去本小区的信号；

步骤108，计算邻小区1的信道估计值，作干扰抑制，使用的门限也是由控制模块计算得到的。干扰抑制后作FFT变换，并在频域中减去邻小区1的干扰。并保留邻小区1的信道估计。

步骤109，重复步骤108，依次减去邻小区2、3小区对本小区的干扰，并把去除干扰的信号保留。

步骤110，本小区的第二次信道估计，得到本小区的精确信道估计；

步骤111，本装置停止工作，上报中断。

Claims (8)

1.一种信道估计装置，其特征在于，包含：

控制模块，用于控制其他模块；

配置参数存储模块，用于存储其余模块的配置参数；所述装置启动时，所述控制模块读取配置参数存储模块中存储的参数，初始化其余各模块的参数；

天线数据存储模块，用于截取并存储天线数据；

内部存储器模块，用于存储其它模块的数据；

计算模块，用于根据控制模块的指示，获取本小区的最终信道估计值；所述计算模块包含本小区信道估计子模块、邻小区信道估计子模块、邻小区干扰去除子模块和本小区最终信道估计子模块；

本小区信道估计子模块，用于获取天线数据，进行信道估计，得到本小区信道估计值；

邻小区信道估计子模块，用于根据本小区的信道估计值重建本小区信号的频域数据，从初始的天线数据信号中去除本小区信号的频域数据，得到去除本小区信号的频域数据，使用该数据进行邻小区信道估计，获得邻小区信道估计值；

邻小区干扰去除子模块，用于根据邻小区信道估计值重建邻小区信号的频域数据，从初始的天线数据信号中去除邻小区信号，得到去除邻小区干扰的频域数据；

本小区最终信道估计子模块，用于使用去除邻小区干扰的数据作信道估计，输出该信道估计值为本小区的最终信道估计值；

数据输出模块，存储计算模块得到的本小区初始信道估计值、最终信道估计值和邻小区信道估计值；

功率计算模块，用于计算每一点的功率；

干扰码功率计算模块，用于根据功率计算模块计算得到的每一点的功率计算干扰码功率，输出给控制模块；

所述计算模块获取本小区信道估计值、邻小区信道估计值或本小区最终信道估计值时，获得初始信道估计后，由所述功率计算模块计算每点功率，输出给干扰码功率计算模块，干扰码功率计算模块计算干扰码功率，输出给控制模块，控制模块计算本小区噪声的判决门限；计算模块根据该判决门限对初始信道估计值进行干扰抑制，得到本小区信道估计值、邻小区信道估计值或本小区最终信道估计值。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块进一步包含参数读取子模块、地址生成子模块、数据选择子模块、旋转因子生成子模块和门限计算子模块，其中：

参数读取子模块，在启动时读取配置参数存储模块中存储的参数，配置各模块所需的参数；

地址生成子模块，产生每一步对天线数据存储模块和内部存储器模块的读写地址和使能信号；

数据选择子模块，对数据进行选择，把正确的数据输出给计算模块和数据输出模块；

旋转因子生成模块，用于生成作傅立叶变换时需要的旋转因子；

门限计算子模块，用于根据干扰码功率计算得到本小区和邻小区的判决门限。

3.一种采用权利要求1所述信道估计装置的信道估计方法，其特征在于，包含：

获取本小区信道估计值：获取天线数据，进行信道估计，得到本小区信道估计值；

获取邻小区信道估计值：根据本小区的信道估计值重建本小区信号，从初始的天线数据信号中去除本小区信号，得到去除本小区信号的数据，使用该数据进行邻小区信道估计，获得邻小区信道估计值；

去除邻小区干扰：根据邻小区信道估计值重建邻小区信号，从初始的天线数据信号中去除邻小区信号，得到去除邻小区干扰的数据；

获取本小区最终信道估计值：使用去除邻小区干扰的数据作信道估计，输出该信道估计值为本小区的最终信道估计值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，获取本小区的信道估计值时或者获取邻小区的信道估计值时或者获取本小区的最终信道估计值时，首先得到初始信道估计值，然后计算每一点的功率，根据每一点的功率得到干扰码功率，根据干扰码功率计算噪声的判决门限，对初始信道估计值使用该判决门限作干扰抑制后得到的值为对应的本小区的信道估计值或邻小区的信道估计值或本小区最终信道估计值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，使用判决门限对初始信道估计值进行干扰抑制时，大于判决门限的值保留，小于判决门限的值清零。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取邻小区的信道估计值步骤中，得到的去除本小区信号的数据为频域数据，通过如下方式获得：首先根据本小区的信道估计值重建本小区信号的频域数据，与初始的天线数据的频域数据相减后得到。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述去除邻小区干扰的步骤中，得到的去除邻小区干扰的数据为频域数据，通过如下方式获得：首先根据邻小区的信道估计值重建邻小区信号的频域数据，与初始的天线数据的频域数据相减后得到。

8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，如果存在多个邻小区，则获取多个邻小区的信道估计，去除该多个邻小区的干扰后，再获取本小区最终的信道估计值。

Images