CN101938315A - 载波干扰噪声比值估计方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种CINR估计方法和系统。根据本发明的CINR的估计方法包括以下步骤：将一个符号上的承载导频的m个导频子载波的第1个导频子载波至第m-1个导频子载波作为第一组导频子载波，将m个导频子载波的第2个导频子载波至第m个导频子载波作为第二组导频子载波，其中m为自然数且m≥2；根据每组导频子载波的信道响应值确定导频子载波的信号功率和干扰噪声功率；根据信号功率和干扰噪声功率确定CINR。本发明的CINR估计方法和系统克服了现有技术中计算载波干扰比在低信噪比时CINR的测量不准确性，提高在频率选择性衰落信道中CINR的测量精度，为下行资源分配提供了可靠保障。

Description

载波干扰噪声比值估计方法和系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种载波干扰噪声比值(Carrier Interference Noise Ratio，简称为CINR)估计方法和系统。

背景技术

在长期演进(Long Term Evolution，简称为LTE)系统中，上行链路传输方案采用带循环前缀的单载波频分复用多址系统(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access，简称为SC-FDMA)，在SC-FDMA系统中，上行用户之间能够在频域相互正交，并且在接收机一侧能够得到有效的频域均衡，从而可以降低发射终端的峰均功率比。

在无线通信系统中，CINR是反映发射机和接收机之间的传播路径的信道质量的重要参数之一。在接收端接收到的数据符号上，各个子载波上的总功率可以分为两部分，一部分是信号功率，另一部分是干扰加噪声功率，通过信号功率和干扰加噪声功率，可以计算得到CINR。

目前所采用的CINR估计方法主要有如下几种：

方法一：该方法中，通过导频子载波进行选取并分组，每组中有数量相同的子载波对，估计干扰噪声功率，根据规律消除误差，得到消除误差后的干扰噪声功率，最终得到干扰噪声比值，但是该方法的缺点是其只能用于下行集群(cluster)结构中，无法处理频率选择性衰落信道，而且该方法的设计复杂度较高，实际应用中效果不理想。

方法二：在该方法中，对多个时频单元中的导频子载波组采用一定的方式进行分组，得到多个导频子载波组，该方法具有以下缺点，例如，在较低信噪比时CINR的测量结果不准确，测量精度受较大的影响，并且在频率选择性衰落信道中的测量效果较差。

因而，目前急需解决的问题是提供一种新的测量CINR的方法，可以在较低信噪比时准确测量CINR并且改善在频率选择性衰落信道中的效果。

发明内容

针对较低信噪比时无法准确测量CINR以及再频率选择性衰落信道中效果差的问题而提出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种CINR估计方法和系统，以解决上述问题至少之一。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种CINR的估计方法。

根据本发明的CINR的估计方法包括以下步骤：将一个符号上的承载导频的m个导频子载波的第1个导频子载波至第m-1个导频子载波作为第一组导频子载波，将m个导频子载波的第2个导频子载波至第m个导频子载波作为第二组导频子载波，其中m为自然数且m≥2；根据每组导频子载波的信道响应值确定导频子载波的信号功率和干扰噪声功率；根据信号功率和干扰噪声功率确定CINR。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种CINR估计系统。

根据本发明的CINR的估计系统包括以下单元：分组单元，用于将一个符号上的承载导频的m个导频子载波的第1个导频子载波至第m-1个导频子载波作为第一组导频子载波，将m个导频子载波的第2个导频子载波至第m个导频子载波作为第二组导频子载波，其中m为自然数且m≥2；第一处理单元，用于根据每组导频子载波的信道响应值计算导频子载波对应的信号功率和干扰噪声功率；第二处理单元，用于根据信号功率和干扰噪声功率确定CINR。

通过本发明的上述技术方案，提供一种CINR估计方法和系统，可以解决在较低信噪比时难以准确测量CINR，测量精度不高，在频率选择性衰落信道中的效果很差的问题。并且采用本发明公开的基于导频序列的载波干扰噪声估计方法，克服了现有技术中计算载波干扰比在低信噪比时CINR的测量不准确性，提高在频率选择性衰落信道中CINR的测量精度，为下行资源分配提供了可靠保障。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为SC-FDMA系统解调参考信号位置的示意图；

图2为sounding参考信号分配方式的示意图；

图3为根据本发明实施例的一种CINR估计方法的流程图；

图4为根据本发明第一优选实施例的信噪比处理方法的流程图；

图5为根据本发明第二优选实施例的信噪比处理方法的流程图；

图6为根据本发明实施例的一种CINR估计系统的结构框图。

具体实施方式

功能概述

在本发明实施例中，提供了一种CINR估计方案，在该实现方案中，首先将一个符号上的承载导频的m个导频子载波分为两组，第一组包括第1个导频子载波至第m-1个导频子载波，第二组包括第2个导频子载波至第m个导频子载波，其中m为自然数且m≥2；而后，根据每组导频子载波的信道响应值确定导频子载波对应的信号功率和干扰噪声功率；最后根据信号功率和干扰噪声功率确定CINR。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

方法实施例

根据本发明实施例，首先提供了一种CINR估计方法。图3是根据本发明实施例的一种CINR估计方法的流程图，如图3所示，具体包括以下步骤：

步骤S302：将一个符号上的承载导频的m个导频子载波的第1个导频子载波至第m-1个导频子载波作为第一组导频子载波，将m个导频子载波的第2个导频子载波至第m个导频子载波作为第二组导频子载波，其中m为自然数且m≥2；

步骤S304：根据每组导频子载波的信道响应值确定导频子载波对应的信号功率和干扰噪声功率；

步骤S306：根据信号功率和干扰噪声功率确定CINR。

在具体实施过程中，也可以先计算导频子载波信号和干扰噪声的总功率，而后再计算总功率与导频子载波信号功率之差，得到干扰噪声功率，最后再根据信号功率和干扰噪声功率确定导频子载波的干扰噪声比值。

下面结合附图1、2、4、5对技术方案的实施作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为SC-FDMA系统解调参考信号位置的示意图。如图1所示，子载波(subcarrier)承载解调参考信号，解调参考信号是导频信号中的一种，图1所示为一个时隙(slot)的参考信号RS。图2为sounding参考信号分配方式的示意图，以下实施例中，以Sounding参考信号的载波干扰噪声比值的测量为例进行说明，LTE协议中，Sounding序列占据了整个频带，同时Sounding序列只占用一个符号，如图2所示，其中j、j+1...j+10、j+11表示子载波，Sounding的分配方式是2k+k₀其中k是子载波序号，k₀是起始偏移位置。

取出一个符号上的实际承载Sounding导频的所有子载波进行编号，其中m＝N_sc×M，N_sc是每个资源块(Resource Block，简称为RB)中包含的导频子载波数据，M表示利用M个RB发送sounding参考信号，即用于计算载波干扰噪声比值的RB数目为M个。

假设有M＝6，即有6个RB来发送Sounding参考信号，N_sc＝12，导频子载波是间隔分布，因而每个RB中实际承载导频的子载波为6个。假设k₀＝0，则实际承载导频的子载波数目m＝6×6＝36。

实施例一

图4为根据本发明第一优选实施例的信噪比处理方法的流程图。如图4所示，根据本发明第一优选实施例的信噪比处理方法主要包括以下步骤(步骤S402-步骤S410)：

步骤S402：对一个符号上的承载导频的m个导频子载波进行分组，将36个导频子载波的前35个导频子载波作为一组，表示为S₁(i)，将第2个导频子载波到第36个导频子载波作为另一组，表示为S₂(i)，其中，i＝1，...，35，根据以下公式(1)、(2)计算，

S₁(i)＝S(i)＝R(i)                    (1)

S₂(i)＝S(i+1)＝R(i+1)                (2)

其中，R(i)是第i个子载波的信道响应值。

步骤S404：假定Y(j)是第j个子载波上接收到的导频信号，X(j)为第j个子载波上发送的导频信号，根据公式(3)计算导频子载波的信道响应值，

R(j)＝Y(j)*X(j)，j＝1，...，36                    (3)

其中，步骤S402与步骤S404的顺序不做限制，可以先进行步骤S402，再进行步骤S404，也可以先进行步骤S404，再进行步骤S402，两个步骤还可以同时进行。

步骤S406：计算导频子载波对应的信号功率P′_s，根据公式(4)计算，

$P_s^{\′}=\frac{36}{35}\×\underset{i=1}{\overset{35}{\mathrm{\Σ}}}\left(\mathrm{real}(S_1\left(i\right)*\mathrm{conj}\left(S_2\left(i\right)\right))\right)---\left(4\right)$

其中，real( )表示对复数取实部，conj( )表示对复数取共轭。

步骤S408：利用导频子载波的信道响应值，根据公式(5)计算导频子载波的干扰噪声功率P_n。

$P_n=\frac{36}{2\·35}\×\underset{i=1}{\overset{35}{\mathrm{\Σ}}}[(S_1\left(i\right)-S_2\left(i\right)).*{(S_1\left(i\right)-S_2\left(i\right))}^{*}]---\left(5\right)$

步骤S410：根据导频子载波对应的信号功率之和P′_s，以及导频子载波上的干扰噪声功率之和P_n，根据以下公式(6)计算得到导频序列的载波干扰噪声比值CINR。

$\mathrm{CINR}=\frac{P_s^{\′}}{P_n}=\frac{\frac{36}{35}\×\underset{i=1}{\overset{35}{\mathrm{\Σ}}}\left(\mathrm{real}(S_1\left(i\right)*\mathrm{conj}\left(S_2\left(i\right)\right))\right)}{\frac{36}{2\·35}\×\underset{i=1}{\overset{35}{\mathrm{\Σ}}}[\left(S_1\left(i\right)-S_2\left(i\right)\right).*{(S_1\left(i\right)-S_2\left(i\right))}^{*}}$

$=\frac{2\×\underset{i=1}{\overset{35}{\mathrm{\Σ}}}\left(\mathrm{real}(S_1\left(i\right)*\mathrm{conj}\left(S_2\left(i\right)\right))\right)}{\underset{i=1}{\overset{35}{\mathrm{\Σ}}}[(S_1\left(i\right)-S_2\left(i\right)).*{(S_1\left(i\right)-S_2\left(i\right))}^{*}}---\left(6\right)$

通过以上步骤，已经能够得到导频序列的CINR，该实施例中，通过对基于导频序列的载波干扰噪声进行计算，通过处理相邻的导频子载波上收到的导频信号，准确地计算CINR，特别是提高了较低信噪比时CINR的测量准确度。

实施例二

图5为根据本发明第二优选实施例的信噪比处理方法的流程图。如图5所示，根据本发明第二优选实施例的信噪比处理方法主要包括以下步骤(步骤S502-步骤S510)：

步骤S502：对一个符号上的承载导频的m个导频子载波进行分组，将36个导频子载波的前35个导频子载波作为一组，表示为S₁(i)，将第2个导频子载波到第36个导频子载波作为另一组，表示为S₂(i)，其中，i＝1，...，35，根据公式(1)、(2)计算，

S₁(i)＝S(i)＝R(i)，                    (1)

S₂(i)＝S(i+1)＝R(i+1)                  (2)

其中，R(i)是第i个子载波的信道响应值

步骤S504：假定Y(j)是第j个子载波上接收到的导频信号，X(j)为第j个子载波上发送的导频信号，根据公式(3)计算导频子载波的信道响应值，

R(j)＝Y(j)*X(j)，j＝1，...，36                (3)

其中，步骤S502与步骤S504的顺序不做限制，可以先进行步骤S502，再进行步骤S504，也可以先进行步骤S504，再进行步骤S502，两个步骤还可以同时进行。

步骤S506：计算导频子载波对应的信号功率之和P′_s，也就是根据公式(4)计算，为清楚起见，以下将S₁(i)和S₂(i)都用S(i)和S(i+1)表示

$P_s^{\′}=\frac{36}{35}\×\underset{i=1}{\overset{35}{\mathrm{\Σ}}}\left(\mathrm{real}(S\left(i\right)*\mathrm{conj}\left(S(i+1)\right))\right)---\left(4\right)$

其中，real( )表示对复数取实部，conj( )表示对复数取共轭。

步骤S508：利用导频子载波的信道响应值，计算导频子载波的信道响应值对应的信号和干扰噪声的总功率，根据公式(7)计算导频子载波的干扰噪声功率之和P_n。

$P_0=\underset{i=1}{\overset{36}{\mathrm{\Σ}}}[S\left(i\right).*S{\left(i\right)}^{*}]---\left(7\right)$

步骤S510：根据导频子载波对应的信号功率P′_s，以及导频子载波上的信号和干扰噪声总功率P_n，根据以下公式(8)计算得到导频序列的载波干扰噪声比值CINR。

$\mathrm{CINR}=\frac{P_s^{\′}}{P_0-P_n}=\frac{\frac{36}{35}\×\underset{i=1}{\overset{35}{\mathrm{\Σ}}}\left(\mathrm{real}(S\left(i\right)*\mathrm{conj}(S(i+1))\right)}{\underset{i=1}{\overset{36}{\mathrm{\Σ}}}[S\left(i\right).*{S\left(i\right)}^{*}]-\frac{36}{35}\×\underset{i=1}{\overset{35}{\mathrm{\Σ}}}\left(\mathrm{real}(S\left(i\right)*\mathrm{conj}\left(S(i+1)\right)\right)}---\left(8\right)$

通过以上步骤，已经能够得到导频序列的CINR，该实施例中，通过对基于导频序列的载波干扰噪声进行计算，通过处理相邻的导频子载波上收到的导频信号，准确地计算CINR，特别是提高了较低信噪比时CINR的测量准确度。

通过上述实施例，提供了一种CINR的估计方法，可以解决在较低信噪比时难以准确测量CINR，测量精度不高，在频率选择性衰落信道中的效果很差的问题，提高在频率选择性衰落信道中CINR的测量精度，为下行资源分配提供了可靠保障。

系统实施例

根据本发明实施例，还提供了一种CINR估计系统。

图6为根据本发明实施例的一种CINR估计系统的结构框图。如图6所示，根据本发明实施例的一种导频子载波的功率的估计系统包括：分组单元10、第一处理单元20和第二处理单元30。以下进一步结合图5来描述上述各个模块的细节。

分组单元10，用于将一个符号上的承载导频的m个导频子载波的第1个导频子载波至第m-1个导频子载波作为第一组导频子载波，将第2个导频子载波至第m个导频子载波作为第二组导频子载波，其中m为自然数且m≥2；

第一处理单元20，用于根据两组导频子载波的信道响应值计算导频子载波对应的信号功率和干扰噪声功率；

第二处理单元30，用于根据信号功率和干扰噪声功率确定CINR。

第一处理单元20根据以下方式确定导频子载波对应的信号功率P′_s：

$P_s^{\′}=\frac{m}{m-1}\×\underset{i=1}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}\left(\mathrm{real}(S_1\left(i\right)*\mathrm{conj}\left(S_2\left(i\right)\right))\right)$

第一处理单元20还可以根据以下方式确定导频子载波的干扰噪声功率P_n：

$P_n=\frac{m}{2\×(m-1)}\×\underset{i=1}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}[(S_1\left(i\right)-S_2\left(i\right)).*{(S_1\left(i\right)-S_2\left(i\right))}^{*}]$

其中，S₁(i)表示第一组导频子载波中第i个子载波的信道响应值，S₂(i)表示第二组导频子载波中第i个子载波的信道响应值，real( )表示对复数取实部，conj( )表示对复数取共轭。

通过上述实施例，提供了一种CINR估计系统，解决了在较低信噪比值时CINR的测量精度不高，在频率选择性衰落信道中的效果很差的问题，可以达到在频率选择性衰落信道中CINR的测量精度提高，为下行资源分配提供了可靠保障的效果。

综上所述，通过本发明的上述实施例，提供的一种CINR的估计方案，解决了现有的CINR计算不准确，精度不高的问题。有益效果是本发明根据LTE上行链路采用SC-FDMA，上行用户间能在频域相互正交的特征，给出了一种利用导频信道计算CINR测量的新方法，以提高在较低信噪比值时CINR的测量准确度，并且提高在频率选择性衰落信道中CINR测量精度。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种载波干扰噪声比值CINR的估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

将一个符号上的承载导频的m个导频子载波的第1个导频子载波至第m-1个导频子载波作为第一组导频子载波，将所述m个导频子载波的第2个导频子载波至第m个导频子载波作为第二组导频子载波，其中m为自然数且m≥2；

根据每组导频子载波的信道响应值确定导频子载波的信号功率和干扰噪声功率；

根据所述信号功率和所述干扰噪声功率确定所述CINR。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据以下公式确定所述信号功率P′_s：

$P_s^{\′}=\frac{m}{m-1}\×\underset{i=1}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}\left(\mathrm{real}(S_1\left(i\right)*\mathrm{conj}\left(S_2\left(i\right)\right))\right)$

其中，S₁(i)表示第一组导频子载波中第i个子载波的信道响应值，S₂(i)表示第二组导频子载波中第i个子载波的信道响应值，real( )表示对复数取实部，conj( )表示对复数取共轭。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据以下公式确定S₁(i)和S₂(i)：

S₁(i)＝R(i)，i＝1，...，m-1

S₂(i)＝R(i+1)

其中R(i)表示导频子载波中第i个子载波的信道响应值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据以下公式确定所述干扰噪声功率P_n：

$P_n=\frac{m}{2\×(m-1)}\×\underset{i=1}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}[(S_1\left(i\right)-S_2\left(i\right)).*{(S_1\left(i\right)-S_2\left(i\right))}^{*}]$

其中，S₁(i)表示第一组导频子载波中第i个子载波的信道响应值，S₂(i)表示第二组导频子载波中第i个子载波的信道响应值。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，根据以下公式确定所述CINR：

$\mathrm{CINR}=\frac{2\underset{i=1}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}\left(\mathrm{real}(S_1\left(i\right)*\mathrm{conj}\left(S_2\left(i\right)\right))\right)}{\underset{i=1}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}[(S_1\left(i\right)-S_2\left(i\right)).*{(S_1\left(i\right)-S_2\left(i\right))}^{*}]}$

其中，real( )表示对复数取实部，conj( )表示对复数取共轭。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据每组导频子载波的信道响应值确定导频子载波的信号功率和干扰噪声功率包括：根据每组导频子载波的信道响应值确定信号和干扰噪声总功率，并根据所述信号和干扰噪声总功率和所述信号功率确定所述干扰噪声功率。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据以下方式确定所述信号和干扰噪声的总功率P₀：

$P_0=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}[S\left(i\right).*S{\left(i\right)}^{*}]$

其中，S(i)是导频子载波中第i个子载波的信道响应值。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据以下公式确定所述CINR：

$\mathrm{CINR}=\frac{\frac{m}{m-1}\underset{i=1}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}\left(\mathrm{real}(S_1\left(i\right)*\mathrm{conj}\left(S_2\left(i\right)\right))\right)}{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left[(S\left(i\right).*S{\left(i\right)}^{*})\right]-\frac{m}{m-1}\underset{i=1}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}\left(\mathrm{real}(S_1\left(i\right)*\mathrm{conj}\left(S_2\left(i\right)\right))\right)}$

其中，S₁(i)表示第一组导频子载波中第i个子载波的信道响应值，S₂(i)表示第二组导频子载波中第i个子载波的信道响应值，S(i)是导频子载波中第i个子载波的信道响应值，real( )表示对复数取实部，conj( )表示对复数取共轭。

9.一种CINR估计系统，其特征在于，包括以下单元：

分组单元，用于将一个符号上的承载导频的m个导频子载波的第1个导频子载波至第m-1个导频子载波作为第一组导频子载波，将所述m个导频子载波的第2个导频子载波至第m个导频子载波作为第二组导频子载波，其中m为自然数且m≥2；

第一处理单元，用于根据每组导频子载波的信道响应值计算导频子载波对应的信号功率和干扰噪声功率；

第二处理单元，用于根据所述信号功率和所述干扰噪声功率确定所述CINR。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第一处理单元还包括信号功率计算单元，用于根据以下公式确定所述导频子载波对应的信号功率P′_s：

$P_s^{\′}=\frac{m}{m-1}\×\underset{i=1}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}\left(\mathrm{real}(S_1\left(i\right)*\mathrm{conj}\left(S_2\left(i\right)\right))\right)$

其中，S₁(i)表示第一组导频子载波中第i个子载波的信道响应值，S₂(i)表示第二组导频子载波中第i个子载波的信道响应值，real( )表示对复数取实部，conj( )表示表示对复数取共轭。

11.根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于，所述第一处理单元还包括干扰噪声功率计算单元，用于根据以下公式确定所述导频子载波的干扰噪声功率P_n：

$P_n=\frac{m}{2\×(m-1)}\×\underset{i=1}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}[(S_1\left(i\right)-S_2\left(i\right)).*{(S_1\left(i\right)-S_2\left(i\right))}^{*}]$

其中，S₁(i)表示第一组导频子载波中第i个子载波的信道响应值，S₂(i)表示第二组导频子载波中第i个子载波的信道响应值。

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