CN102857449B - 一种并行同频干扰消除方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并行同频干扰消除方法和装置，包括：对所有小区并行进行单小区信道估计；以抽头中功率最大抽头为参考，设定门限，选择有效信号径；将各小区的有效信号径进行信号重构；将输入信号减去各小区信号重构得到的信号作为信道估计输入信号，分别对所有小区进行单小区信道估计；重复执行上述步骤直到满足预设的迭代终止条件；分别将各小区多次信号重构得到的信号累加得到各小区重构信号累加结果；根据各小区重构信号累加结果，分别对各小区进行单小区信道估计。本发明的技术方案能有效的避免将强干扰径作为信号径来恢复而造成的选取错误信号径进行迭代恢复以及由于门限设置不准确而造成的有效信号径丢失或引入更多干扰的问题。

Description

一种并行同频干扰消除方法及装置

技术领域

本发明涉及到移动通信系统信道估计技术，特别涉及到一种并行同频干扰消除方法及装置。

背景技术

信道估计是移动通信技术中的核心技术之一，能否获得详细信道信息，从而在接收端正确地解调出发射信号，是衡量一个无线通信系统性能的重要指标。

目前对于单小区信道估计均有较为成熟并且性能表现较好的算法，而由于频谱资源受限，多数移动通信系统在组网时均会选择同频组网方式，这就不可避免的带来了多个同频小区之间的干扰。而要在同频环境下获得较为理想的解调性能，则需要实施同频多小区信道估计。

目前较为常见的同频多小区信道估计包括并行干扰消除和串行干扰消除。两种技术各有优势和缺点，串行干扰消除消耗的资源更少，并且在各个小区信号功率差距较大时稳定性更好。而并行干扰消除具有处理延时短，不需要将各个小区进行功率排序等优势。

串行干扰消除的基本思想是逐步减去最大用户的干扰。首先根据接收到的各用户信号功率按大小排序，每次检测一个用户，且首先检测出功率最大的用户数据，再从接收信号中减去最强用户重构的最强干扰，然后重建和抵消次强干扰，依此类推下去。由此可知，功率大的信号首先受益。如果初始数据排序判决不可靠将对下一级产生较大的干扰。即首次的排序判决很重要，如果排序判决错误，干扰消除后多址干扰增加，引起后面性能的严重下降，此外，串行干扰消除的性能很大程度上取决于用户接收信号的功率分布，如果用户接收信号的功率分布差别较大，则性能提高就明显。其性能取决于初始数据估计的可靠性。

并行干扰消除的基本思想是将所有同频用户并行的进行有效径选取、干扰恢复和干扰消除，并不断并行迭代使其收敛得到正确的信号。在用户能量近似相等的情况下，并行干扰消除表现较好，并且处理时延比串行干扰消除小。但并行干扰消除对硬件的处理能力要求较高，不过，随着微电子技术的不断发展，芯片集成度的不断提高，很容易满足系统对硬件规模的要求，从这种意义上来讲，并行干扰消除更适合于应用于移动通信系统中。

中国专利申请号为200610072897.4，公开日为2007年10月17日，专利名称为《无线移动通信系统中的并行干扰消除信道估计方法与装置》公开了一种典型的并行同频干扰消除的方法及装置，其技术方案是首先根据接收信号，分别针对每个小区中的活动用户和其相邻小区中的活动用户进行信道估计；利用所得的信道估计值，针对所述小区，在所述接收信号中消除来自于其它邻小区干扰信号，然后，根据相应的消除干扰后的信号，再次分别针对所述小区中的活动用户和其相邻小区中的活动用户进行信道估计；如此迭代多次，每一次消除干扰后的信号都得到了进一步的修正，从而可使信道估计的精度在多次迭代的过程中逐渐提高，最终获得一个较为理想的信道估计性能。

现有技术的上述方案的问题在于

1、以小区为单位进行并行信道估计、信号恢复、干扰消除。当各小区功率差异较大或小区内不同窗之间功率差异较大时，功率较小的小区严重受到功率强的小区的互干扰，所得的干扰径往往要强于本小区的信号径，此时对所有小区分别设定门限选择信号径进行重构恢复，容易将本小区中的强干扰径当作信号径来恢复，从而造成选取错误的信号径进行迭代恢复，使得功率较小的小区信道估计偏差较大，迭代过程中容易出现错误的收敛信号径。

2、在真实的同频干扰环境中，部分功率较小的抽头同样有可能是真实的信号径或多径，尤其是同一小区内不同用户由于独立进行功率控制而使得功率差异较大时，现有技术方案的结构限制了其对功率较小有效径的选取与恢复，门限的选择存在一个矛盾点，即设置较高门限可能遗漏部分信号径，而设置较低门限往往导致更大干扰的引入。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种并行同频干扰消除方法及装置，以解决现有技术存在的由于强功率小区的存在而造成功率较小的小区将本小区中的强干扰径当作信号径来恢复，从而造成选取错误的信号径进行迭代恢复的问题。

本发明的技术方案是：

一种并行同频干扰消除方法，包括：

步骤1、根据接收信号得到信道估计输入信号，分别对所有小区并行进行单小区信道估计；

步骤2、以所有小区抽头中功率最大抽头为参考，设定有效信号径选取门限，选择所有小区中功率大于门限的抽头作为有效信号径；

步骤3、并行将各小区被选中的有效信号径进行信号重构；

步骤4、将输入信号减去各小区信号重构得到的信号作为下一次迭代的信道估计输入信号，分别对所有小区进行单小区信道估计；

步骤5、重复执行步骤2～4直到满足预设的迭代终止条件；

步骤6、对每个小区，将该小区多次信号重构得到的信号累加得到该小区重构信号累加结果；

步骤7、根据各小区重构信号累加结果，分别对各小区进行单小区信道估计得到各小区信道冲激响应。

本发明还公开了一种并行同频干扰消除装置，包括：

信道估计模块，对输入信号进行并行单小区信道估计，输出各小区信道估计结果；

门限设置模块，根据所述信道估计模块的所有小区信道估计结果中最大抽头功率设置有效信号径选取门限；

有效径选取模块，根据门限计算模块所设置的有效信号径选取门限及信道估计模块的所有小区信道估计结果选取有效信号径；

信号重构模块，分别对有效径选取模块所选取的有效信号径进行信号重构；

干扰消除模块，将信道估计输入信号减去所述信号重构模块重构的各小区信号后作为新的输入信号发送到信道估计模块；

重构信号累加模块，将各小区在迭代过程中得到的重构信号分别进行累加，再分别将各小区重构信号累加结果加上最后一次迭代后干扰消除模块的输出信号作为各小区精确接收信号，输出到信道估计模块；

迭代中止控制模块，设置迭代终止条件，判断是否满足迭代终止条件，当满足迭代终止条件时，控制所述装置停止并行同频干扰消除迭代过程、控制所述重构信号累加模块将各小区重构信号累加结果作为输入信号发送到所述信道估计模块。

本发明的技术方案通过在信道估计时根据所有小区抽头中的功率最大抽头对所有小区设置统一的有效信号径门限来选取有效信号径，对选取的有效信号径进行信号重构，每次迭代后将各小区重构的信号减去后再次进行信道估计，在信道估计每次迭代过程中所使用的输入信号都已经减去了功率较强的信号径的影响，因此可以使得功率较小的小区的信号径也能得到恢复，减小了强功率小区对弱功率小区的干扰，避免了现有技术中存在的将强干扰径作为信号径来恢复而造成的选取错误信号径进行迭代恢复的问题。同时，也避免了现有技术中由于门限设置不准确而造成的有效信号径丢失或引入更多干扰的问题。

附图说明

图1是现有技术并行同频干扰消除方法流程图

图2是本发明并行同频干扰消除方法流程图

图3是本发明并行干扰消除装置结构图

具体实施方式

为进一步说明本发明的技术方案，下面给出具体实施例并结合附图详细说明。

具体实施例1

本实施例为本发明并行同频干扰消除方法在TD-SCDMA系统中的一种优选实施方式，具体流程如图2所示，包括：

本实施例的并行同频干扰消除方法可在频域或时域实施，本实施例以时域实施为例；

1、将接收信号作为信道估计输入信号，分别对所有小区并行进行单小区信道估计

本实施例中，将接收信号中的训练序列(简称，Midamble)数据作为信道估计输入信号，分别对各小区进行单小区信道估计，得到各小区的信道冲激响应；其中，第k个小区的信道冲激响应为CIR_k；k为小区编号；

2、以所有小区抽头中功率最大抽头为参考，设定有效信号径选取门限Th，选择所有小区中功率大于Th的抽头作为有效信号径；

本实施例中，Th＝α×Power_max；其中门限设置系数α∈(0，1]，Power_max为功率最大抽头的功率值；

其中，α在每次迭代时可以有不同的取值，α取值规则为，本次迭代的α应当小于或等于上一次迭代的α；例如，首次设定门限时，α＝1/2、第二次设定门限时，α＝2/5、第三次设定门限时，α＝1/3；

将各小区中抽头功率大于Th的抽头作为本次迭代的有效信号径，对应存储于各小区信号径数组Select_sig_k中，如下式所示：

其中，k为小区编号；i为各小区中抽头编号，i＝1～P；P为每个小区的抽头数量；

3、并行将各小区被选中的有效信号径进行信号重构获得各小区的重构信号本实施例中，所述信号重构的具体方法为：

Mid_SR_k＝β×(IFFT(FFT(Select_sig_k).*FFT(Local_m_k)))

其中，Mid_SR_k为第k个小区的时域重构信号；Local_m_k为第k个小区的本地训练序列，IFFT为快速傅立叶逆变换操作，FFT为快速傅立叶变换操作；所述β为重构信号修正系数，β∈(0，1]；

本实施例中，所述β在每次重构时可以有不同的取值，β取值规则为，本次迭代的β应当大于或等于上次迭代的β；例如，首次重构时，β＝0.8、第二次重构时，β＝0.9、第三次重构时，β＝1，第4次重构时，β＝1；

4、将输入信号减去各小区信号重构得到的信号作为下一次迭代的信道估计输入信号，

5、判断是否满足迭代终止条件，如果满足执行步骤7，否则执行步骤6本实施例中，所述迭代终止条件为迭代次数达到预设的最大迭代次数；

6、分别对所有小区进行单小区信道估计；返回执行步骤2；

7、对每个小区，将该小区多次信号重构得到的重构信号累加得到该小区重构信号累加结果；

第k个小区的重构信号累加结果 $\mathrm{Mid}\_\mathrm{SR}\_{\mathrm{Sum}}_k=\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Mid}\_{\mathrm{SR}}_{(k,l)};$ 其中，k为小区编号；l为迭代次数序号；L为本次并行同频干扰消除迭代总次数；

8、根据各小区的Mid_SR_Sum_k，分别对各小区进行单小区信道估计得到各小区信道冲激响应。

本实施例中，将各小区的Mid_SR_Sum_k作为各小区信道估计输入信号，分别对各小区进行单小区信道估计得到各小区信道冲激响应结果Hn_k：

${\mathrm{Hn}}_k=\mathrm{IFFT}\left(\frac{\mathrm{FFT}(\mathrm{Mid}\_\mathrm{SR}\_{\mathrm{sum}}_k)}{\mathrm{FFT}(\mathrm{Local}\_m_k)}\right)$

具体实施例2

本实施例为本发明并行同频干扰消除方法的又一种优选实施方式，具体流程如图2所示，包括：

本实施例的并行同频干扰消除方法可在频域或时域实施，本实施例以频域实施为例；

步骤1～2与具体实施例1步骤1～2相同；

3、并行将各小区被选中的有效信号径进行信号重构获得各小区的重构信号

本实施例中，所述信号重构的具体方法为：

Fre_Mid_SR_k＝β×FFT(Select_sig_k)×FFT(Local_m_k)

其中，Fre_Mid_SR_k为第k个小区的频域重构信号；所述β为重构信号修正系数，β∈(0，1]；

本实施例中，所述β在每次重构时可以有不同的取值，β取值规则为，本次迭代的β应当大于或等于上次迭代的β；例如，首次重构时，β＝0.8、第二次重构时，β＝0.9、第三次重构时，β＝1，第4次重构时，β＝1；

步骤4与具体实施例1步骤4相同；

5、判断是否满足迭代终止条件，如果满足执行步骤7，否则执行步骤6

本实施例中，所述迭代终止条件为：Ratio＜Th_end；

其中，Ratio为本次迭代选中的有效信号径抽头平均功率与未选中的抽头的平均功率的比值；Th_end为预设的功率比门限，Th_end∈[1，4]；

6、分别对所有小区进行单小区信道估计；返回执行步骤2；

7、对每个小区，将该小区多次信号重构得到的重构信号累加得到该小区重构信号累加结果；

第k个小区的重构信号累加结果 $\mathrm{Fre}\_\mathrm{Mid}\_\mathrm{SR}\_{\mathrm{Sum}}_k=\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Fre}\_\mathrm{Mid}\_{\mathrm{SR}}_{(k,l)};$ 其中，k为小区编号；l为迭代次数序号；L为本次并行同频干扰消除迭代总次数；

8、根据各小区的Fre_Mid_SR_Sum_k，分别对各小区进行单小区信道估计得到各小区信道冲激响应。

本实施例中，将各小区的Fre_Mid_ST_Sum_k加上最后一次迭代中步骤4所得到的信道估计输入信号Fre_Rec_m作为各小区信道估计输入信号，分别对各小区进行单小区信道估计得到各小区信道冲激响应结果Hn_k：

${\mathrm{Hn}}_k=\mathrm{IFFT}\left(\frac{\mathrm{FFT}(\mathrm{Mid}\_\mathrm{SR}\_{\mathrm{sum}}_k+\mathrm{Fre}\_\mathrm{Rec}\_m)}{\mathrm{FFT}(\mathrm{Local}\_m_k)}\right)$

具体实施例3

本实施例为本发明并行同频干扰消除方法的又一种优选实施方式，具体结构如图3所示，包括：

信道估计模块，对输入信号进行并行单小区信道估计，输出各小区信道估计结果；

门限设置模块，根据所述信道估计模块的所有小区信道估计结果中最大抽头功率设置有效信号径选取门限；

有效径选取模块，根据门限计算模块所设置的有效信号径选取门限及信道估计模块的所有小区信道估计结果选取有效信号径；

信号重构模块，分别对有效径选取模块所选取的有效信号径进行信号重构；

干扰消除模块，将信道估计输入信号减去所述信号重构模块重构的各小区信号后作为新的输入信号发送到信道估计模块；

重构信号累加模块，将各小区在迭代过程中得到的重构信号分别进行累加，再分别将各小区重构信号累加结果加上最后一次迭代后干扰消除模块的输出信号作为各小区精确接收信号，输出到信道估计模块；

迭代终止控制模块，设置迭代终止条件，判断是否满足迭代终止条件，当满足迭代终止条件时，控制所述装置停止并行同频干扰消除迭代过程、控制所述重构信号累加模块将各小区接收信号作为输入信号发送到所述信道估计模块。

本实施例中，所述迭代终止控制模块进一步包括：

迭代终止条件设置单元，设定迭代终止条件；所述迭代终止条件为，Ratio＜Th_end；

其中，Ratio为本次迭代选中的有效信号径抽头平均功率与未选中的抽头的平均功率的比值；Th_end为预设的功率比门限，Th_end∈[1，4]；

判断单元，判断是否满足迭代终止条件，当满足时，发送控制信号给重构信号累加模块；

所述门限设置模块进一步包括：

迭代次数计数单元，记录当前迭代次数；

有效信号径门限设置单元，根据迭代次数计数单元记录的当前迭代次数，设置门限设置系数α，根据α和本次信道估计的最大抽头功率Power_max设置有效信号径门限Th；Th＝α×Power_max；其中门限设置系数α∈(0，1]。

本领域的一般技术人员显然应该清楚并且理解，本发明方法所举的以上实施例仅用于说明本发明方法，而并不用于限制本发明方法。在不背离本发明方法的精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明方法做出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形均属于本发明方法的权利要求保护范围。

Claims (14)

1.一种并行同频干扰消除方法，其特征在于，包括：

步骤1、根据接收信号得到信道估计输入信号，分别对所有小区并行进行单小区信道估计；

步骤2、以所有小区抽头中功率最大抽头为参考，设定有效信号径选取门限Th，选择所有小区中功率大于门限的抽头作为有效信号径；

步骤3、并行将各小区被选中的有效信号径进行信号重构；

步骤4、将输入信号减去各小区信号重构得到的信号作为下一次迭代的信道估计输入信号，分别对所有小区进行单小区信道估计；

步骤5、重复执行步骤2～4直到满足预设的迭代终止条件；

步骤6、对每个小区，将该小区多次信号重构得到的信号累加得到该小区重构信号累加结果；

步骤7、根据各小区重构信号累加结果，分别对各小区进行单小区信道估计得到各小区信道冲激响应。

2.根据权利要求1所述的一种并行同频干扰消除方法，其特征在于，所述设定有效信号径选取门限包括：

Th＝α×Power_max；门限设置系数α∈(0,1]，Power_max为功率最大抽头的功率值。

3.根据权利要求2所述的一种并行同频干扰消除方法，其特征在于，所述门限设置系数的设置应满足本次迭代的门限设置系数小于或等于上一次迭代时的门限设置系数。

4.根据权利要求1所述的一种并行同频干扰消除方法，其特征在于，所述步骤7包括：

分别将各小区重构信号累加结果与最后一次迭代时所述步骤4得到的信道估计输入信号相加得到各小区精确接收信号；

利用各小区精确接收信号分别对各小区实施单小区信道估计，得到各小区信道冲激响应。

5.根据权利要求1所述一种并行同频干扰消除方法，其特征在于，所述迭代终止条件为：

Ratio<Th_end；其中，Ratio为本次迭代选中的有效信号径抽头平均功率与未选中的抽头的平均功率的比值；Th_end为预设的功率比门限，Th_end∈[1,4]。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的一种并行同频干扰消除方法，其特征在于，所述并行同频干扰消除在时域实施。

7.根据权利要求6所述的一种并行同频干扰消除方法，其特征在于，所述步骤3包括：

Mid_SR_k＝β×(IFFT(FFT(Select_sig_k).*FFT(Local_m_k)))

其中，Mid_SR_k为第k个小区的时域重构信号；Local_m_k为第k个小区的本地训练序列；Select_sig_k为第k个小区信号径数组；CIR_k为第k个小区信道冲激响应；i为第k个小区的抽头编号；IFFT为快速傅立叶逆变换操作，FFT为快速傅立叶变换操作；所述β为重构信号修正系数，β∈(0,1]；k为小区编号。

8.根据权利要求7所述的一种并行同频干扰消除方法，其特征在于，所述重构信号修正系数的设置应当满足，本次迭代的重构信号修正系数大于或等于上一次迭代时的重构信号修正系数。

9.根据权利要求1～5中任一项所述的一种并行同频干扰消除方法，其特征在于，所述并行同频干扰消除在频域实施。

10.根据权利要求9所述的一种并行同频干扰消除方法，其特征在于，所述步骤3包括：

Fre_Mid_SR_k＝β×FFT(Select_sig_k)×FFT(Local_m_k)

其中，Fre_Mid_SR_k为第k个小区的频域重构信号；Local_m_k为第k个小区的本地训练序列；Select_sig_k为第k个小区信号径数组；CIR_k为第k个小区信道冲激响应；i为第k个小区的抽头编号；FFT为快速傅立叶变换操作；所述β为重构信号修正系数，β∈(0,1]；k为小区编号。

11.根据权利要求10所述的一种并行同频干扰消除方法，其特征在于，所述重构信号修正系数的设置应当满足，本次迭代的重构信号修正系数大于或等于上一次迭代时的重构信号修正系数。

12.一种并行同频干扰消除装置，其特征在于，包括：

信道估计模块，对输入信号进行并行单小区信道估计，输出各小区信道估计结果；

门限设置模块，根据所述信道估计模块的所有小区信道估计结果中最大抽头功率设置有效信号径选取门限；

有效径选取模块，根据门限计算模块所设置的有效信号径选取门限及信道估计模块的所有小区信道估计结果选取有效信号径；

信号重构模块，分别对有效径选取模块所选取的有效信号径进行信号重构；

干扰消除模块，将信道估计输入信号减去所述信号重构模块重构的各小区信号后作为新的输入信号发送到信道估计模块；

重构信号累加模块，将各小区在迭代过程中得到的重构信号分别进行累加，再分别将各小区重构信号累加结果加上最后一次迭代后干扰消除模块的输出信号作为各小区精确接收信号，输出到信道估计模块；

迭代终止控制模块，设置迭代终止条件，判断是否满足迭代终止条件，当满足迭代终止条件时，控制所述装置停止并行同频干扰消除迭代过程、控制所述重构信号累加模块将各小区重构信号累加结果作为输入信号发送到所述信道估计模块。

13.根据权利要求12所述的一种并行同频干扰消除装置，其特征在于，所述迭代终止控制模块包括：

迭代终止条件设置单元，设定迭代终止条件；所述迭代终止条件为,Ratio<Th_end；其中，Ratio为本次迭代选中的有效信号径抽头平均功率与未选中的抽头的平均功率的比值；Th_end为预设的功率比门限，Th_end∈[1,4]；

判断单元，判断是否满足迭代终止条件，当满足时，发送控制信号给重构信号累加模块。

14.据权利要求12所述的一种并行同频干扰消除装置，其特征在于，所述门限设置模块包括：

迭代次数计数单元，记录当前迭代次数；

有效信号径门限设置单元，根据迭代次数计数单元记录的当前迭代次数，设置门限设置系数α，根据α和本次信道估计的最大抽头功率Power_max设置有效信号径门限Th；Th＝α×Power_max；其中门限设置系数α∈(0,1]；

其中，所述门限设置系数的设置应满足本次迭代的门限设置系数小于或等于上一次迭代时的门限设置系数。