CN102857461B - 一种噪声功率估计方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及移动通信系统领域，特别提供一种噪声功率估计方法，利用接收目标物理信道并解析、重构出的类参考信号信息，确定噪声功率粗略估计值；结合噪声功率粗略估计值与包括参考信号接收功率、类参考信号功率或确定的资源分配信息在内的辅助信息，搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元；利用空闲资源单元功率确定噪声功率精细估计值；本发明还提供一种噪声功率估计装置，包括类参考信号生成器、噪声功率粗略估计器、空闲资源单元搜索器和噪声功率精细估计器；本发明能够在信号质量处于终端接收机灵敏度处及复杂信道环境中，实现准确的噪声功率估计。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信系统领域，特别涉及一种噪声功率估计方法和装置，采用本发明能够在复杂信道环境中快速、准确地实现长期演进系统中噪声功率估计的目的。
背景技术
移动通信系统中，噪声功率估计对接收端信号处理起着极为重要的作用。目前已知的对噪声估计存在严重依赖的基带信号处理算法包括：信道均衡、Turbo译码、信道估计、数字解调、小区切换等。
针对正交频分复用(简称，OFDM)系统的噪声估计，业界重点包含时域估计与频域估计两类。时域估计方案的代表，如中国专利201010190896.6所载的技术方案，将基于参考信号计算得到的频域信道响应转换至时域，将预先设定的有效信道窗口以外的抽头视为噪声抽头，统计所述抽头的平均功率作为噪声功率估计。该方案的弊端在于，首先，当实际信道存在最小时间分辨率以下的信道响应时(在实际应用中接近100％的发生概率)，其时域信道响应将存在显著的功率泄漏，导致预先设定的信道窗口以外仍然可能存在较强的信道抽头贡献，噪声功率估计的立论基础失效，估值会大于真实值；其次，随着信号质量的降低，接收定时同步精度随之下降，本方案基于预设的有效信道窗口极可能由于同步偏差而造成错误统计；最后，本方案需要将常规OFDM系统的频域信道响应经离散快速付氏变换(简称，IFFT)转换到时域，引入了额外的处理负担，不利于接收机功耗控制。
鉴于时域估计方案的上述弊端，业界又提出了频域估计方案。频率估计方案的代表，如中国专利200910088753.1所载技术方案，基于参考信号获取频域信道响应，基于预设置或实时获取的信道相干时间与相干带宽，将相干时间与相干带宽范围组成的相干块内的信道估计结果实施加权平均，估计出参考信号接收功率(简称，RSRP)，将参考信号的总功率减去该RSRP，即获得噪声功率估计。该方案核心弊端在于，首先，无论是预设置还是实时获取的信道相干时间与相干带宽，其存在错误估计风险，预设置不能满足复杂多变的无线传输信道特征，实时获取在信号质量不佳时并不可靠，一旦相干块选择有误，基于相干块的噪声功率估计精度无法获得保证；其次，接收机不可避免的存在定时与频率误差，所述误差将干扰相干块内的RSRP测量偏小，从而导致噪声功率估计偏大；最后，本方案依赖的参考信号在一个相干块内的数量较为有限，以第三代合作组织(简称，3GPP)长期演进(简称，LTE)系统为例，一个典型相干块--物理资源块(简称，PRB，对应时域上经历0.5ms，频域上经历180kHz)中的参考信号数量通常仅为4个，如此有限的样本并不足以支撑噪声功率的准确估计。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种噪声功率估计方法及装置，能够在信号质量处于接收机灵敏度处及复杂信道环境中，快速、准确地实现噪声功率估计。
本发明的一种噪声功率估计方法，接收目标物理信道并解析、重构出的类参考信号信息，利用类参考信号信息确定噪声功率粗略估计值；结合噪声功率粗略估计值与包括参考信号接收功率、类参考信号功率或确定的资源分配信息在内的辅助信息，搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元；利用空闲资源单元功率确定噪声功率精细估计值。本发明首先充分利用参考信号以外的可用信息，实现噪声功率的粗略估计，克服因参考信号样本不足导致的噪声功率精度有限的弊端；其次，本发明结合噪声功率粗略估值与参考信号等辅助信息，搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元；最后，利用空闲资源单元功率确定噪声功率精细估计值。
本发明的一种噪声功率估计装置，包括：
类参考信号生成器，接收目标物理信道并解析、重构出类参考信号信息；
噪声功率粗略估计器，与所述类参考信号生成器相连，基于类参考信号或基于类参考信号和/或参考信号实施噪声粗略估计；
空闲资源单元搜索器，与所述噪声功率粗略估计器、类参考信号生成器相连，结合所述噪声功率粗略估计器提供的噪声功率粗略估值与参考信号和/或所述类参考信号生成器提供的类参考信号功率和/或确定分配的资源单元，搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元；
噪声功率精细估计器，与所述空闲子载波搜索器相连，用于统计所述空闲子载波搜索获得的空闲资源单元的功率，实现噪声功率精细估计值。
本发明利用重构的物理信道信息，扩充有效样本数量，实现噪声功率粗略估计的精度提升；并结合噪声功率粗略估值与参考信号等辅助信息，搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元；利用OFDM系统的子载波正交性，空闲资源单元客观体现噪声功率强度的理论特征，基于空闲资源单元功率确定噪声功率精细估计值，本发明能够在信号质量处于接收机灵敏度处及复杂信道环境中，实现准确的噪声功率估计。
附图说明
图1为本发明噪声功率估计方法优选实施方式流程图；
图2为本发明噪声功率估计装置优选实施方式结构图；
图3为现有技术3GPP LTE FDD系统常规循环前缀长度时的下行小区指定参考信号映射示意图；
图4本发明噪声功率估计方法较佳实施例1实际RB分配状态；
图5为本发明噪声功率估计方法较佳实施例1识别RB分配状态；
图6为本发明噪声功率估计方法较佳实施例1与现有技术仿真对比图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明噪声估计方法及装置作进一步说明，应当清楚的是，所举实施例或实施方式只是本发明的优选实施方式而已，并不成为对本发明的限制。
本发明噪声估计方法是通过以下方式来实现的：
A.噪声功率粗略估计，进一步包括：
A1：判断接收机当前是否存在有效的历史噪声功率估值记录？是，则将历史噪声功率估值作为噪声功率粗略估值，跳转步骤B；否，则继续执行
可选的，所述噪声功率估值历史记录有效定义为：所述历史记录距离当前时刻不超过预设时间T；T取值范围5～120s；
可选的，所述噪声功率估值历史记录有效定义为：所述历史记录距离当前时刻不超过预设时间T且所述历史记录的噪声功率估值使用期间未发生超过N1的连续误块；
可选的，所述噪声功率估值历史记录有效定义为：所述历史记录距离当前时刻不超过预设时间T且所述历史记录的噪声功率估值使用期间未发生超过N2的连续重传误块；
T取值范围5～120s；N1取值范围5～10；N2取值范围3～5；
A2：接收机接收目标物理信道并解析、重构出类参考信号信息
优选的，所述类参考信号，包括携带循环冗余校验的目标物理信道对应的资源单元(简称，RE)；
优选的，所述重构意为接收方针对目标物理信道实施信道均衡、数字解调、解速率匹配、信道译码、循环冗余校验(简称，CRC)等完整接收流程，当循环冗余校验正确时，成功获取该物理信道映射的传输信道比特信息，并将该传输信道比特依据配置信息依次经附加CRC、信道编码、速率匹配、加扰、调制、层映射、预编码、资源单元映射等步骤实现类参考信号的获取；
可选的，所述类参考信号，包括目标物理信道对应的资源单元；
可选的，所述重构意为接收方针对目标物理信道实施信道均衡、数字解调，并基于数字解调的硬判决结果恢复类参考信号；
可选的，所述类参考信号，包括同步信号对应的资源单元；
本步骤中，目标物理信道频域数据解析所需要使用的噪声估计值，沿用最近历史记录的噪声估值；
A3：基于类参考信号或者基于类参考信号和参考信号实施噪声粗略估计；
可选的，本步骤使用的噪声粗略估计方案，基于类参考信号，使用最小二乘(简称，LS)或线性最小均方误差(简称，LMMSE)或极大似然(简称，ML)信道估计方法，获取频域信道估计，将频域信道响应转换至时域，将包含最强功率抽头的预设范围以外的信道响应抽头功率的平均值作为噪声功率粗略估计值；
可选的，本步骤使用的噪声粗略估计方案，基于类参考信号，使用LS或LMMSE或ML信道估计方法，获取频域信道估计，基于预设置的信道相干时间与信道相干带宽，将相干时间与相干带宽范围组成的相干块内的信道估计结果实施线性平均，估计出参考信号接收功率(简称，RSRP)，将参考信号的总功率减去该RSRP，即获得噪声功率粗略估计值；
可选的，本步骤使用的噪声粗略估计方案，基于类参考信号和参考信号，使用最小二乘(简称，LS)或线性最小均方误差(简称，LMMSE)或极大似然(简称，ML)信道估计方法，获取频域信道估计，将频域信道响应转换至时域，将包含最强功率抽头的预设范围以外的信道响应抽头功率的平均值作为噪声功率粗略估计值；
可选的，本步骤使用的噪声粗略估计方案，基于类参考信号和参考信号，使用LS或LMMSE或ML信道估计方法，获取频域信道估计，基于预设置的信道相干时间与信道相干带宽，将相干时间与相干带宽范围组成的相干块内的信道估计结果实施线性平均，估计出参考信号接收功率(简称，RSRP)，将参考信号的总功率减去该RSRP，即获得噪声功率粗略估计值；
优选的，在类参考信号和参考信号合并使用前，需要将类参考信号和参考信号间的发射功率差pwrOffset进行均衡，即在实施信道估计前，需要将本地重构的类参考信号RE功率减去pwrOffset；pwrOffset定义为发送方参考信号的资源单元功率减去类参考信号资源单元功率；
可选的，所述pwrOffset的获取方式为：依据相应信令通知确定pwrOffset；
可选的，所述pwrOffset的获取方式为：将参考信号的资源单元平均功率减去类参考信号资源单元平均功率，计算出pwrOffset；
优选的，所述pwrOffset的获取方式为：将参考信号的资源单元平均功率减去类参考信号资源单元平均功率，计算的pwrOffset与对应历史pwrOffset实施一阶线性滤波后获得；
所述一阶线性滤波器如下：
pwrOffset′＝pwrOffset0*α+pwrOffset1*(1-α)，0＜α＜1
其中，pwrOffset0为对应历史pwrOffset；pwrOffset1为最新计算的pwrOffset；pwrOffset′为滤波输出；
B.结合噪声功率粗略估值与参考信号和/或类参考信号功率和/或确定分配的资源单元，搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元；
可选的，空闲资源单元的搜索方法为：搜索传输带宽内资源单元功率不高于噪声功率粗略估计值预设门限th1的资源单元，将其识别为空闲资源单元；
可选的，空闲资源单元的搜索方法为：搜索传输带宽内资源单元功率满足不高于噪声功率粗略估计值预设门限th1或低于RSRP预设门限th2的资源单元，将其识别为空闲资源单元；
可选的，空闲资源单元的搜索方法为：搜索传输带宽内资源单元功率满足不高于噪声功率粗略估计值预设门限th1或低于RSRP预设门限th2或低于类参考信号功率预设门限th3的资源单元，将其识别为空闲资源单元；
优选的，空闲资源单元的搜索方法为：以OFDM系统资源分配集合为单位，计算非参考信号与非预留RE位置的资源单元平均功率，资源单元平均功率不高于噪声功率粗略估计值预设门限th1，则将该资源分配集合内所有非参考信号与非预留RE位置的资源单元识别为空闲资源单元；
优选的，空闲资源单元的搜索方法为：以OFDM系统资源分配集合为单位，计算非参考信号与非预留RE位置的资源单元平均功率，资源单元平均功率满足不高于噪声功率粗略估计值预设门限th1或低于RSRP预设门限th2，则将该资源分配集合内所有非参考信号与非预留RE位置的资源单元识别为空闲资源单元；
优选的，空闲资源单元的搜索方法为：以OFDM系统资源分配集合为单位，计算非参考信号与非预留RE位置的资源单元平均功率，资源单元平均功率满足低于噪声功率粗略估计值预设门限th1或低于RSRP预设门限th2或低于类参考信号功率预设门限th3，则将该资源分配集合内所有非参考信号与非预留RE位置的资源单元识别为空闲资源单元；
优选的，空闲资源单元的搜索方法为：以OFDM系统资源分配集合为单位，计算非参考信号与非预留RE位置的资源单元平均功率，资源单元平均功率满足低于噪声功率粗略估计值预设门限th1或低于RSRP预设门限th2或低于确定分配的资源单元平均功率预设门限th3，则将该资源分配集合内所有非参考信号与非预留RE位置的资源单元识别为空闲资源单元；
优选的，空闲资源单元的搜索方法为：以OFDM系统资源分配集合为单位，计算非参考信号与非预留RE位置的资源单元平均功率，资源单元平均功率满足低于噪声功率粗略估计值预设门限th1或低于确定分配的资源单元平均功率预设门限th3，则将该资源分配集合内所有非参考信号与非预留RE位置的资源单元识别为空闲资源单元；
优选的，包括接收方确定分配的资源单元不视为空闲资源单元；
本步骤中，预设门限th1取值范围-3～3dB，th2取值范围6～15dB，th3取值范围10～20dB。
C.利用空闲资源单元功率确定噪声功率精细估计值，并以该估值更新历史记录。
可选的，所述噪声功率精细估计值方法为：将各空闲资源单元的自动增益控制(简称，AGC)增益消除，在线性域对各空闲资源单元的功率实施线性平均，转换到log域获得噪声功率精细估计值；
可选的，所述噪声功率精细估计值方法为：将各相同AGC增益档位下获取的空闲资源单元功率在log域实施线性平均，消除掉AGC增益影响后，再总体实施线性平均获得噪声功率精细估计值；
下面分别以较佳实施例进一步说明本发明：
较佳实施例1：
本发明应用于3GPP LTE频分双工(简称，FDD)系统的终端接收机，小区传输带宽配置为20MHz。
3GPP LTE FDD系统无线帧长10ms，被划分为10个子帧，每个子帧包含奇数编号时隙与偶数编号时隙各一。系统的最小资源配置单位为资源单元(Resource Element，简称，RE)，RE由时间轴上的时隙OFDM符号编号l及子载波编号k共同确定；特定物理信道向RE映射以资源块(Resource Block，简称，RB)为单位，即所谓的资源分配集合为RB。RB的时域跨度为0.5ms，频域跨度为180kHz(对应15kHz子载波间隔时
个子载波，7.5kHz子载波间隔时的
个子载波)。
特定RE所在的RB编号nPRB的确定方法如下式所示：
本实施例涉及的3GPP LTE FDD系统的常规循环前缀长度时的下行小区指定参考信号映射，如图3所示，图中，各天线口展示的是时间上经历1ms子帧，频域上经历180kHz的物理资源，各小方格分别对应一个资源单元，标注有R0/R1/R2/R3的RE位置即对应小区指定参考信号，黑色方格为预留资源单元。可知，下行时隙中，单个RB内的单天线口可用的参考信号数量不超过4个。
传输带宽配置(Transmission Bandwidth Configuration)提供了小区可用的总的配置带宽，依据用户通信需求，网络端将局部的资源块激活(Active ResourceBlocks)用于业务承载，而剩余未承载数据业务的资源块定义为空闲资源块。空闲资源块中所有非参考信号与非预留RE的位置定义为空闲资源单元。针对接收方而言，对激活资源块的先验信息不能确保完整。如接收方为终端的情况，原则上终端仅具备分配给其指定资源的先验信息，同时在实施授权盲监控时，甚至没有任何资源分配先验信息；如接收方为网络端的情况，对于所服务终端随时可能发起的随机接入请求也是没有任何先验信息可用。
3GPP LTE FDD系统的帧结构、时隙资源配置、参考信号、传输带宽配置与激活资源块、空闲资源块为现有技术，在此不详述，参见3GPP TS 36.211。
A，噪声功率粗略估计；
步骤A进一步包括：
A1.判断接收机当前是否存在有效的历史噪声功率估值记录？是，则将历史噪声功率估值作为噪声功率粗略估值，跳转步骤B；否，则继续执行
本实施例中，接收机没有历史噪声功率估值记录，继续执行；
A2.接收机接收目标物理信道并解析、重构出类参考信号信息
本实施例中，所述类参考信号，包括携带循环冗余校验的物理下行共享信道(简称，PDSCH)对应的资源单元；
所述重构意为接收方针对目标物理信道实施信道均衡、数字解调、信道译码、循环冗余校验等完整接收流程，当循环冗余校验正确时，成功获取该物理信道映射的传输信道比特信息，并将该传输信道比特依据配置信息依次经加扰、调制、层映射、预编码、资源单元映射等步骤实现类参考信号的获取；
所述针对目标物理信道实施信道均衡、数字解调、信道译码、循环冗余校验等完整接收流程，系公知技术，在此不再赘述。
依据3GPP TS 36.211，PDSCH信道的生成流程为；传输信道比特信息作为原始码字，依次经传输块附加CRC、码块分割与码块附件CRC、速率匹配、码块级联、加扰、调制、层映射、预编码、资源单元映射等步骤实现类参考信号的获取，由于基于标准的详细规定，在此也不再赘述。
A3.基于类参考信号或者基于类参考信号和参考信号实施噪声粗略估计；
本实施例中，本步骤使用的噪声粗略估计方案，基于类参考信号，使用最小二乘(简称，LS)信道估计方法，获取频域信道估计，将频域信道响应转换至时域，将包含最强功率抽头的预设范围以外的信道响应抽头功率的平均值作为噪声功率粗略估计值；
本实施例使用的LS信道估计方法，如下式：
其中，Y为特定类参考信号RE位置的接收频域信息，X为重构出的特定类参考信号RE位置的标准频域信息，
为特定类参考信号RE位置的频域信道响应估计，(·)*意为复共轭操作；
与现有技术相比，本实施例使用类参考信号代替常规的参考信号实施频域信道估计，由于类参考信号来自于业务信道，具备分配集中、样本量充实的特点，为频域信道估计提供了更为充分的信息便于提取噪声功率信息。本实施例中，重构的PDSCH分配为100个物理资源块，以OFDM符号2为例，是包含参考信号的OFDM符号的用于信道响应估计的样本量的6倍。
将基于类参考信号获取的频域信道响应存在的空缺位置如图3所示，类参考信道获取的频域信道响应在参考信号与预留资源单元位置是空缺的，实施插值完成补充，最终获得完整的频域信道响应。本实施例中，所述插值操作使用一阶线性插值，即空缺位置的频响由其相邻RE的均值获取。
将获得的频域信道响应经IFFT变换至时域，搜索最强功率抽头位置，将所述抽头位置前后各预定时间以外的抽头平均功率作为噪声功率粗略估计值。本实施例中，预定时间频域信道响应所处OFDM符号循环前缀的1/2。
B，结合噪声功率粗略估值与参考信号和/或类参考信号功率和/或确定分配的目标资源单元，搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元
本实施例中，空闲资源单元的搜索方法为：以OFDM系统资源分配集合为单位，计算非参考信号与非预留RE位置的资源单元平均功率，资源单元平均功率满足低于噪声功率粗略估计值预设门限th1或低于RSRP预设门限th2或低于确定分配的资源单元平均功率预设门限th3，则将该资源分配集合内所有非参考信号与非预留RE位置的资源单元识别为空闲资源单元；
本实施例中，th1取值-2dB，th2取值5dB，th3取值10dB；
如前所述，LTE FDD系统的资源分配集合为资源块，本实施例中考虑的是目标PDSCH物理信道所在下行子帧中的偶数编号时隙的RB。
本实施例的空闲资源单元识别示意如图4、图5所示；本实施例中，噪声真实配置为-98dBm；图4和图5横轴为资源块数(Resource Block)，图4纵轴为资源块激活指示，“1”表示资源块激活，“0”表示未激活，图5纵轴为各RB对应的非参考信号与非预留RE位置的资源单元的真实(即消除AGC增益影响后)平均功率
本实施例中，实际的RB分配状态如图4所示，纵坐标取值为1的为激活RB。图5中，示出的是不同RB计算的非参考信号与非预留RE位置的资源单元的真实(即消除AGC增益影响后)平均功率；“sigmaRude-th1”意为基于噪声功率粗略估计值及预设门限th1共同决定的判决限；“RSRP-th2”意为基于RSRP及预设门限th2共同决定的判决限；“meanPwr-th3”意为基于确定分配的资源单元平均功率及预设门限th3共同决定的判决限；平均功率低于上述任一判决限的RB均将被判决为空闲资源块。
最终将上述判决出的空闲资源块中所有非参考信号与非预留RE位置的资源单元识别为空闲资源单元。
C.利用空闲资源单元功率确定噪声功率精细估计值，并以该估值更新历史记录
本实施例中，所述噪声功率精细估计值方法为：将各空闲资源单元的自动增益控制(简称，AGC)增益消除，在线性域对各空闲资源单元的功率实施线性平均，转换到对数域(log域)获得噪声功率精细估计值；
本发明充分利用OFDM系统子载波间的正交性，在空闲资源单元位置客观体现带内噪声功率强度的特征，通过有效手段搜索与识别空闲资源单元，并基于空闲资源单元功率确定噪声功率精细估计值。
本实施例中，获取的最终噪声精细估计值为-97.93dB(如图4中“sigmaPreciseEstimation”)，与真实值-98dB相比，具备显著优于噪声功率粗略估值-90.6dBm的性能表现。
较佳实施例2：
本发明应用于3GPP LTE时分双工(简称，TDD)系统的网络侧
3GPP LTE TDD系统无线帧长10ms，分为2个半帧，每个半帧包含5个子帧，其中4个常规子帧同LTE FDD包含奇数编号时隙与偶数编号时隙各一，1个特殊子帧包含下行导频时隙(简称，DwPTS)、主保护间隔(简称，GP)，上行导频时隙(简称，UpPTS)三个特殊域。
LTE TDD系统的常规时隙上行资源网格网格特征基本与LTE FDD下行网格类似，也是RE为最小资源配置单位，RB为资源分配集合，RB的时域跨度为0.5ms，频域跨度为180kHz，但
只能取值12个子载波，子载波间隔15kHz。特定RE对应的RB编号nPRB的确定方法如下式所示：
对于参考信号的映射方法，3GPP TS 36.211中有详细描述，由于不同的映射方法并不根本影响本发明的有益效果，因此不再赘述。
3GPP LTE TDD系统的帧结构、时隙资源配置、参考信号、传输带宽配置与激活资源块、空闲资源块为现有技术，不再详述，参见3GPP TS 36.211。
A，噪声粗略估计
本步骤进一步包括：
A1.判断接收机当前是否存在有效的历史噪声功率估值记录？是，则将历史噪声功率估值作为噪声功率粗略估值，跳转步骤B；否，则继续执行
所述噪声功率估值历史记录有效定义为：所述历史记录距离当前时刻不超过预设时间T；T取值范围120s；
依据网络侧的固定位置特征，环境噪声的变化频率是相对较低的，因此其历史噪声功率估值的有效期的通常可设置较长；
本实施例中，网络侧具备有效的历史噪声功率估值记录，因此将其作为噪声功率粗略估值，跳转步骤B；
B.结合噪声功率粗略估值与参考信号和/或类参考信号功率和/或确定分配的资源单元，搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元
本实施例中，空闲子载波的搜索方法为：搜索传输带宽内资源单元功率不高于噪声功率粗略估计值预设门限th1的资源单元，将其识别为空闲资源单元；
本实施例中，不将接收方可确定分配的资源单元视为空闲资源单元；由于终端上行发送的配置均来自于网络侧的资源授权，因此，网络侧除对随机接入等特殊场景没有先验信息外，不将其可确定分配的资源单元视为空闲资源单元。本步骤中，预设门限th1取值范围0dB。
C.利用空闲资源单元功率确定噪声功率精细估计值，并以该估值更新历史记录
本实施例中，所述噪声功率精细估计值方法为：将各相同AGC增益档位下获取的空闲资源单元功率在log域实施线性平均，消除掉AGC增益影响后，再总体实施线性平均获得噪声功率精细估计值；
较佳实施例3：
本发明应用于3GPP LTE频分双工(简称，FDD)系统的终端接收机，小区传输带宽配置1.4MHz。
A，噪声功率粗略估计；
步骤A1同实施例1；
A2.接收机接收目标物理信道并解析、重构出类参考信号信息
本实施例中，所述类参考信号，包括目标物理信道对应的资源单元；所述重构意为接收方针对目标物理信道实施信道均衡、数字解调，并基于数字解调的硬判决结果恢复类参考信号；所述目标物理信道为物理广播信道(简称，PBCH)；
A3.基于类参考信号或者基于类参考信号和参考信号实施噪声粗略估计；
本实施例中，本步骤使用的噪声粗略估计方案，基于类参考信号和参考信号，使用LMMSE信道估计方法，获取频域信道估计，基于预设置的信道相干时间与信道相干带宽，将相干时间与相干带宽范围组成的相干块内的信道估计结果实施线性平均，估计出参考信号接收功率(简称，RSRP)，将参考信号的总功率减去该RSRP，即获得噪声功率粗略估计值；
本实施例中使用的LMMSE信道估计方法，参考文献“J.-J.van de Beek，O.Edfors，M.Sandell，S.K.Wilson，and P.O.Borjesson.“On Channel Estimation inOFDM Systems”，In IEEE 45th Vehicular Technology Conference，volume 2，pages815-819vol.2，25-28 July 1995”所载公知技术方案，在此不再赘述。
与现有技术相比，本实施例使用类参考信号和参考信号合并代替常规的参考信号实施频域信道估计，由于类参考信号来自于业务信道，具备分配集中、样本量充实的特点，为频域信道估计提供了更为充分的信息便于提取噪声功率信息。本实施例中，重构的PBCH分配为6个资源块，以子帧0的偶数编号时隙的OFDM符号0为例，本实施例中使用的用于信道响应估计的样本量是常规技术的6倍。
本实施例中，将类参考和参考信号间的发射功率差pwrOffset进行均衡；
所述pwrOffset的获取方式为：将参考信号的资源单元平均功率减去类参考信号资源单元平均功率，计算的pwrOffset与对应历史pwrOffset实施一阶线性滤波后获得；
所述一阶线性滤波器如下：
pwrOffset′＝pwrOffset0*α+pwrOffset1*(1-α)，0＜α＜1
其中，pwrOffset0为对应历史pwrOffset；pwrOffset1为最新计算的pwrOffset；pwrOffset′为滤波输出；α取值0.5。
本实施例中，使用的相关块为一个资源块，即时间跨度0.5ms，频域跨度180kHz的RE范围。
B.结合噪声功率粗略估值与参考信号和/或类参考信号功率和/或确定分配的资源单元，搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元
本实施例中，空闲资源单元的搜索方法为：搜索传输带宽内资源单元功率满足不高于噪声功率粗略估计值预设门限th1或低于RSRP预设门限th2或低于类参考信号功率预设门限th3的资源单元，将其识别为空闲资源单元；
本实施例中，预设门限th1取值范围-3dB，th2取值范围6dB，th3取值范围15dB；
C.利用空闲资源单元功率确定噪声功率精细估计值，并以该估值更新历史记录
本实施例中，所述噪声功率精细估计值方法为：将各空闲资源单元的自动增益控制(简称，AGC)增益消除，在线性域对各空闲资源单元的功率实施线性平均，转换到log域获得噪声功率精细估计值；
较佳实施例4：
本发明应用于3GPP LTE频分双工(简称，FDD)系统的终端接收机，小区传输带宽配置20MHz
本实施例步骤A1、A2同实施例1；
A3.基于类参考信号或者基于类参考信号和参考信号实施噪声粗略估计；
本实施例中，本步骤使用的噪声粗略估计方案，基于类参考信号和参考信号，使用最小二乘(简称，LS)或线性最小均方误差(简称，LMMSE)或极大似然(简称，ML)信道估计方法，获取频域信道估计，将频域信道响应转换至时域，将包含最强功率抽头的预设范围以外的信道响应抽头功率的平均值作为噪声功率粗略估计值；
本实施例中，在类参考信号和参考合并使用前，需要将类参考和参考信号间的发射功率差pwrOffset进行均衡；
所述pwrOffset的获取方式为：依据相应信令通知确定pwrOffset；所述信令指的是终端在PDSCH接收前已基于PDCCH配置信息中信元(简称，IE)“PDSCH-Config”中携带的“p-b”、“p-a”IE，结合3GPP TS 36.213的相关规定确认pwrOffset。
本实施例中，信令通知的p-b＝’0’，p-a＝’dB3’，结合3GPP TS 36.213的相关规定，pwrOffset＝-3dB。
为进一步展示本发明的有益效果，基于较佳实施例1的应用场景，对比基于常规噪声估计方案与本发明的噪声估计方案接收机信号处理方案获得的业务误码率，如图6所示，空闲资源块数量在[6，7，……，100]中均匀分布，空闲资源块在配置的传输带宽中的位置随机分布；接收机信号处理方案中，基于LMMSE的信道估计方案及基于最小均方误差(MMSE)准则的信道检测方案均需要使用到噪声估值。
图6中，横坐标为接收机信噪比lor/loc，纵坐标为业务误码率Ber，“Proposed”意为使用本发明的噪声估计方案的接收机信号处理效果；“Normal”意为使用常规技术的噪声估计方案的接收机信号处理效果；。可见，使用本发明的噪声估计方法能够为接收机信号处理方案提供更有效的噪声估计支持，获得性能的显著增益。在接收机信噪比低于10dB时的移动通信系统主要应用场景，本发明较常规技术能够获得2dB以上的性能增益。
本发明噪声功率估计装置，包括：
类参考信号生成器，接收目标物理信道并解析、重构出类参考信号信息；
噪声功率粗略估计器，与所述类参考信号生成器相连，基于类参考信号或基于类参考信号和参考信号实施噪声粗略估计；
空闲资源单元搜索器，与所述噪声功率粗略估计器、类参考信号生成器相连，结合所述噪声功率粗略估计器提供的噪声功率粗略估值与参考信号和/或所述类参考信号生成器提供的类参考信号功率和/或确定分配的资源单元，搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元
噪声功率精细估计器，与所述空闲子载波搜索器相连，用于统计所述空闲子载波搜索获得的空闲资源单元的功率实现噪声功率精细估计值。
本领域的普通技术人员显然清楚并且理解，虽然通过实施例或实施方式有效描述了本发明，本领域普通技术人员应当知道，本发明存在许多变化，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的保护范围。
Claims (14)
1.一种噪声功率估计方法，其特征在于，利用接收目标物理信道并解析、重构出的类参考信号信息，确定噪声功率粗略估计值；结合噪声功率粗略估计值与包括参考信号接收功率、类参考信号功率或确定的资源分配信息在内的辅助信息，搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元；利用空闲资源单元功率确定噪声功率精细估计值；
所述利用空闲资源单元功率确定噪声功率精细估计值为，将各空闲资源单元的自动增益控制AGC消除，在线性域对各空闲资源单元的功率实施线性平均，转换到对数域获得噪声功率精细估计值；
或者
所述利用空闲资源单元功率确定噪声功率精细估计值为，将各相同自动增益控制AGC档位下获取的空闲资源单元功率在对数域实施线性平均，消除掉自动增益控制AGC影响后，再总体实施线性平均获得噪声功率精细估计值。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述噪声功率粗略估计值为历史噪声功率估计值。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述确定噪声功率粗略估计值为，接收目标物理信道并解析、重构出类参考信号信息，基于类参考信号和参考信号实施噪声粗略估计，得到噪声功率粗略估计值。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述基于类参考信号和参考信号实施噪声粗略估计，得到噪声功率粗略估计值为，使用最小二乘LS或线性最小均方误差LMMSE或极大似然ML信道估计方法，获取频域信道估计，将频域信道响应转换至时域，将包含最强功率抽头的预设范围以外的信道响应抽头功率的平均值作为噪声功率粗略估计值。
5.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述基于类参考信号和参考信号实施噪声粗略估计，得到噪声功率粗略估计值为，使用最小二乘LS或线性最小均方误差LMMSE或极大似然ML信道估计方法，获取频域信道估计，基于预设置的信道相干时间与信道相干带宽，将相干时间与相干带宽范围组成的相干块内的信道估计结果实施线性平均，估计出参考信号接收功率RSRP，将参考信号资源单元的总功率减去该RSRP，即获得噪声功率粗略估计值。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元为，搜索传输带宽内资源单元功率不高于噪声功率粗略估计值预设门限th1的资源单元，将其识别为空闲资源单元，其中，预设门限th1取值范围-3～3dB。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元为，搜索传输带宽内资源单元功率满足不高于噪声功率粗略估计值预设门限th1或低于RSRP预设门限th2的资源单元，将其识别为空闲资源单元，其中，预设门限th1取值范围-3～3dB，th2取值范围6～15dB。
8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元为，搜索传输带宽内资源单元功率满足不高于噪声功率粗略估计值预设门限th1或低于RSRP预设门限th2或低于类参考信号功率预设门限th3的资源单元，将其识别为空闲资源单元，其中，预设门限th1取值范围-3～3dB，th2取值范围6～15dB，th3取值范围10～20dB。
9.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元为，以OFDM系统资源分配集合为单位，计算非参考信号与非预留资源单元位置的资源单元平均功率，资源单元平均功率不高于噪声功率粗略估计值预设门限th1，则将该资源分配集合内所有非参考信号与非预留资源单元位置的资源单元识别为空闲资源单元，其中，预设门限th1取值范围-3～3dB。
10.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元为，以OFDM系统资源分配集合为单位，计算非参考信号与非预留资源单元位置的资源单元平均功率，资源单元平均功率满足低于噪声功率粗略估计值预设门限th1或低于RSRP预设门限th2或低于类参考信号功率预设门限th3，则将该资源分配集合内所有非参考信号与非预留资源单元位置的资源单元识别为空闲资源单元，其中，预设门限th1取值范围-3～3dB，th2取值范围6～15dB。
11.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元为，以OFDM系统资源分配集合为单位，计算非参考信号与非预留资源单元位置的资源单元平均功率，资源单元平均功率满足低于噪声功率粗略估计值预设门限th1或低于RSRP预设门限th2或低于确定分配的资源单元平均功率预设门限th3，则将该资源分配集合内所有非参考信号与非预留资源单元位置的资源单元识别为空闲资源单元，其中，预设门限th1取值范围-3～3dB，th2取值范围6～15dB，th3取值范围10～20dB。
12.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元为，以OFDM系统资源分配集合为单位，计算非参考信号与非预留资源单元位置的资源单元平均功率，资源单元平均功率满足低于噪声功率粗略估计值预设门限th1或低于确定分配的资源单元平均功率预设门限th3，则将该资源分配集合内所有非参考信号与非预留资源单元位置的资源单元识别为空闲资源单元，其中，预设门限th1取值范围-3～3dB，th3取值范围10～20dB。
13.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元为，将接收方确定分配的资源单元不视为空闲资源单元。
14.一种噪声功率估计装置，其特征在于，包括：
类参考信号生成器，接收目标物理信道并解析、重构出类参考信号信息；
噪声功率粗略估计器，与所述类参考信号生成器相连，基于类参考信号或基于类参考信号和参考信号实施噪声粗略估计；
空闲资源单元搜索器，与所述噪声功率粗略估计器、类参考信号生成器相连，结合所述噪声功率粗略估计器提供的噪声功率粗略估值与参考信号，和/或所述类参考信号生成器提供的类参考信号功率，和/或确定分配的资源单元平均功率，搜索与识别传输带宽内的空闲资源单元；
噪声功率精细估计器，与所述空闲资源单元搜索器相连，用于统计所述空闲子载波搜索获得的空闲资源单元的功率，实现噪声功率精细估计值；所述实现噪声功率精细估计值为，将各空闲资源单元的自动增益控制AGC消除，在线性域对各空闲资源单元的功率实施线性平均，转换到对数域获得噪声功率精细估计值；或者，所述实现噪声功率精细估计值为，将各相同自动增益控制AGC档位下获取的空闲资源单元功率在对数域实施线性平均，消除掉自动增益控制AGC影响后，再总体实施线性平均获得噪声功率精细估计值。
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