CN103067311B - 盲信道冲激响应合并方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了盲信道冲激响应合并的方法和系统。盲信道冲激响应合并方法，用于时分同步码分多址接收器信道估计中的噪声抑制，包括：对属于非目标用户设备的成对的信道冲激响应窗口应用相关函数；将相关函数高于既定阈值的所有信道冲激响应窗口识别为属于同一用户设备，并将其分为一组；以及将上述识别为属于同一用户设备的一组信道冲激响应窗口相合并来抑制噪声。上述盲信道冲激响应合并的方法和系统通过将识别为属于同一用户设备的一组信道冲激响应窗口相合并，来抑制噪声，从而提高用户设备效能。

Description

盲信道冲激响应合并方法和系统

技术领域

本发明有关于用于时分同步码分多址(Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple Access，TD-SCDMA)接收器信道估计中噪声抑制的盲信道冲激响应合并方法和系统。

背景技术

信道估计是时分同步码分多址接收器中的核心功能块：通过训练序列向内部接收器提供瞬变(instant fading)信道参数。训练序列也被称为中间码(midamble)，携带于每一时隙中。因为时分同步码分多址系统是干扰受限系统(interference limited system)，其在移动接收器上进行多小区联合检测的功能有助于提高下行性能(down link performance)，例如改善块错误率、吞吐量(throughput)等。上述功能需要多小区信道估计功能块。时分同步码分多址系统采用智能天线进行波束赋形(beamforming)。由此，同一小区中用于不同用户设备(user equipments)的信号经历不同的衰落信道(fading channel)。因为时分同步码分多址采用联合检测，即需要所有衰落信道的消息，多个训练序列可同时被发送，因此用户设备能估计所有衰落信道。业界将此称为时分同步码分多址中的缺省中间码分配模式(default midamble allocation mode)。假设从基站(base station)发射出相同的总功率，分配给缺省中间码分配方案中每一训练序列的功率少于为所有设备提供仅一个训练序列的相关方案中的功率。由此，缺省中间码分配模式中的信道估计质量较差。如果给一个用户设备分配几个信道码(channelization code)，虽然这些信道码经历相同的衰落信道，也可能占用多个训练序列。提高缺省中间码分配情况中的信道估计质量的一个方法是将从这些属于同一用户设备的中间码得到的信道估计结果合并以抑制噪声。用于合并的一种常用方法是最大比合并(maximum ration combining，MRC)。这种合并特别用于高速下行分组接入(high speed downlink packet access，HSDPA)方案，此方案中一个用户设备一般占用多个训练序列。

用户设备应了解这些中间码序列的详细分配，以执行此合并动作。对于分配给服务小区中目标用户设备的中间码来说，上述详细分配信息可以得到并可通过更高层数据送至用户设备。然而，对于其他非目标用户设备中间码，例如来自服务小区中与那个目标用户设备无关的非目标用户设备中间码或者所有来自服务小区以外的中间码来说，上述信息在接收端不可得。特别的，当考虑多小区信道估计时，相邻小区训练序列分配的信息一般无法由用户设备得到。

发明内容

由此，本发明提供改良的盲信道冲激响应合并的方法和系统，以解决上述问题。

本发明提供一种盲信道冲激响应合并方法，用于时分同步码分多址接收器信道估计中的噪声抑制，包括：对属于非目标用户设备的成对的信道冲激响应窗口应用相关函数；将所述相关函数高于既定阈值的所有信道冲激响应窗口识别为属于同一用户设备，并将其分为一组；以及将上述识别为属于同一用户设备的一组信道冲激响应窗口相合并来抑制噪声。

本发明还提供一种盲信道冲激响应合并系统，用于时分同步码分多址接收器信道估计中的噪声抑制，包括：计算电路，用以对属于多个非目标用户设备的成对的信道冲激响应窗口应用相关函数；分组电路，用以通过将所述相关函数高于既定阈值的所述信道冲激响应窗口识别为同一组的方式来分组所有所述多个非目标用户设备信道冲激响应窗口；以及合并电路，用以将上述分为一组的非目标用户设备的信道冲激响应窗口相合并来抑制噪声。

本发明还提供一种盲信道冲激响应合并系统，用于时分同步码分多址接收器信道估计中的噪声抑制，包括处理器。处理器执行下列步骤：计算对应属于多个非目标用户设备的成对的信道冲激响应窗口的相关函数；将相关函数高于既定阈值的所有信道冲激响应窗口识别为属于同一用户设备，并将其分为一组；以及将上述识别为属于同一用户设备的一组信道冲激响应窗口相合并来抑制噪声。

本发明所提出的盲信道冲激响应合并的方法和系统通过将识别为属于同一用户设备的一组信道冲激响应窗口相合并，来抑制噪声，从而提高用户设备效能。

附图说明

图1为根据本发明实施方式的包括盲信道冲激响应合并电路的时分同步码分多址接收器的示意图。

图2为依本发明一实施方式的信道冲激响应合并电路的示意图。

图3为相邻小区的信道冲激响应窗口的示意图。

图4为中间码序列与信道冲激响应窗口之间联系的示意图。

图5为显示信道冲激响应窗口之间相关系数的信道冲激响应窗口的示意图。

图6为图3、图4与图5中一个典型的包括16个采样的信道冲激响应窗口的示意图。

图7为依本发明一实施方式，盲信道冲激响应合并方法的示意图。

具体实施方式

为使本发明的制造、操作方法、目标和优点能更明显易懂，下文特举几个较佳实施方式，并配合所附图式，作详细说明如下。除了下文所列的较佳实施方式，本发明可由其他实施方式或以不同方式来执行。因此，本发明并不限于下文及附图所示的具体结构或组件排列方式。如果在此仅给出一种实施方式，则权利要求并不限于此实施方式，而应作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

图1为根据本发明实施方式的包括盲信道冲激响应合并电路的时分同步码分多址接收器10的示意图。合并发送滤波器及传播信道14接收端点12的输入信号。合并发送滤波器及传播信道14的输出在加法器16中与加性白高斯噪声(additive white Gaussian noise，AWGN)(图示为AWGN)相合并。之后，加法器16将合并结果提供给接收滤波器18。来自接收滤波器18的信号被传送给信道估计电路20以及联合检测电路22。举例来说，联合检测电路22可运行于1x或2x的采样率。依本发明一实施方式，信道冲激响应合并电路26接收在端点24得到的信道估计结果。联合检测电路22还接收信道冲激响应合并电路26的输出。在现有技术中，联合检测电路22将最终输出提供给后联合检测及比特率处理器(post joint detection and bit rate processor)28。

图2为依本发明一实施方式的信道冲激响应合并电路26的示意图。如图2所示，冲激响应合并电路26包括鉴别电路30(differentiating circuit)、合并电路32、相关电路34、分组电路36、合并电路38和输出电路40。鉴别电路30接收原始信道冲激响应(coarse channel impulse response)以及来自小区的更高层信息，以鉴别目标用户设备信道冲激响应窗口以及非目标用户设备信道冲激响应窗口。合并电路32接收目标用户设备信道冲激响应窗口，并将对应目标用户设备的信道冲激响应窗口合并。非目标用户设备信道冲激响应窗口被传送至相关电路34。相关电路34计算成对的信道冲激响应窗口之间的相关性。在一较佳实施方式中，计算的是相邻信道冲激响应窗口之间的相关系数值。目标用户设备为执行本实施方式的用户设备。服务小区或相邻小区发送信号给多个用户设备，上述多个用户设备中，目标用户设备之外的所有其他用户设备为非目标用户设备。分组电路36比较相关电路34所产生的相关系数，并且将具有高于既定阈值(例如0.8)的相关系数的信道冲激响应窗口识别为属于同一用户设备，并将其分为一组。在一实施方式中，分组电路为一比较器。之后，合并电路38将每一组被识别为一组的所有信道冲激响应窗口合并以抑制噪声。对应非目标用户设备信道冲激响应窗口的合并电路38与对应目标用户设备信道冲激响应窗口的合并电路32的输出皆被传送至输出电路40以提供改善的信道冲激响应窗口。

在此所解释的方法和系统可应用于服务小区中非目标用户设备以及相邻小区的用户设备二者。出于简洁的目的，依本发明一实施方式，以相邻小区信道冲激响应合并为例进行说明。当存在多个相邻小区时，后续相邻小区信道冲激响应合并的程序可独立应用于每一相邻小区。首先，采用多种方式，例如串行干扰消除(successive interference cancellation，SIC)及并行干扰消除(parallelinterference cancellation，PIC)的干扰消除(interference cancellation，IC)方式其中之一得到相邻小区的粗略信道冲激响应估计。相邻小区的粗略信道冲激响应估计示于图3。图3为相邻小区的信道冲激响应窗口的示意图。如图3所示，粗略信道冲激响应估计50中，每一块52、54、56、58、60、62、64与66表示对应中间码序列的一个信道冲激响应窗口。每一信道冲激响应窗口为信道冲激响应采样的序列(sequence of channel impulse response taps)。本实施方式中，8个信道冲激响应窗口中共有16个或128个采样。阴影块52-64表示对应激活中间码(active midamble)的信道冲激响应窗口，并且空白块66表示对应非激活中间码(non-active midamble)的信道冲激响应窗口。因为用户设备不知道除去分配给自己的中间码之外的中间码的分配(以及相应的信道冲激响应窗口)，对于非目标用户设备窗口的情况，用户设备在进行合并前首先要决定哪些信道冲激响应窗口属于同一用户设备。本发明提供一种通过在信道冲激响应窗口之间进行相关以进行分组的方法来达到这一目的。

在具有缺省中间码分配方案的时分同步码分多址系统中，如果对应任一用户设备具有多个中间码(以及相应的多个信道冲激响应窗口)，则这些信道冲激响应窗口一般两两相邻。图4为中间码序列与信道冲激响应窗口之间联系的示意图。图4中，信道冲激响应窗口标示为CIR窗口。如图4所示，来自同一用户设备的中间码序列一般相互连续跟随，其中中间码序列80和82对应连续的信道冲激响应窗口84、86。中间码序列88、90和92对应连续的信道冲激响应窗口94、96和98，中间序列码100、102和104对应连续的信道冲激响应窗口106、108和110。本发明可产生任何一对并且是所有成对的信道冲激响应窗口之间的相关系数。较佳地，获得相邻信道冲激响应窗口之间的相关系数，以减少计算复杂度。接着，相关系数被用作判决参数，来将对应适当识别的用户设备的信道冲激响应窗口分为一组。相关系数由相关电路34获得。如图2所示，两个相邻信道冲激响应窗口之间的相关系数r_k,l定义如下：

$r_{k,l}=\frac{<{\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_k{\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_l>}{\sqrt{<{\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_k{\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_k><{\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_l{\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_l>}}---\left(1\right)$

其中，是第k个信道冲激响应窗口，并且表示和的内积。

分组条件为：

如果Re{r_k,k+1}＞r_threshold，则和属于同一用户设备。(2)

阈值r_threshold为设计参数，Re{r_k,k+1}表示r_k,k+1的实部。依据现场试验(field trial)以及先前经验将阈值选定为0.8。请注意，如果两个信道冲激响应窗口属于同一用户设备，则当相邻小区干扰较强时，这两个信道冲激响应窗口之间的相关系数会较大。实际上，在较强干扰的情况下，采用多小区信道估计是有利的。由此，一般情况下，对应那些属于同一用户设备的信道冲激响应窗口的相关系数值较高。另一方面，经过长时间的观察期，对应那些属于不同用户设备的信道冲激响应窗口的相关系数一般地相对小很多。

举例而言，如图2所示，相关电路34产生相关系数后，相关系数可具有如图5所示的值。图5为显示信道冲激响应窗口之间相关系数的信道冲激响应窗口示意图。信道冲激响应窗口52和54之间的相关系数是0.81，信道冲激响应窗口54和56之间的相关系数是0.89，信道冲激响应窗口56和58之间的相关系数是0.82。使用0.8作为阈值，则这四个信道冲激响应窗口被分为对应同一用户设备的一组。相对的，信道冲激响应窗口58和60之间的相关系数仅为0.48，表示两个窗口不相关，并且表示他们不属于同一用户设备。接着，信道冲激响应窗口60和62之间的相关系数是0.8，信道冲激响应窗口62和64之间的相关系数是0.82，这表示实际上这三个信道冲激响应窗口相关并且属于同一用户设备。由此，已确定如何将非目标用户设备信道冲激响应窗口分组，那些属于同一用户设备的分为一组的用户设备信道冲激响应窗口可以常规方法合并以抑制噪声。一种合并的较佳方式为最大比合并(maximum ratio combining，MRC)。例如，假设一组具有N个信道冲激响应窗口则合并结果为：

${\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_i={\mathrm{\&alpha;}}_i\underset{j=0}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&alpha;}}_j{\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_j$

${\mathrm{\&alpha;}}_i=\sqrt{\frac{{\mathrm{Pwr}}_i}{\underset{j=1~N}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{Pwr}}_j}}---\left(3\right)$

第j个信道冲激响应窗口

Pwr_j：第j个信道冲激响应窗口的功率

为减少计算复杂性，次佳的合并方法可使用每一信道冲激响应窗口中的峰值采样(peak tap)的幅值来代替功率的平方根。α₁作为权重值。图6为图3、图4与图5中包括16个采样的信道冲激响应窗口的示意图。如图6所示，使用采样132的峰值(peak value)而不是使用采样120-150中各采样值的平方的总和再求平方根的值。

图7为依本发明一实施方式，盲信道冲激响应合并方法的示意图。如图7所示，用以抑制噪声的盲信道冲激响应合并方法中，首先在步骤200检查来自信道估计电路的信道冲激响应窗口是否是目标用户设备的信道冲激响应窗口。如果属于目标用户设备，则执行步骤202，将目标用户设备的信道冲激响应窗口合并。如果信道冲激响应窗口不属于目标用户设备(即属于非目标用户设备)则在步骤204中计算相关系数，之后在步骤206中使用对应相关系数的特定参数来将所识别出的非目标用户设备的信道冲激响应窗口分组。接着在步骤208将对应每一非目标用户设备的分为一组的信道冲激响应窗口相合并以抑制噪声。之后，在步骤210将经过合并来抑制噪声的目标及非目标用户设备二者的信道冲激响应窗口提供给输出端，作为改善的信道冲激响应窗口(即输出改善的信道冲激响应窗口)。

举例而言，在使用连续干扰消除的迭代式多小区信道估计方法中，相邻小区信道冲激响应合并方法可应用于每次迭代之后，并且可提高下一次迭代中反馈的质量。对于上述将信道冲激响应窗口分组的步骤，在特定实施方式中仅将具有高相关性的相邻信道冲激响应窗口视为一组。实际上，这并非本发明的限制，相关性计算可执行于所有信道冲激响应窗口的每一对信道冲激响应窗口之间而并非仅执行于相邻信道冲激响应窗口之间，由此将相互间具有高相关性的信道冲激响应窗口分为一组。在此给出的特定范例是从相邻小区信道冲激响应窗口合并得到。实际上也可延伸至服务小区。如图2所示，服务小区中，用户设备从输入至鉴别电路30的更高层信息得知哪些中间码序列及相应信道冲激响应窗口是分配给其自己的。但此用户设备不知道其他信道冲激响应窗口是否属于另一用户设备或同一用户设备。对于那些不属于目标用户设备的信道冲激响应窗口，可使用本发明实施方式所示的方法。也就是说，计算这些信道冲激响应窗口之间的相关系数来决定是否将其合并以提高用户设备效能。

虽然本发明以一些附图来说明特定技术特征，但附图仅为方便说明每一技术特征，而非限定本发明。每一技术特征都可依本发明与其他任何特征相结合。说明书及权利要求书所使用的“包括”为一开放式的用语，故应解释成“包括但不限定于”。此外，本发明所揭露的任何实施方式皆用于说明本发明，而非用以限定本发明。

本发明虽以较佳实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (20)

1.一种盲信道冲激响应合并方法，用于时分同步码分多址接收器信道估计中的噪声抑制，包括：

对属于多个非目标用户设备的成对的信道冲激响应窗口应用相关函数；

将所述相关函数高于既定阈值的所有信道冲激响应窗口识别为属于同一用户设备，并将其分为一组；以及

将上述识别为属于同一用户设备的一组信道冲激响应窗口相合并来抑制噪声。

2.如权利要求1所述的盲信道冲激响应合并方法，其特征在于，所述对属于多个非目标用户设备的成对的信道冲激响应窗口应用相关函数的步骤中，对相邻的成对的信道冲激响应窗口应用相关函数。

3.如权利要求1所述的盲信道冲激响应合并方法，其特征在于，所述相关函数为相关系数。

4.如权利要求1所述的盲信道冲激响应合并方法，其特征在于，所述将上述识别为属于同一用户设备的一组信道冲激响应窗口相合并的步骤包括最大比合并。

5.如权利要求1所述的盲信道冲激响应合并方法，其特征在于，所述多个非目标用户设备包括服务小区中的非目标用户设备。

6.如权利要求1所述的盲信道冲激响应合并方法，其特征在于，所述多个非目标用户设备包括所有相邻小区的用户设备。

7.如权利要求1所述的盲信道冲激响应合并方法，其特征在于，所述相关函数如下式产生：

$r_{k,l}=\frac{<{\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_k{\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_l>}{\sqrt{<{\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_k{\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_k><{\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_l{\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_l>}}$

其中，是第k个信道冲激响应窗口，以及表示和的内积。

8.一种盲信道冲激响应合并系统，用于时分同步码分多址接收器信道估计中的噪声抑制，包括：

计算电路，用以对属于多个非目标用户设备的成对的信道冲激响应窗口应用相关函数；

分组电路，用以通过将所述相关函数高于既定阈值的所述信道冲激响应窗口识别为同一组的方式来分组所有所述多个非目标用户设备的信道冲激响应窗口；以及

合并电路，用以将所述分为一组的非目标用户设备的信道冲激响应窗口相合并来抑制噪声。

9.如权利要求8所述的盲信道冲激响应合并系统，其特征在于，所述计算电路对相邻的成对的信道冲激响应窗口应用所述相关函数。

10.如权利要求8所述的盲信道冲激响应合并系统，其特征在于，所述相关函数计算相关系数。

11.如权利要求8所述的盲信道冲激响应合并系统，其特征在于，所述合并电路包括最大比合并功能。

12.如权利要求8所述的盲信道冲激响应合并系统，其特征在于，所述多个非目标用户设备包括服务小区中的多个非目标用户设备。

13.如权利要求8所述的盲信道冲激响应合并系统，其特征在于，所述多个非目标用户设备包括所有相邻小区的用户设备。

14.如权利要求8所述的盲信道冲激响应合并系统，其特征在于，所述相关函数如下式产生：

$r_{k,l}=\frac{<{\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_k{\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_l>}{\sqrt{<{\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_k{\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_k><{\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_l{\underset{\&OverBar;}{\hat{h}}}_l>}}$

其中，是第k个信道冲激响应窗口，并且表示和的内积。

15.一种盲信道冲激响应合并系统，用于时分同步码分多址接收器信道估计中的噪声抑制，包括：

处理器，执行下列步骤：

计算对应属于多个不同非目标用户设备的成对的信道冲激响应窗口的相关函数；

将所述相关函数高于既定阈值的所有信道冲激响应窗口识别为属于同一用户设备，并将其分为一组；以及

将上述识别为属于同一用户设备的一组信道冲激响应窗口相合并来抑制噪声。

16.如权利要求15所述的盲信道冲激响应合并系统，其特征在于，所述计算对应属于多个不同非目标用户设备的成对的信道冲激响应窗口的相关函数的步骤中，对相邻的成对的信道冲激响应窗口应用相关函数。

17.如权利要求15所述的盲信道冲激响应合并系统，其特征在于，所述相关函数为相关系数。

18.如权利要求15所述的盲信道冲激响应合并系统，其特征在于，所述将上述识别为属于同一用户设备的一组信道冲激响应窗口相合并的步骤包括最大比合并。

19.如权利要求15所述的盲信道冲激响应合并系统，其特征在于，所述多个非目标用户设备包括服务小区中的多个非目标用户设备。

20.如权利要求15所述的盲信道冲激响应合并系统，其特征在于，所述多个非目标用户设备包括所有相邻小区的用户设备。