CN103415067B - 一种基于探测参考信号的信噪比估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及信噪比估计技术，尤其涉及探测参考信号的信噪比估计的方法，包括以下步骤：在频域上生成SRS序列，并按照LTE协议中的映射方式将SRS序列映射到资源单元(RE)上；噪声估计的具体计算；计算信号的平均信噪比；计算子载波信噪比。本发明所述方法可以直接应用于SRS，通过利用空载波技术，减小了信号对噪声功率估计的影响，有效地估计出噪声功率，进而得到准确的平均信噪比估计和子载波信噪比估计。

Description

一种基于探测参考信号的信噪比估计方法

技术领域

本发明涉及信噪比估计技术，尤其涉及探测参考信号的信噪比估计的方法。

背景技术

作为新一代移动通信的发展方向，长期演进计划(LongTermEvolution，LTE)目前受到了人们的广泛关注。在下行方向，LTE系统采用正交频分多址(OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess，OFDMA)作为其多址方式。而在上行链路，为了降低发射终端的峰均功率比、减小终端的体积和成本，3GPP组织决定采用单载波频分多址(Single-CarrierFrequencyDivisionMultipleAccess，SC-FDMA)的方式来传输信息。

在LTE(LongTermEvolution)上行方向定义了两种参考信号：解调参考信号(DemodulationReferenceSignal,DMRS)和探测参考信号(SoundingReferenceSignal，SRS)，二者均由Zadoff-Chu(ZC)序列或QPSK序列生成。解调参考信号必须在物理上行共享信道(PhysicalUplinkSharedChannel，PUSCH)或物理上行控制信道(PhysicalUplinkControlChannel，PUCCH)内传输，且带宽固定，主要用于信道估计中的相干解调。而探测参考信号不与上行数据或控制传输相关联，且带宽不固定，主要用于信道质量的探测，从而在上行链路支持频率选择性调度。SRS占据的带宽可以与用于数据传输的带宽不同，当多个用户在同一子帧中发送SRS时，可以通过频分复用或码分复用的方式保持正交性。

信噪比(Signal-To-NoiseRatio，SNR)是衡量信道质量的一个重要参数，它对链路的自适应控制、频率选择性调度和分集接收等都有重要的意义。因此，在LTE上行链路需要SRS进行信噪比估计。目前基于导频的估计方法主要有最大似然(MaximumLikelihood，ML)算法、最小均方误差(MinimumMeanSquareError，MMSE)算法以及Boumard算法等，但是这些方法多是基于块状导频而言的，而SRS在频域上形成“梳状”分布，且由于SRS是采用SC-FDMA的传输方案，因此，一些传统的信噪比估计方法不能直接应用于SRS。另一方面，传统的方法（例如Boumard算法）通常在高信噪比下性能会出现显著下降，影响估计精度。因此，本发明针对SRS的结构特点和传统方法的不足，提出了一种新的基于SRS的信噪比估计方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于SRS的信噪比估计方法，该方法能有效地估计出噪声功率，进而得到准确的平均信噪比估计和子载波信噪比估计。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于探测参考信号的信噪比估计方法，包括：

S1、在频域上生成SRS序列，并按照LTE协议中的映射方式将SRS序列映射到资源单元(RE)上，映射规则如下： $a_{2k+k_0,l}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\β}}_{\mathrm{SRS}}{r}^{\mathrm{SRS}}\left(k\right)& k=\mathrm{0,1},...,M_{\mathrm{sc},b}^{\mathrm{RS}}-1\\ 0& \mathrm{otherwise}\end{array}\right.,$ 其中，k₀是探测参考信号的频域起始位置，是探测参考信号序列的长度，β_SRS为功率调整因子，r^SRS是SRS序列；

S2、在基站接收端，对噪声估计可以分为两部分，一部分是处于SRS资源块范围外的空子载波，位于总的频带的头尾部分，另一部分是在SRS资源块范围内；

S3、噪声估计的具体计算，包括：

S31、对接收到的信号y(n)做N点的FFT变换得到Y(k)＝FFT(y(n))(0≤k≤N-1)，然后对Y(k)进行子载波解映射得到R(k)(0≤k≤M-1)，其中，0≤n≤N-1，M＜N，M为系统子载波数；

S32、对S2所述处于SRS资源块范围外的空子载波，记W1为这部分空子载波的噪声能量， $W1=\underset{k=0}{\overset{k_0-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|R\left(k\right)\right|}^2+\underset{k=k_0+2M_{\mathrm{sc},b}^{\mathrm{RS}}}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|R\left(k\right)\right|}^2,$ 其中，k₀是探测参考信号的频域起始位置，是探测参考信号序列的长度；

S33、对S2所述处于SRS资源块范围内的空子载波，记R_SRS为这部分子载波，取出R_SRS中全部空子载波，记W2为这部分的空子载波噪声能量， $W2=\underset{k=0}{\overset{M_{\mathrm{sc},b}^{\mathrm{RS}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|R(k_0+2*k+1)\right|}^2;$

S34、根据W1和W2求出噪声的平均功率为：其中， $L=M-M_{\mathrm{sc},b}^{\mathrm{RS}}+1$ 为总的空子载波数；

S4、计算信号的平均信噪比：对平均信噪比进行定义，其中，Y_k代表接收到的SRS信号；

S5、计算子载波信噪比， ${\mathrm{\ρ}}_k=\frac{{\left|X_k{H}_2\right|}^2}{{\mathrm{\σ}}^2}={\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{av}}\·{\left|H_k\right|}^2,$ 其中，H_k代表信道响应系数。

本发明的有益效果是：直接应用于SRS，通过利用空载波技术，减小了信号对噪声功率估计的影响，有效地估计出噪声功率，进而得到准确的平均信噪比估计和子载波信噪比估计。

附图说明

图1为本发明提出的信噪比估计方法的示意图。

图2为探测参考信号的频域结构图。

图3为本发明所提算法的平均信噪比估计仿真图

图4为本发明所提算法的NMSE仿真图

具体实施方式

下面结合附图来说明本发明的具体实施方式：

SRS序列在频域上是采用间隔的方式插入子载波的，在频域上形成“梳状”结构，如图2所示。

如图1所示，本方法的步骤如下：

S1、在频域上生成SRS序列，并按照LTE协议中的方式将SRS序列映射到资源单元(RE)上，映射规则如下： $a_{2k+k_0,l}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\β}}_{\mathrm{SRS}}{r}^{\mathrm{SRS}}\left(k\right)& k=\mathrm{0,1},...,M_{\mathrm{sc},b}^{\mathrm{RS}}-1\\ 0& \mathrm{otherwise}\end{array}\right.,$ 其中，k₀是探测参考信号的频域起始位置，是探测参考信号序列的长度，β_SRS为功率调整因子。

S2、在接收端，对噪声估计可以分为两部分。一部分是处于SRS资源块范围外的空子载波，位于总的频带的头尾部分；另一部分是在SRS资源块范围内，由于SRS的频域间隔结构，使得只在这些子载波上有值，因此其余的空子载波只由噪声组成。例如，k₀＝25，则SRS序列位于25、27……599等奇数位子载波上有值，因此其余的空子载波便只由噪声组成；

S3、噪声估计的具体计算，包括：

S31、对接收到的信号y(n)做N点的FFT变换得到Y(k)＝FFT(y(n))(0≤k≤N-1)，然后对Y(k)进行子载波解映射得到R(k)(0≤k≤M-1)，其中，0≤n≤N-1，M＜N，M为系统子载波数；

S32、对S2所述处于SRS资源块范围外的空子载波，记W1为这部分空子载波的噪声能量， $W1=\underset{k=0}{\overset{k_0-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|R\left(k\right)\right|}^2+\underset{k=k_0+2M_{\mathrm{sc},b}^{\mathrm{RS}}}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|R\left(k\right)\right|}^2,$ 其中，k₀是探测参考信号的频域起始位置，是探测参考信号序列的长度；

S33、对S2所述处于SRS资源块范围内的空子载波，记R_SRS为这部分子载波，取出R_SRS中全部空子载波，记W2为这部分的空子载波噪声能量， $W2=\underset{k=0}{\overset{M_{\mathrm{sc},b}^{\mathrm{RS}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|R(k_0+2*k+1)\right|}^2;$

S34、根据W1和W2求出噪声的平均功率为：其中， $L=M-M_{\mathrm{sc},b}^{\mathrm{RS}}+1$ 为总的空子载波数；

S4、计算信号的平均信噪比：对平均信噪比进行定义，其中，Y_k代表接收到的SRS信号；

S5、计算子载波信噪比， ${\mathrm{\ρ}}_k=\frac{{\left|X_k{H}_2\right|}^2}{{\mathrm{\σ}}^2}={\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{av}}\·{\left|H_k\right|}^2,$ 其中，H_k代表信道响应系数。

Claims (1)

1.一种基于探测参考信号的信噪比估计方法，其特征在于：其步骤如下所述：

S1、在频域上生成SRS序列，并按照LTE协议中的映射方式将SRS序列映射到资源单元(RE)上，映射规则如下： $a_{2k+k_0,l}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\β}}_{\mathrm{SRS}}{r}^{\mathrm{SRS}}\left(k\right)& k=\mathrm{0,1},...,M_{\mathrm{sc},b}^{\mathrm{RS}}-1\\ 0& \mathrm{otherwise}\end{array}\right.,$ 其中，k₀是探测参考信号的频域起始位置，是探测参考信号序列的长度，β_SRS为功率调整因子，r^SRS是SRS序列；

S2、在基站接收端，对噪声估计可以分为两部分，一部分是处于SRS资源块范围外的空子载波，位于总的频带的头尾部分，另一部分是在SRS资源块范围内；

S3、噪声估计的具体计算，包括：

S31、对接收到的信号y(n)做N点的FFT变换得到Y(k)＝FFT(y(n))(0≤k≤N-1)，然后对Y(k)进行子载波解映射得到R(k)(0≤k≤M-1)，其中，0≤n≤N-1，M＜N，M为系统子载波数；

S32、对S2所述处于SRS资源块范围外的空子载波，记W1为这部分空子载波的噪声能量， $W1=\underset{k=0}{\overset{k_0-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|R\left(k\right)\right|}^2+\underset{k=k_0+2M_{\mathrm{sc},b}^{\mathrm{RS}}}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|R\left(k\right)\right|}^2,$ 其中，k₀是探测参考信号的频域起始位置，是探测参考信号序列的长度；

S33、对S2所述处于SRS资源块范围内的空子载波，记R_SRS为这部分子载波，取出R_SRS中全部空子载波，记W2为这部分的空子载波噪声能量， $W2=\underset{k=0}{\overset{M_{\mathrm{sc},b}^{\mathrm{RS}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|R(k_0+2*k+1)\right|}^2;$

S34、根据W1和W2求出噪声的平均功率为：其中， $L=M-M_{\mathrm{sc},b}^{\mathrm{RS}}+1$ 为总的空子载波数；

S4、计算信号的平均信噪比：对平均信噪比进行定义，其中，Y_k代表接收到的SRS信号；

S5、计算子载波信噪比， ${\mathrm{\ρ}}_k=\frac{{\left|X_k{H}_2\right|}^2}{{\mathrm{\σ}}^2}={\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{av}}\·{\left|H_k\right|}^2,$ 其中，H_k代表信道响应系数。