CN107306244B - 一种对角加载方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种对角加载方法，根据接收的导频信号确定噪声向量；根据所述噪声向量确定噪声矩阵；根据用户所在位置的噪声功率和干扰功率确定对角加载系数；根据所述对角加载系数和所述噪声矩阵，确定对角加载之后的噪声矩阵，通过所述对角加载之后的噪声矩阵进行均衡。本发明实施例同时还公开了一种对角加载装置。

Description

一种对角加载方法和装置
技术领域
本发明涉及通信领域的正交频分复用系统，尤其涉及一种对角加载方法和装置。
背景技术
随着网络容量的增加，网络质量的维护越来越多的依赖消除干扰问题。干扰消除合并(IRC，Interference Rejection Combing)利用一个权值矩阵对不同天线接收的信号进行线性合并，抑制信道相关导致的干扰。接收天线数目越多，消除干扰的能力就越强，因此，IRC可以很大程度的提高信号的接收质量。
IRC需要对噪声矩阵进行估计，噪声矩阵估计的准确度直接影响干扰消除的性能。现有技术中，通过对角加载改善噪声矩阵估计准确度，但是，对角加载具体的数值现有技术不能很好的确定。
发明内容
为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种对角加载方法和装置，可以确定对角加载的数值，提高了通信系统的性能。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种对角加载方法，所述方法包括：
根据接收的导频信号确定噪声向量；
根据所述噪声向量确定噪声矩阵；
根据用户所在位置的噪声功率和干扰功率确定对角加载系数；
根据所述对角加载系数和所述噪声矩阵，确定对角加载之后的噪声矩阵，通过所述对角加载之后的噪声矩阵进行均衡。
进一步地，所述根据接收的导频信号确定噪声向量，包括：
接收导频信号；
对所述导频信号进行第一信号估计确定滤波之前的信道估计，对所述导频信号进行第二信号估计确定滤波之后的信道估计；
将所述滤波之前的信道估计减去所述滤波之后的信号估计，获得所述噪声向量。
进一步地，所述根据所述噪声向量确定噪声矩阵，包括：
对所述噪声向量进行共轭相乘，确定所述噪声矩阵。
进一步地，所述根据所述对角加载系数和所述噪声矩阵，确定对角加载之后的噪声矩阵，通过所述对角加载之后的噪声矩阵进行均衡，包括：
确定所述噪声矩阵的迹；
根据所述对角加载系数和所述噪声矩阵的迹，确定修正量；
根据所述修正量对所述噪声矩阵进行对角加载，确定对角加载之后的噪声矩阵，通过所述对角加载之后的噪声矩阵进行均衡。
进一步地，所述干扰功率除以所述噪声功率的值与所述对角加载系数成反比。
本发明实施例提供一种对角加载装置，所述装置包括：噪声向量计算模块、噪声矩阵估计模块、加载系数确定模块、均衡模块，其中，
所述噪声向量计算模块，用于根据接收的导频信号确定噪声向量；
所述噪声矩阵估计模块，用于根据所述噪声向量确定噪声矩阵；
所述加载系数确定模块，用于根据用户所在位置的噪声功率和干扰功率确定对角加载系数；
所述均衡模块，用于根据所述对角加载系数和所述噪声矩阵，确定对角加载之后的噪声矩阵，通过所述对角加载之后的噪声矩阵进行均衡。
进一步地，所述噪声向量计算模块还用于对所述导频信号进行第一信号估计确定滤波之前的信道估计，对所述导频信号进行第二信号估计确定滤波之后的信道估计；以及将所述滤波之前的信道估计减去所述滤波之后的信号估计，获得所述噪声向量。
进一步地，所述噪声矩阵估计模块，具体用于对所述噪声向量进行共轭相乘，确定所述噪声矩阵。
进一步地，所述均衡模块，具体用于确定所述噪声矩阵的迹，根据所述对角加载系数和所述噪声矩阵的迹确定修正量；以及根据所述修正量对所述噪声矩阵进行对角加载，确定对角加载之后的噪声矩阵，并通过所述对角加载之后的噪声矩阵进行均衡。
进一步地，所述干扰功率除以所述噪声功率的值与所述对角加载系数成反比。
本发明实施例提供了一种对角加载方法和装置，根据接收的导频信号确定噪声向量；根据所述噪声向量确定噪声矩阵；根据用户所在位置的噪声功率和干扰功率确定对角加载系数；根据所述对角加载系数和所述噪声矩阵，确定对角加载之后的噪声矩阵，通过所述对角加载之后的噪声矩阵进行均衡。本发明实施例提供的对角加载方法和装置，可以确定对角加载的数值，提高了通信系统的性能。
附图说明
在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。
图1为本发明实施例提供的对角加载方法流程示意图一；
图2为本发明实施例提供的对角加载方法流程示意图二；
图3为本发明实施例提供的对角加载装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一
本发明实施例提供一种对角加载方法，如图1所示，该方法可以包括：
步骤101、根据接收的导频信号确定噪声向量。
本发明实施例提供的对角加载方法的执行主体为对角加载装置，该对角加载方法可以应用于通信系统中。
具体的，对角加载装置可以通过接收的导频信号计算噪声向量。对角加载装置接收导频信号；对所述导频信号进行第一信号估计确定滤波之前的信道估计，对所述导频信号进行第二信号估计确定滤波之后的信道估计；将所述滤波之前的信道估计减去所述滤波之后的信号估计，获得所述噪声向量。
其中，所述第一信号估计可以为最小二乘LS信号估计，所述第二信号估计可以为最小均方误差MMSE信号估计，第一信号估计和第二信号估计还可以为其它的信号估计方法，本发明实施例对此不作具体限定。
需要说明的是，在接收端利用收到的受干扰的发送信号序列尽可能精确地估计该发送信号的某些参数值，例如振幅、频率、相位、时延和波形等，称为信号估计或参数估计。
步骤102、根据所述噪声向量确定噪声矩阵。
具体的，对角加载装置通过噪声向量的共轭相乘求出噪声矩阵，如下所示：
Rn＝NIT(k,kaRx)×conj(NI(k,ka Rx))
其中，Rn的维数是KaRx×KaRx，KaRx为总的天线数目。
需要说明的是，函数conj(x)是求x的共轭数值。
步骤103、根据用户所在位置的噪声功率和干扰功率确定对角加载系数。
具体的，对角加载装置获取用户所在位置的噪声功率和干扰功率，根据用户所在位置的噪声功率和干扰功率确定对角加载系数。对角加载系数与干扰功率/噪声功率成反比，即对角加载系数*干扰功率/噪声功率＝常量。干扰功率越大，对角加载系数越小；噪声功率越大，对角加载系数越大。
设对角加载系数为B，干扰功率为Ps，噪声功率为NI，那么B，Ps，NI满足下列关系：
Figure BDA0000971366150000041
其中，f是反比例函数，可以理解为B*NI/PS＝常量。
步骤104、根据所述对角加载系数和所述噪声矩阵，确定对角加载之后的噪声矩阵，通过所述对角加载之后的噪声矩阵进行均衡。
具体的，对角加载装置确定所述噪声矩阵的迹；根据所述对角加载系数和所述噪声矩阵的迹，确定修正量；根据所述修正量对所述噪声矩阵进行对角加载，确定对角加载之后的噪声矩阵，通过所述对角加载之后的噪声矩阵进行均衡。
示例性的，假设噪声功率为1，信号功率为4，干扰功率为4，具体实施方式如下：
对角加载装置通过导频计算噪声向量。具体的，通过接收到的导频信号进行LS信号估计可以获得滤波之前的信道估计，通过接受的导频信号进行MMSE信号估计可以获得滤波之后的信道估计，通过滤波之前的信道估计减去滤波之后的信号估计可以获得噪声向量NI(k,kaRx)，其中，k为载波索引，kaRx为天线索引。
对角加载装置根据噪声向量估计噪声矩阵。具体的，通过噪声向量的共轭相乘求出噪声矩阵，如下所示：
Rn＝NIT(k,kaRx)×conj(NI(k,kaRx))
其中，Rn的维数是KaRx×KaRx，KaRx为总的天线数目。
对角加载装置根据用户所在位置的噪声功率和干扰功率确定对角加载系数。对角加载系数与干扰功率/噪声功率成反比。干扰功率越大，对角加载系数越小；噪声功率越大，对角加载系数越大。设对角加载系数为B，干扰功率为Ps，噪声功率为NI。
B，Ps，NI满足如下列关系：
Figure BDA0000971366150000051
那么，B的取值为0.0075。
对角加载装置使用对角加载之后的噪声矩阵进行均衡。首先计算噪声矩阵的迹tr(Rn(i))，然后根据对角加载系数计算修正量γ(i)＝B×tr(Rn(i))，最后进行对角加载
Figure BDA0000971366150000052
其中，I表示单位矩阵。
采用MMSE均衡方法，其原理如下：
Figure BDA0000971366150000053
其中，s为均衡之后的数据，H为滤波之后的信道估计，Y为接收数据向量。
本发明实施例提供对角加载方法，通过导频计算噪声向量，然后根据噪声向量估计噪声矩阵，接着根据用户所在位置的噪声功率和干扰功率确定对角加载系数，最后使用对角加载之后的噪声矩阵进行均衡。本发明实施例提供的对角加载方法，可以确定对角加载的数值，提高了通信系统的性能。
实施例二
本发明实施例提供一种对角加载方法，如图2所示，该方法可以包括：
步骤201、对角加载装置接收导频信号。
本发明实施例提供的对角加载方法，可以应用于通信系统中。
步骤202、对角加载装置对所述导频信号进行第一信号估计确定滤波之前的信道估计，对所述导频信号进行第二信号估计确定滤波之后的信道估计。
具体的，对角加载装置通过接收到的导频信号进行LS信号估计可以获得滤波之前的信道估计，通过接收的导频信号进行最小均方误差(MMSE，Minimum Mean Square Error)信号估计可以获得滤波之后的信道估计。对角加载装置还可以通过其它的信号估计方法获得滤波之前的信道估计和滤波之后的信道估计，本发明实施例对此不作具体限定。
需要说明的是，在接收端利用收到的受干扰的发送信号序列尽可能精确地估计该发送信号的某些参数值，例如振幅、频率、相位、时延和波形等，称为信号估计或参数估计。
步骤203、对角加载装置将所述滤波之前的信道估计减去所述滤波之后的信号估计，获得所述噪声向量。
具体的，对角加载装置通过滤波之前的信道估计减去滤波之后的信号估计可以获得噪声向量NI(k,kaRx)，其中，k为载波索引，kaRx为天线索引。
步骤204、对角加载装置对所述噪声向量进行共轭相乘，确定所述噪声矩阵。
具体的，对角加载装置通过噪声向量的共轭相乘求出噪声矩阵，如下所示：
Rn＝NIT(k,kaRx)×conj(NI(k,kaRx))
其中，Rn的维数是KaRx×KaRx，KaRx为总的天线数目。
步骤205、对角加载装置根据用户所在位置的噪声功率和干扰功率确定对角加载系数。
具体的，对角加载装置获取用户所在位置的噪声功率和干扰功率，根据用户所在位置的噪声功率和干扰功率确定对角加载系数。对角加载系数与干扰功率/噪声功率成反比。干扰功率越大，对角加载系数越小；噪声功率越大，对角加载系数越大。
设对角加载系数为B，干扰功率为Ps，噪声功率为NI，那么B，Ps，NI满足下列关系，
Figure BDA0000971366150000071
其中，f是反比例函数。
步骤206、对角加载装置确定所述噪声矩阵的迹。
步骤207、对角加载装置根据所述对角加载系数和所述噪声矩阵的迹，确定修正量。
步骤208、对角加载装置根据所述修正量对所述噪声矩阵进行对角加载，确定对角加载之后的噪声矩阵，通过所述对角加载之后的噪声矩阵进行均衡。
具体的，使用对角加载之后的噪声矩阵进行均衡。
首先，计算噪声矩阵的迹tr(Rn(i))；
然后，根据对角加载系数计算修正量γ(i)＝B×tr(Rn(i))；
最后，进行对角加载
Figure BDA0000971366150000072
其中，I表示单位矩阵。
均衡采用MMSE均衡方法，其原理如下，
Figure BDA0000971366150000073
其中，s为均衡之后的数据，H为滤波之后的信道估计，Y为接收数据向量。
示例性的，假设噪声功率为1，信号功率为6，干扰功率为24，具体实施方式如下：
对角加载装置通过导频计算噪声向量。具体的，对角加载装置通过接收到的导频信号进行LS信号估计可以获得滤波之前的信道估计，通过接受的导频信号进行MMSE信号估计可以获得滤波之后的信道估计。通过滤波之前的信道估计减去滤波之后的信号估计可以获得噪声向量NI(k,kaRx)，其中，k为载波索引，kaRx为天线索引。
对角加载装置根据噪声向量估计噪声矩阵。具体的，对角加载装置通过噪声向量的共轭相乘求出噪声矩阵，如下所示：
Rn＝NIT(k,kaRx)×conj(NI(k,kaRx))
其中，Rn的维数是KaRx×KaRx，KaRx为总的天线数目。
对角加载装置根据用户所在位置的噪声功率和干扰功率确定对角加载系数。对角加载系数与干扰功率/噪声功率成反比。干扰功率越大，对角加载系数越小；噪声功率越大，对角加载系数越大。设对角加载系数为B，干扰功率为Ps，噪声功率为NI。B，Ps，NI满足下列关系所示：
Figure BDA0000971366150000081
那么，B的取值为0.0025。
对角加载装置使用对角加载之后的噪声矩阵进行均衡。首先，计算噪声矩阵的迹tr(Rn(i))，然后，根据对角加载系数计算修正量γ(i)＝B×tr(Rn(i))，最后，进行对角加载
Figure BDA0000971366150000082
其中，I表示单位矩阵。均衡采用MMSE均衡方法，其原理如下：
Figure BDA0000971366150000083
其中，s为均衡之后的数据，H为滤波之后的信道估计，Y为接收数据向量。
本发明实施例提供对角加载方法，通过导频计算噪声向量，然后根据噪声向量估计噪声矩阵，接着根据用户所在位置的噪声功率和干扰功率确定对角加载系数，最后使用对角加载之后的噪声矩阵进行均衡。本发明实施例提供的对角加载方法，可以确定对角加载的数值，提高了通信系统的性能。
实施例三
本发明实施例提供一种对角加载装置1，如图3所述，该装置1可以包括：噪声向量计算模块10、噪声矩阵估计模块11、加载系数确定模块12、均衡模块13，其中，
所述噪声向量计算模块10，用于根据接收的导频信号确定噪声向量；
所述噪声矩阵估计模块11，用于根据所述噪声向量确定噪声矩阵；
所述加载系数确定模块12，用于根据用户所在位置的噪声功率和干扰功率确定对角加载系数；
所述均衡模块13，用于根据所述对角加载系数和所述噪声矩阵，确定对角加载之后的噪声矩阵，通过所述对角加载之后的噪声矩阵进行均衡。
进一步地，所述噪声向量计算模块10还用于对所述导频信号进行第一信号估计确定滤波之前的信道估计，对所述导频信号进行第二信号估计确定滤波之后的信道估计；以及将所述滤波之前的信道估计减去所述滤波之后的信号估计，获得所述噪声向量。
进一步地，所述噪声矩阵估计模块11，具体用于对所述噪声向量进行共轭相乘，确定所述噪声矩阵。
进一步地，所述均衡模块13，具体用于确定所述噪声矩阵的迹，根据所述对角加载系数和所述噪声矩阵的迹确定修正量；以及根据所述修正量对所述噪声矩阵进行对角加载，确定对角加载之后的噪声矩阵，并通过所述对角加载之后的噪声矩阵进行均衡。
进一步地，所述干扰功率除以所述噪声功率的值与所述对角加载系数成反比。
具体的，本发明实施例提供的对角加载装置的理解可以参考实施例一和实施例二的对角加载方法的说明，本发明实施例在此不再赘述。
本发明实施例提供一种对角加载装置，包括：噪声向量计算模块，噪声矩阵估计模块，加载系数确定模块，均衡模块。噪声向量计算模块用于通过导频计算噪声向量；噪声矩阵估计模块用于根据噪声向量估计噪声矩阵；加载系数确定模块用于根据用户所在位置的噪声功率和干扰功率确定对角加载系数；均衡模块用于使用对角加载之后的噪声矩阵进行均衡。本发明实施例提供的对角加载装置，可以确定对角加载的数值，提高了通信系统的性能。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种对角加载方法，其特征在于，所述方法包括：
根据接收的导频信号确定滤波之前的信道估计和滤波之后的信道估计，并根据滤波之前的信道估计和滤波之后的信道估计确定噪声向量；
根据所述噪声向量确定噪声矩阵；
根据用户所在位置的噪声功率和干扰功率确定对角加载系数，其中，所述干扰功率除以所述噪声功率的值与所述对角加载系数成反比；
根据所述对角加载系数和所述噪声矩阵，确定修正量，根据所述修正量对所述噪声矩阵进行对角加载，确定对角加载之后的噪声矩阵，以便使用所述对角加载之后的噪声矩阵进行均衡。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据接收的导频信号确定滤波之前的信道估计和滤波之后的信道估计，并根据滤波之前的信道估计和滤波之后的信道估计确定噪声向量，包括：
接收导频信号；
对所述导频信号进行第一信道估计确定滤波之前的信道估计，对所述导频信号进行第二信号估计确定滤波之后的信道估计；
将所述滤波之前的信道估计减去所述滤波之后的信道估计，获得所述噪声向量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述噪声向量确定噪声矩阵，包括：
对所述噪声向量进行共轭相乘，确定所述噪声矩阵。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述对角加载系数和所述噪声矩阵，确定修正量，包括：
确定所述噪声矩阵的迹；
根据所述对角加载系数和所述噪声矩阵的迹，确定修正量。
5.一种对角加载装置，其特征在于，所述装置包括：噪声向量计算模块、噪声矩阵估计模块、加载系数确定模块、均衡模块，其中，
所述噪声向量计算模块，用于根据接收的导频信号确定滤波之前的信道估计和滤波之后的信道估计，并根据滤波之前的信道估计和滤波之后的信道估计确定噪声向量；
所述噪声矩阵估计模块，用于根据所述噪声向量确定噪声矩阵；
所述加载系数确定模块，用于根据用户所在位置的噪声功率和干扰功率确定对角加载系数，其中，所述干扰功率除以所述噪声功率的值与所述对角加载系数成反比；
所述均衡模块，用于根据所述对角加载系数和所述噪声矩阵，确定修正量，根据所述修正量对所述噪声矩阵进行对角加载，确定对角加载之后的噪声矩阵，以便使用所述对角加载之后的噪声矩阵进行均衡。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述噪声向量计算模块具体用于对所述导频信号进行第一信道估计确定滤波之前的信道估计，对所述导频信号进行第二信号估计确定滤波之后的信道估计；以及将所述滤波之前的信道估计减去所述滤波之后的信道估计，获得所述噪声向量。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述噪声矩阵估计模块，具体用于对所述噪声向量进行共轭相乘，确定所述噪声矩阵。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述均衡模块，具体用于确定所述噪声矩阵的迹，根据所述对角加载系数和所述噪声矩阵的迹确定修正量。
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