CN1909526A - 一种抑制噪声的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抑制噪声的方法及装置，用以解决现有技术可能会将多径信息抑制掉，并且抑制噪声的效率较低的问题。本发明方法包括：A.获取被提取的OFDMA符号的信道冲击响应序列；B.以预设的最大多径时延对该信道冲击响应序列进行第一次噪声抑制。本发明装置包括：信道冲击响应序列获取单元，用于获取被提取的OFDMA符号的信道冲击响应序列；滤波单元，用于根据输入的滤波信息，对信道冲击响应序列获取单元获取的信道冲击响应序列进行噪声抑制；最大多径时延设置单元，用于预设最大多径时延，并在第一次抑制噪声时，将该最大多径时延作为滤波信息输出到滤波单元。通过本发明的实施，可提高抑制噪声的效率。

Description

一种抑制噪声的方法及装置

技术领域

本发明涉及宽带无线通信装置，特别是涉及一种抑制噪声的方法及装置。

背景技术

正交频分复用多址系统(OFDM/OFDMA)等宽带无线通信系统中的无线信道具有频率选择性和时变特性。OFDM/OFDMA的系统设计能够保证一个OFDM/OFDMA符号间隔内的信道是非时变的，受多径传播的影响，在一个OFDM/OFDMA符号内的信道会有频率选择性衰落，具体体现在不同的子载波上的信道因子会有差异，并且载波间隔越大，信道因子差异越大，为了能够正确解调数据子载波的数据，OFDM/OFDMA系统设计了离散导频，用于信道估计。

采用离散导频进行信道估计的现有技术主要有下面几种：

1、直接插值技术

最常用的直接插值技术包括一阶线性插值、二阶线性插值等，而且插值阶数越高，信道估计的性能也就越好，但是复杂度也会相应增加。利用直接插值法的优点是算法复杂度低，实现比较简单。缺点在于：信道估计性能较差(请参考《宽带无线通信OFDM技术》)。

2、变换域技术

首先对一个OFDM/OFDMA符号上的导频进行提取，然后对提取的导频信息做傅立叶反变换得到信道冲击响应，同时采用信号的能量分布对信道冲击响应序列进行噪声抑制，最后通过补零和傅立叶变换得到频域的信道估计。

现有变换域技术(请参考Yuping Zhao and Aiping Huang，“A Novel ChannelEstimation Method for Mobile Communication Systems Based on Pilot Signal andTransform-Domain Processing”，in Proc.IEEE 47th Vehicular TechnologyConference，Phoenix，USA，May Proc.IEEE 47th VTC.，1997，3：2089～2093)，存在如下的缺陷：

以能量分布进行噪声抑制的方法认为信号的能量主要分布在统计的最大多径时延内，只需过滤统计的最大多径时延外的噪声就能得到有用的信号，而统计的最大多径时延内的能量是以总能量的百分比来确定，如果此百分比较大，那么过滤噪声的功效就会降低，而百分比较小，那么有可能将多径信息给抑制掉，从而影响信道估计性能。

其中变换域的信号能量是统计的平均值，因此对每个符号做能量筛选都要累计前面的符号能量并取平均，因而降低了信道估计的速度。

进一步，这种方法只能过滤统计的最大多径时延外的纯噪声，但是夹杂在有用的多径信息中的噪声不能被抑制掉，所以还有残留噪声的影响存在。

发明内容

本发明提供一种抑制噪声的方法及装置，用以解决现有技术可能会将多径信息抑制掉，并且抑制噪声的效率较低的问题。

进一步，解决夹杂在多径信息中的噪声不能被抑制掉的问题。

本发明方法包括下列步骤：

A、获取被提取的OFDMA符号的信道冲击响应序列；

B、以预设的最大多径时延对该信道冲击响应序列进行第一次噪声抑制。

其中，根据预设的最大多径时延，将所述信道冲击响应序列中的对应信号点上的能量值置0，以抑制噪声。所述预设的最大多径时延基于基站和移动台之间的无线环境得来。

综上所述，所述步骤B中还包括：进行第一次噪声抑制的同时，获取被抑制的噪声的平均能量值，并据此进行第二次噪声抑制。

进一步，所述第二次噪声抑制包括下列步骤：以所述平均能量值作为参考值，将第一次噪声抑制后的信道冲击响应序列中各信号点上的能量值分别与该参考值比较；将大于等于该参考值对应的信号点标识为多径信息点；以多径信息点为中心，根据预设的保护带宽度，对所述多径信息点设置保护带；将各保护带之间的信号点上的能量值置0，以完成第二次噪声抑制。

其中，所述步骤A中包括下列步骤：A1、提取OFDMA符号；A2、提取所述OFDMA符号的导频值序列；A3、对所述导频值序列作傅立叶反变换，以获取信道冲击响应序列。

其中，所述步骤B之后还包括：C、以被提取的OFDMA符号的信道冲击响应序列的长度为基准，在进行噪声抑制后的信道冲击响应序列的末尾补0；D、对补0后的序列作傅立叶变换，以获得所述OFDMA符号中每个导频子载波的信道信息。

本发明的装置，包括：

信道冲击响应序列获取单元，用于获取被提取的OFDMA符号的信道冲击响应序列；

滤波单元，用于根据输入的滤波信息，对信道冲击响应序列获取单元获取的信道冲击响应序列进行噪声抑制；

最大多径时延设置单元，用于预设最大多径时延，并在第一次抑制噪声时，将该最大多径时延作为滤波信息输出到滤波单元。

进一步，所述装置还包括：平均能量获取单元，用于在所述滤波单元进行第一次抑制噪声的同时，获取被抑制的噪声的平均能量值；保护带设置单元，用于以平均能量获取单元获取的平均能量值作为参考值，将滤波单元输出的第一次噪声抑制后的信道冲击响应序列中各信号点上的能量值大于等于该参考值的信号点标识为多径信息点，并对所述多径信息点设置保护带；以及将各保护带之间的信号点信息作为滤波信息，输出到滤波单元，以进行第二次噪声抑制。

综上所述，所述装置还包括：信道信息获取单元，用于根据所述滤波单元输出的进行噪声抑制之后的信道冲击响应序列，获取所述OFDMA符号中每个导频子载波的信道信息。

本发明有益效果如下：

本发明方法在获取被提取的OFDMA符号的信道冲击响应序列之后，不以信号的能量分布对信道冲击响应序列进行噪声抑制，而是以预设的最大多径时延对信道冲击响应序列进行噪声抑制。

由于预设的最大多径时延是基于基站和移动台间的无线环境的经验值得来，所以比根据能量分布进行噪声抑制的方式更加可靠，更加精确。

由于采用预设值的方式，所以无需统计前面符号的能量信息，因此降低了估计运算的时间，效率优于根据能量分布进行滤波的方式。

进一步，本发明方法在进行噪声抑制的同时，还可获取被抑制的噪声的平均能量值，并据此进行二次噪声抑制。所以可抑制夹杂在有用的多径信息中的噪声分量，从而信道估计的性能会大大提高。

为了支撑本发明方法，本发明还提供了一种抑制噪声的装置。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图；

图2为本发明装置实例结构示意图；

图3为本发明方法步骤流程图；

图4为本发明第一次噪声抑制后的信号能量图；

图5为本发明设置保护带后的信号能量图。

具体实施方式

为了避免将多径信息抑制掉，并且为了提高抑制噪声的效率，本发明提供了一种抑制噪声的装置，参见图1所示，其包括滤波单元，以及与滤波单元相连的信道冲击响应序列获取单元和最大多径时延设置单元；进一步，所述装置还包括与滤波单元相连的平均能量获取单元、保护带设置单元和信道信息获取单元，所述平均能量获取单元还与保护带设置单元相连。

所述信道冲击响应序列获取单元，用于获取被提取的OFDMA符号的信道冲击响应序列。

所述最大多径时延设置单元，用于预设最大多径时延，并在第一次抑制噪声时，将该最大多径时延作为滤波信息输出到滤波单元。

所述滤波单元，用于根据输入的滤波信息，对信道冲击响应序列获取单元获取的信道冲击响应序列进行噪声抑制。

所述平均能量获取单元，用于在所述滤波单元进行第一次抑制噪声的同时，获取被抑制的噪声的平均能量值。

所述保护带设置单元，用于以平均能量获取单元获取的平均能量值作为参考值，将滤波单元输出的第一次噪声抑制后的信道冲击响应序列中各信号点上的能量值大于等于该参考值的信号点标识为多径信息点，并对所述多径信息点设置保护带；以及将各保护带之间的信号点信息作为滤波信息，输出到滤波单元，以进行第二次噪声抑制。

所述信道信息获取单元，用于根据所述滤波单元输出的进行噪声抑制之后的信道冲击响应序列(根据预设的最大多径时延进行噪声抑制之后的信道冲击响应序列，或者进行二次滤波之后的信道冲击响应序列)，获取所述OFDMA符号中每个导频子载波的信道信息。

以下通过一个实例具体描述上述装置。

装置实例一：进行两次噪声抑制。

参见图2所示，所述信道冲击响应序列获取单元分解为导频提取模块和傅立叶反变换(IFFT)模块；所述滤波单元分解为低通滤波器和/或滤波器；信道信息获取单元分解为填0扩展模块和傅立叶变换(FFT)模块。

所述导频提取模块，用于提取OFDMA符号，并从该OFDMA符号中提取导频值序列。

所述傅立叶反变换模块，用于对所述导频提取模块提取的导频值序列作傅立叶反变换，以获取信道冲击响应序列。

所述填0扩展模块，用于以被提取的OFDMA符号的信道冲击响应序列的长度为基准，在进行噪声抑制后的信道冲击响应序列的末尾补0。

所述傅立叶变换模块，用于对补0后的序列作傅立叶变换，以获得所述OFDMA符号中每个导频子载波的信道信息。

应用上述装置本发明还提供了一种抑制噪声的方法，参见图3所示，包括下列主要步骤：

S1、提取OFDMA符号。

S2、获取被提取的OFDMA符号的信道冲击响应序列。

根据导频图案(即导频在一个OFDMA符号中的分布)来提取导频值序列。之后，对提取的导频值序列作傅立叶反变换，获得被提取的OFDMA符号的信道冲击响应序列。

S3、进行噪声抑制。

首先，进行第一次噪声抑制。

本发明方法根据预设的最大多径时延，将所述信道冲击响应序列中的对应信号点上的能量值置0，以进行第一次噪声抑制。所述预设的最大多径时延基于基站和移动台之间的无线环境得来。

其次，还可进行第二次噪声抑制，以获得更好的抑制效果。

在进行第一次噪声抑制的同时，获取被抑制的噪声的平均能量值；以所述平均能量值作为参考值，将第一次噪声抑制后的信道冲击响应序列中各信号点上的能量值分别与该参考值比较；将大于等于该参考值对应的信号点标识为多径信息点；以多径信息点为中心，根据预设的保护带宽度，对所述多径信息点设置保护带；将各保护带之间的信号点上的能量值置0，以完成第二次噪声抑制。

完成噪声抑制之后，还可根据抑制噪声后的信道冲击响应序列获取信道信息。即以被提取的OFDMA符号的信道冲击响应序列的长度为基准，在进行噪声抑制后的信道冲击响应序列的末尾补0；对补0后的序列作傅立叶变换，以获得所述OFDMA符号中每个导频子载波的信道信息。

结合图2，以下通过两个实例具体描述本发明方法。

方法实例一：仅进行第一次噪声抑制。

步骤一、首先从导频图案中提取OFDMA符号Y_N(k)，并对该OFDMA符号实施导频值序列提取，即将接收信号对应位置上的值存储起来。

步骤二、将提取出来的导频位置上的数值作为一串离散的序列，并通过公式(1)对此序列做傅立叶反变换IFFT。

${\stackrel{\·}{G}}_M\left(p\right)=\frac{1}{L}\underset{m=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{H}}_m\left(m\right)e^{2\mathrm{j\πpm}}---\left(1\right)$

其中， 为提取出来的导频值序列， 为 经过IFFT变换后得到的信道冲击响应序列。

步骤三、参见图4所示，根据预置的最大多径时延将信道冲击响应序列中的噪声位置(即图中右侧部分)上的值全部用0替代，计算过程以公式(2)表示：

$\tilde{n}=\frac{1}{L-1-\mathrm{\τ}}\underset{p=\mathrm{\τ}}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{G}}_M\left(p\right)---\left(2\right)$

其中，L为提取的导频点数，τ为预置的最大多径时延，

为步骤二中序列经过IFFT变换所得的值。

经过本步骤的噪声抑制之后，信道冲击响应序列变为 为

经过低通滤波的序列。

步骤四、在步骤三得出的序列

的末尾填0，使得填0后得到的序列的长度等于原来的

之后，通过公式(3)对填0后的序列 作傅立叶变换FFT，从而估计出每个子载波上的信道信息。

${\hat{H}}_N\left(k\right)=\underset{q=0}{\overset{\mathrm{FFTSize}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\hat{G}}_N\left(q\right)e^{-j2\mathrm{\πqk}}---\left(3\right)$

其中，FFTSize为一个OFDMA符号长度(即IFFT变换后的长度)，

为最终得到的信道估计值。

方法实例二：进行两次噪声抑制。

步骤一、首先从导频图案中提取OFDMA符号Y_N(k)，并对该OFDMA符号实施导频值序列提取，即将接收信号对应位置上的值存储起来。

步骤二、将提取出来的导频位置上的数值作为一串离散的序列，并通过公式(1)对此序列做傅立叶反变换IFFT。

${\stackrel{\·}{G}}_M\left(p\right)=\frac{1}{L}\underset{m=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{H}}_m\left(m\right)e^{2\mathrm{j\πpm}}---\left(1\right)$

其中，

为提取出来的导频值序列，

为

经过IFFT变换后得到的信道冲击响应序列。

步骤三、参见图4所示，根据预置的最大多径时延将信道冲击响应序列中的噪声位置(即图中右侧部分)上的值全部用0替代，计算过程以公式(2)表示：

$\tilde{n}=\frac{1}{L-1-\mathrm{\τ}}\underset{p=\mathrm{\τ}}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{G}}_M\left(p\right)---\left(2\right)$

其中，L为提取的导频点数，τ为预置的最大多径时延，

为步骤二中序列经过IFFT变换所得的值。

经过本步骤的噪声抑制之后，信道冲击响应序列变为

为

经过低通滤波的序列。

步骤四、划分保护带。

参见图5所示，以步骤三所得的噪声统计均值作参考值，对步骤三所得序列进行二次噪声抑制，将能量值超过参考值的点标识为多径信息点，同时在标识的多径信息点左右各留出一小段作为多径信息的保护带(保护带的宽度可以设置)，最后将两个保护带之间位置上的数值用0替代，得到第二次噪声抑制后的序列

步骤五、在步骤四得出的序列 的末尾填0，使得填0后得到的序列

的长度等于原来的 之后，通过公式(3)对填0后的序列 作傅立叶变换FFT，从而估计出每个子载波上的信道信息。

${\hat{H}}_N\left(k\right)=\underset{q=0}{\overset{\mathrm{FFTSize}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\hat{G}}_N\left(q\right)e^{-j2\mathrm{\πqk}}---\left(3\right)$

其中，FFTSize为一个OFDMA符号长度(即IFFT变换后的长度)，

为最终得到的信道估计值。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1、一种抑制噪声的方法，其特征在于，包括下列步骤：

A、获取被提取的OFDMA符号的信道冲击响应序列；

B、以预设的最大多径时延对该信道冲击响应序列进行第一次噪声抑制。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据预设的最大多径时延，将所述信道冲击响应序列中的对应信号点上的能量值置0，以抑制噪声。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的最大多径时延基于基站和移动台之间的无线环境得来。

4、如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤B中还包括：进行第一次噪声抑制的同时，获取被抑制的噪声的平均能量值，并据此进行第二次噪声抑制。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二次噪声抑制包括下列步骤：

以所述平均能量值作为参考值，将第一次噪声抑制后的信道冲击响应序列中各信号点上的能量值分别与该参考值比较；

将大于等于该参考值对应的信号点标识为多径信息点；

以多径信息点为中心，根据预设的保护带宽度，对所述多径信息点设置保护带；

将各保护带之间的信号点上的能量值置0，以完成第二次噪声抑制。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中包括下列步骤：

A1、提取OFDMA符号；

A2、提取所述OFDMA符号的导频值序列；

A3、对所述导频值序列作傅立叶反变换，以获取信道冲击响应序列。

7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B之后还包括：

C、以被提取的OFDMA符号的信道冲击响应序列的长度为基准，在进行噪声抑制后的信道冲击响应序列的末尾补0；

D、对补0后的序列作傅立叶变换，以获得所述OFDMA符号中每个导频子载波的信道信息。

8、一种抑制噪声的装置，包括：

信道冲击响应序列获取单元，用于获取被提取的OFDMA符号的信道冲击响应序列；

滤波单元，用于根据输入的滤波信息，对信道冲击响应序列获取单元获取的信道冲击响应序列进行噪声抑制；

其特征在于，所述装置还包括：

最大多径时延设置单元，用于预设最大多径时延，并在第一次抑制噪声时，将该最大多径时延作为滤波信息输出到滤波单元。

9、如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

平均能量获取单元，用于在所述滤波单元进行第一次抑制噪声的同时，获取被抑制的噪声的平均能量值；

保护带设置单元，用于以平均能量获取单元获取的平均能量值作为参考值，将滤波单元输出的第一次噪声抑制后的信道冲击响应序列中各信号点上的能量值大于等于该参考值的信号点标识为多径信息点，并对所述多径信息点设置保护带；以及将各保护带之间的信号点信息作为滤波信息，输出到滤波单元，以进行第二次噪声抑制。

10、如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

信道信息获取单元，用于根据所述滤波单元输出的进行噪声抑制之后的信道冲击响应序列，获取所述OFDMA符号中每个导频子载波的信道信息。

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