CN101938294B - 一种同频多小区信道估计方法、装置及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种同频多小区信道估计方法、装置及***。所述方法包括：对本小区及功率大于设定门限值的相邻小区进行并行信道估计，计算每两个小区的互干扰向量；通过对所述互干扰向量及迭代的在信道估计中选出的干扰抽头进行并行干扰恢复，迭代的对信道估计进行并行干扰抵消处理，直至达到设定的迭代次数，完成信道估计。本发明能够在同频多小区的情况下准确进行信道估计。

Description

一种同频多小区信道估计方法、装置及***

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种同频多小区信道估计方法、装置及***。

背景技术

随着无线通信技术的发展和第三代移动通信技术(3G，3rd Generation)在全球范围内的兴起，无线资源作为一种有限的资源变得越来越紧张。对于3G主流标准之一的时分-同步码分多址(TD-SCDMA，Time-DivisionSynchronization Code Division-Multiple-Access)***来说，其被分配的无线资源也是非常有限的，为了提高TD-SCDMA***的频谱利用率，同频组网成为了一种有效的解决方案。但是，同频组网在提高频谱利用率的同时，也带来了同频干扰。同频干扰是指邻近小区因为使用相同的载波频率进行数据传输而造成的不同小区用户间干扰。同频干扰会使***容量和通信质量等各方面性能均有所下降。

TD-SCDMA***采用联合检测算法来完成用户数据的解调。应用联合检测算法需要准确地估计出各用户的信道冲激响应。通常，TD-SCDMA***利用训练序列(即Midamble码，又称中间码)来完成信道冲激响应。异频组网时，联合检测算法可以将邻小区用户信号当作带外噪声处理，只需要考虑本小区用户即可。同频组网时，如果仍将邻小区用户信号当作噪声处理，而不当成有用信息加以利用，那么这种不利影响是显而易见的。随着同频小区干扰的增加，单小区的联合检测接收机性能不断下降，同频干扰的程度将直接影响网络性能。因此，需要考虑采用有效的方式减少同频干扰对***造成的影响。多小区的联合检测和多小区的干扰抵消等算法可以同时对多小区的信号进行处理，提高同频情况下的网络性能。但无论使用何种方法，对小区的信道进行估计都是非常重要的，也常常是必须的。

目前，现有技术已经提出了一些在信道估计时引入干扰抵消的方法，如申请号为03100670.1、200510029535.2、200610089204.2等专利文献。其中申请号为03100670.1、200510029535.2的专利文献，直接采用干扰抵消的思路，每次从接收数据中消去已估计小区的干扰再去进行下一个或下一次的信道估计。其实现可以如图1所示，其基本思想是采用信道估计→干扰恢复→干扰消除→信道估计→...→信道估计的迭代思想进行干扰消除和信道估计。这种方法的缺点是计算量太大，多次进行信道估计，而目前信道估计常采用快速傅里叶变换(FFT，Fast Fourier Transform)与快速傅里叶反变换(IFFT，InverseFast Fourier Transfer)结合的Steiner估计方法，该方法虽然是比较简单的一种信道估计方法，但反复进行，再加上多次使用FFT实现卷积进行干扰恢复，计算复杂度相当大。申请号为200610089204.2的专利文献提出了在频域进行干扰抵消的方法，较之前两种方法计算量有所下降，但计算量还是较大。

此外，以上各种方法还存在各自其他方面的问题，如申请号为03100670.1、200510029535.2的专利文献，在同频小区信号功率相差较大时，最初功率较小的小区的信道估计可能很不准确，用它进行干扰恢复和抵消可能会引入新的干扰，影响性能。而申请号为200610089204.2的专利文献，虽然开始时对各小区信号强度进行了排序，但此时尚未进行信道估计，实际上很难确定各小区的信号强度，因此排序很可能出错，也可能在估计不准的情况下引入新的干扰。

发明内容

本发明实施例提供一种同频多小区信道估计方法、装置及***，能够在同频多小区的情况下准确进行信道估计。

本发明实施例提供以下技术方案：

一种同频多小区信道估计方法，包括：

对本小区及功率大于设定门限值的相邻小区进行并行信道估计，计算每两个小区的互干扰向量；

通过对所述互干扰向量及迭代的在信道估计中选出的干扰抽头进行并行干扰恢复，迭代的对信道估计进行并行干扰抵消处理，直至达到设定的迭代次数，完成信道估计。

一种同频多小区信道估计装置，包括：

初始化模块，用于对本小区及功率大于设定门限值的相邻小区进行并行信道估计，计算每两个小区的互干扰向量；

迭代处理模块，用于通过对所述互干扰向量及迭代的在信道估计中选出的干扰抽头进行并行干扰恢复，迭代的对信道估计进行并行干扰抵消处理，直至达到设定的迭代次数，完成信道估计。

一种同频多小区信道估计***，包括前述的同频多小区信道估计装置。

本发明实施例提供的同频多小区信道估计方法、装置及***，采用互干扰向量直接计算干扰，并从单小区信道估计结果中直接消除干扰，只需要进行一次信道估计，避免反复进行FFT和IFFT计算，有效的减少了计算量；通过选择功率较强相邻小区，以及每次仅选取功率较大的几个抽头，且抽头选取时通过可变的门限设置来提高入选的干扰抽头的可靠性，从而减少了额外引入干扰的概率；采用部分干扰消除的方法，随着迭代次数的增加，逐渐提高部分干扰抵消系数，也进一步使干扰消除更合理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术实现框图；

图2是本发明实施例提供的同频多小区信道估计方法概括流程图；

图3是本发明实施例提供的同频多小区信道估计方法具体流程图；

图4是TD-SCDMA一个时隙的数据结构示意图；

图5是本发明实施例提供的同频多小区信道估计装置结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种同频多小区信道估计方法、装置及***，能够在同频多小区的情况下准确进行信道估计。为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

如图2所示，为本发明实施例提供的同频多小区信道估计方法概括流程图。所述方法包括：

步骤201、对本小区及功率大于设定门限值的相邻小区进行并行信道估计，计算每两个小区的互干扰向量；

步骤202、通过对所述互干扰向量及迭代(或循环)的在信道估计中选出的干扰抽头进行并行干扰恢复，迭代(或循环)的对信道估计进行并行干扰抵消处理，直至达到设定的迭代(或循环)次数，完成信道估计。

如图3所示，为本发明实施例提供的同频多小区信道估计方法具体流程图。所述方法具体包括：

步骤301、选出功率大于门限值的相邻小区；

具体而言，从测量结果的候选小区中选出N₀(本发明实施例假设N₀＝2)个功率较强的相邻小区。为了使后续信道估计更准确，不至于因估计不准确引入额外的干扰，本发明实施例使用本小区接收信号码功率(RSCP，ReceivedSignal Code Power)测量值设定一门限值，优选的，可以在本小区RSCP值的基础上乘上一个系数，凡低于该门限值的小区不能入选。假设入选的小区基本Midamble码的码号为m₁、m₂，本小区基本Midamble码的码号记为m₀。

步骤302、从接收的时隙数据中提取信道估计数据；

具体而言，从接收的一个时隙数据中提取用于信道估计的部分，一般取Midamble部分后128chips数据，记为e_m，如图4所示，为TD-SCDMA一个时隙的数据结构示意图。其中，GP表示保护间隔，CP表示码片。

步骤303、对本小区及选出的相邻小区分别进行原始的信道估计；

具体而言，用Steiner估计方法，对入选的三个小区分别进行估计得到三个小区原始信道估计h0，h1，h2；

估计方法具体说明如下：

首先对三个小区的基本Midamble码分别进行FFT变换，结果分别记为向量G₀、G₁、G₂；

然后对提取的数据进行FFT变换

$\tilde{e}=\mathrm{FFT}\left(e_m\right)$

最后分别估计得到三个小区的原始信道估计

$h0=\mathrm{IFFT}({\tilde{e}}_m./G_0)$

$h1=\mathrm{IFFT}({\tilde{e}}_m./G_1)$

$h2=\mathrm{IFFT}({\tilde{e}}_m./G_2)$

其中./符号表示两个向量的元素依次相除。

此时h0，h1，h2都包含有其他两个小区的干扰。

为了后续处理方便，可以再开辟一块存储空间，用于记录h0，h1，h2，分别记为h′0，h′1，h′2，其中h′0＝h0、h′1＝h1、h′2＝h2。

步骤304、计算所述本小区及选出的相邻小区两两之间的互干扰向量；

具体而言，计算三个小区两两之间的互干扰向量，用R^(i，j)表示小区i和小区j之间的互干扰向量，需要计算和存储六组互干扰向量，分别为R^(0，1)、R^(0，2)、R^(1，0)、R^(1，2)、R^(2，0)和R^(2，1)；

计算方法具体如下：

R^(i，j)＝IFFT(G_i./G_j)

步骤305、从所述信道估计中选择功率最大的一个抽头经过处理后作为比较门限，在信道估计中选取功率大于等于所述比较门限的干扰抽头；

具体而言，首先从h′0，h′1，h′2中选择功率最大的一个抽头，记该抽头是第k小区的第l₀个抽头，其功率大小为||h′k(l₀)||²，用||h′k(l₀)||²·α作为门限(0＜α≤1)，在信道估计h′k中选取功率大于等于该门限的干扰抽头，依次记为h′k(l₀)，h′k(l₁)，...

其中α的选取可随着迭代次数的增加而减小。开始由于信道估计还不是很准确，α不宜设置太小，否则误选的抽头会引入额外的干扰。随着迭代次数的增加，所得信道估计可靠性增加，因此可适当减小门限值α。

步骤306、利用所述互干扰向量和选取的干扰抽头进行干扰恢复，得到干扰分量；

具体而言，利用步骤305中选出的干扰抽头和步骤304中计算得到的互干扰向量进行干扰恢复，恢复方法具体如下：

$I_i=\underset{m=\mathrm{0,1},...}{\mathrm{\Σ}}{h}^{\′}k\left(l_m\right)R_{l_m}^{(i,k)};i\≠k$

其中I_i表示干扰抽头对小区i的干扰分量，

为向量R^(i，k)的循环移位向量，即 $R_{l_m}^{(i,k)}=R^{(i,k)}\left((j-l_m+128)\mathrm{mod}128\right).$

步骤307、根据所述干扰分量得到部分干扰分量，从所述信道估计中分别减去所述部分干扰分量；

具体而言，首先将步骤306中得到的干扰分量乘上一个部分干扰抵消系数β，即得到部分干扰分量βI_i，0＜β≤1，该系数随着迭代次数的增加而增大，例如第n次迭代系数可以取为

n＝1，2，...，其作用时由于开始选取的抽头中也含有干扰，用其恢复出的干扰必然存在误差，因此乘上一个部分干扰系数可以减小误差，而随着迭代次数的增加，信道估计结果越来越可靠，该系数也就可以逐渐变大。

然后从原始信道估计和备份的信道估计中分别减去部分干扰分量：

hi＝hi-β·I_i，i≠k

h′i＝h′i-β·I_i，i≠k

最后判断迭代的次数是否达到最大迭代次数，如果达到，则完成信道估计，输出h0，h1，h2，否则进行步骤308。

步骤308、将选取的干扰抽头位置进行标记以避免下次迭代过程中重复选取；

具体而言，将步骤305中选取的抽头位置记为0，即h′k(l₀)，h′k(l₁)，...都置为0，然后返回到步骤305中重复上述流程。

需要说明的是，上述实施例在具体实现时可以不用另设一组h′0，h′1，h′2，因为这样需要额外的存储空间，可以通过其他的方式标记已选抽头，例如每次记录已选抽头的小区号和位置，以便下一次迭代干扰抽头选取时不再选择记录过的抽头处理。

如图5所示，为本发明实施例提供的同频多小区信道估计装置结构示意图。该装置包括：初始化模块和迭代处理模块，其中，所述初始化模块，用于对本小区及功率大于设定门限值的相邻小区进行并行信道估计，计算每两个小区的互干扰向量；所述迭代处理模块，用于通过对所述互干扰向量及迭代的在信道估计中选出的干扰抽头进行并行干扰恢复，迭代的对信道估计进行并行干扰抵消处理，直至达到设定的迭代次数，完成信道估计。具体而言，所述初始化模块包括：小区选取单元510、中间码提取单元520、信道估计单元530、互干扰向量计算单元540；所述迭代处理模块包括：干扰抽头选取单元550，干扰恢复单元560、部分干扰抵消单元570、干扰抽头标记单元580；其中：

所述小区选取单元510，用于选出功率大于门限值的相邻小区；

具体而言，从测量结果的候选小区中选出N₀(本发明实施例假设N₀＝2)个功率较强的相邻小区。为了使后续信道估计更准确，不至于因估计不准确引入额外的干扰，本发明实施例使用本小区接收信号码功率(RSCP，ReceivedSignal Code Power)测量值设定一门限值，优选的，可以在本小区RSCP值的基础上乘上一个系数，凡低于该门限值的小区不能入选。假设入选的小区基本Midamble码的码号为m₁、m₂，本小区基本Midamble码的码号记为m₀。

所述中间码提取单元520，用于从接收的时隙数据中提取信道估计数据；

具体而言，从接收的一个时隙数据中提取用于信道估计的部分，一般取Midamble部分后128chips数据，记为e_m。

所述信道估计单元530，用于对本小区及选出的相邻小区分别进行原始的信道估计；

具体而言，用Steiner估计方法，对入选的三个小区分别进行估计得到三个小区原始信道估计h0，h1，h2。为了后续处理方便，可以再开辟一块存储空间，用于记录h0，h1，h2，分别记为h′0，h′1，h′2，其中h′0＝h0、h′1＝h1、h′2＝h2。

所述互干扰向量计算单元540，用于计算所述本小区及选出的相邻小区两两之间的互干扰向量；

具体而言，计算三个小区两两之间的互干扰向量，用R^(i，j)表示小区i和小区j之间的互干扰向量，需要计算和存储六组互干扰向量，分别为R^(0，1)、R^(0，2)、R^(1，0)、R^(1，2)、R^(2，0)和R^(2，1)。

所述干扰抽头选取单元550，用于从所述信道估计中选择功率最大的一个抽头经过数据处理后作为比较门限，在信道估计中选取功率大于等于所述比较门限的干扰抽头；

具体而言，首先从h′0，h′1，h′2中选择功率最大的一个抽头，记该抽头是第k小区的第l₀个抽头，其功率大小为||h′k(l₀)||²，用‖h′k(l₀)||²·α作为门限(0＜α≤1)，在信道估计h′k中选取功率大于等于该门限的干扰抽头，依次记为h′k(l₀)，h′k(l₁)，...

其中α的选取可随着迭代次数的增加而减小。开始由于信道估计还不是很准确，α不宜设置太小，否则误选的抽头会引入额外的干扰。随着迭代次数的增加，所得信道估计可靠性增加，因此可适当减小门限值α。

所述干扰恢复单元560，用于利用所述互干扰向量和选取的干扰抽头进行干扰恢复，得到干扰分量；

具体而言，利用选出的干扰抽头和计算得到的互干扰向量进行干扰恢复，恢复方法具体如下：

$I_i=\underset{m=\mathrm{0,1},...}{\mathrm{\Σ}}{h}^{\′}k\left(l_m\right)R_{l_m}^{(i,k)};i\≠k$

其中I_i表示干扰抽头对小区i的干扰分量，

为向量R^(i，k)的循环移位向量，即 $R_{l_m}^{(i,k)}\left(j\right)=R^{(i,k)}\left((j-l_m+128)\mathrm{mod}128\right).$

所述部分干扰抵消单元570，用于根据干扰分量得到部分干扰分量，从所述信道估计中分别减去所述部分干扰分量；

具体而言，首先将得到的干扰分量乘上一个部分干扰抵消系数β，即得到部分干扰分量βI_i，0＜β≤1，该系数随着迭代次数的增加而增大，例如第n次迭代系数可以取为

n＝1，2，...，其作用时由于开始选取的抽头中也含有干扰，用其恢复出的干扰必然存在误差，因此乘上一个部分干扰系数可以减小误差，而随着迭代次数的增加，信道估计结果越来越可靠，该系数也就可以逐渐变大。

然后从原始信道估计和备份的信道估计中分别减去部分干扰分量：

hi＝hi-β·I_i，i≠k

h′i＝h′i-β·I_i，i≠k

最后判断迭代的次数是否达到最大迭代次数，如果达到，则完成信道估计，输出h0，h1，h2，否则通过所述干扰抽头标记单元580将选取的干扰抽头位置进行标记以避免下次迭代过程中重复选取。

优选的，所述小区选取单元510包括：设定子单元，用于利用本小区的接收信号码功率测量值设定门限值；选出子单元，用于根据候选小区的接收信号码功率测量结果，选出不低于所述门限值的若干个相邻小区。

所述信道估计单元530包括：第一FFT变换子单元，用于对各个小区的中间码分别进行FFT变换；第二FFT变换子单元，用于对提取的用于信道估计的数据进行FFT变换；若干个信道估计子单元，用于分别对各个小区进行原始的信道估计，得到各个小区的原始信道估计值。

需要说明的是，上述实施例在具体实现时可以不用另设一组h′0，h′1，h′2，因为这样需要额外的存储空间，可以通过其他的方式标记已选抽头，例如每次记录已选抽头的小区号和位置，以便下一次迭代干扰抽头选取时不再选择记录过的抽头处理。

本发明实施例还进一步提供一种同频多小区信道估计***，包括上述实施例所述的同频多小区信道估计装置，具体说明详见上述实施例，此处不再赘述。需要说明的是，所述***可以为各种3G移动通信终端，包括手机、数据卡、计算机等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

综上所述，本文提供了一种同频多小区信道估计方法、装置及***，采用互干扰向量直接计算干扰，并从单小区信道估计结果中直接消除干扰，只需要进行一次信道估计，避免反复进行FFT和IFFT计算，有效的减少了计算量；通过选择功率较强相邻小区，以及每次仅选取功率较大的几个抽头，且抽头选取时通过可变的门限设置来提高入选的干扰抽头的可靠性，从而减少了额外引入干扰的概率；采用部分干扰消除的方法，随着迭代次数的增加，逐渐提高部分干扰抵消系数，也进一步使干扰消除更合理。

以上对本发明所提供的同频多小区信道估计方法、装置及***进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方案；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种同频多小区信道估计方法，其特征在于，包括：

对本小区及功率大于设定门限值的相邻小区进行并行信道估计，计算每两个小区的互干扰向量；

通过对所述互干扰向量及迭代的在所述并行信道估计中选出的干扰抽头进行并行干扰恢复，迭代的对所述并行信道估计进行并行干扰抵消处理，直至达到设定的迭代次数，完成所述并行信道估计；所述干扰抽头为在所述并行信道估计中将功率最大的一个抽头经过数据处理后作为比较门限，选取的功率大于等于所述比较门限的干扰抽头；

所述对本小区及功率大于设定门限值的相邻小区进行并行信道估计，计算每两个小区的互干扰向量包括：

选出功率大于门限值的相邻小区；

从接收的时隙数据中提取信道估计数据；

对本小区及选出的相邻小区分别进行原始的信道估计；

计算所述本小区及选出的相邻小区两两之间的互干扰向量；

所述选出功率大于门限值的相邻小区包括：利用本小区的接收信号码功率测量值设定门限值；

根据候选小区的接收信号码功率测量结果，选出不低于所述门限值的若干个相邻小区。

2.根据权利要求1所述的同频多小区信道估计方法，其特征在于，所述门限值具体是通过将本小区的接收信号码功率测量值乘上一个系数得到。

3.根据权利要求1所述的同频多小区信道估计方法，其特征在于，所述对本小区及选出的相邻小区分别进行原始的信道估计包括：

对各个小区的中间码分别进行FFT变换；

对提取的用于信道估计的数据进行FFT变换；

分别估计得到各个小区的原始信道估计值。

4.根据权利要求1所述的同频多小区信道估计方法，其特征在于，所述通过对所述互干扰向量及迭代的在所述并行信道估计中选出的干扰抽头进行并行干扰恢复，迭代的对所述并行信道估计进行并行干扰抵消处理中的一个迭代过程包括：

从所述并行信道估计中选择功率最大的一个抽头经过数据处理后作为比较门限，在所述并行信道估计中选取功率大于等于所述比较门限的干扰抽头；

利用所述互干扰向量和选取的干扰抽头进行干扰恢复，得到干扰分量；

根据所述干扰分量得到部分干扰分量，从所述并行信道估计中分别减去所述部分干扰分量；

将选取的干扰抽头位置进行标记以避免下次迭代过程中重复选取。

5.根据权利要求4所述的同频多小区信道估计方法，其特征在于，所述部分干扰分量具体是通过将所述干扰分量乘上部分干扰抵消系数得到，并且部分干扰抵消系数随迭代次数的增加而提高。

6.一种同频多小区信道估计装置，其特征在于，包括：

初始化模块，用于对本小区及功率大于设定门限值的相邻小区进行并行信道估计，计算每两个小区的互干扰向量；

迭代处理模块，用于通过对所述互干扰向量及迭代的在所述并行信道估计中选出的干扰抽头进行并行干扰恢复，迭代的对所述并行信道估计进行并行干扰抵消处理，直至达到设定的迭代次数，完成所述并行信道估计；所述干扰抽头为在所述并行信道估计中将功率最大的一个抽头经过数据处理后作为比较门限，选取的功率大于等于所述比较门限的干扰抽头；

所述初始化模块包括：

小区选取单元，用于选出功率大于门限值的相邻小区；

中间码提取单元，用于从接收的时隙数据中提取信道估计数据；

信道估计单元，用于对本小区及选出的相邻小区分别进行原始的信道估计；

互干扰向量计算单元，用于计算所述本小区及选出的相邻小区两两之间的互干扰向量；

所述小区选取单元包括：

设定子单元，用于利用本小区的接收信号码功率测量值设定门限值；

选出子单元，用于根据候选小区的接收信号码功率测量结果，选出不低于所述门限值的若干个相邻小区。

7.根据权利要求6所述的同频多小区信道估计装置，其特征在于，所述信道估计单元包括：

第一FFT变换子单元，用于对各个小区的中间码分别进行FFT变换；

第二FFT变换子单元，用于对提取的用于信道估计的数据进行FFT变换；

若干个信道估计子单元，用于分别对各个小区进行原始的信道估计，得到各个小区的原始信道估计值。

8.根据权利要求6所述的同频多小区信道估计装置，其特征在于，所述迭代处理模块包括：

干扰抽头选取单元，用于从所述并行信道估计中选择功率最大的一个抽头经过数据处理后作为比较门限，在所述并行信道估计中选取功率大于等于所述比较门限的干扰抽头；

干扰恢复单元，用于利用所述互干扰向量和选取的干扰抽头进行干扰恢复，得到干扰分量；

部分干扰抵消单元，用于根据干扰分量得到部分干扰分量，从所述并行信道估计中分别减去所述部分干扰分量；

干扰抽头标记单元，用于将选取的干扰抽头位置进行标记以避免下次迭代过程中重复选取。

9.一种同频多小区信道估计***，其特征在于，包括如权利要求6至8任意一项所述的同频多小区信道估计装置。

10.根据权利要求9所述的同频多小区信道估计***，其特征在于，所述***为移动通信终端。

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