CN109120559B - 自适应的ici载波间干扰消除方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自适应的ICI载波间干扰消除方法及装置，其特征在于，包括：估计出ICI载波间干扰值，基于所估算的ICI载波间干扰值对接收数据进行相应ICI消除；比较ICI消除之前计算得到的第一级信噪比结果和ICI消除之后计算得到的第二级信噪比结果的大小，选择其中较大者对应的处理结果进行输出，本发明通过比较两次SNR的大小，选择高SNR对应的均衡结果，避免了因ICI估计不准给***带来的性能下降。
Description
技术领域
本发明涉及多媒体传输、移动通信技术，具体地，涉及一种在OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，正交频分复用)***中消除ICI(Inter-CarrierInterference，载波间干扰)的装置。
背景技术
OFDM作为一种具有较高频谱利用率的物理层空口技术，已广泛应用于DVB-T2、ATSC3.0、LTE等多媒体传输、移动通信标准与***中。
在OFDM***中，信道被分成若干个正交的子信道(即子载波)，从而可以将高速的数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子载波上进行传输。由于子载波带宽较窄，故各路子数据流都相当于平坦衰落传播，又由于各子载波之间具有正交性，所以各路子数据流之间互不干扰。
然而，无线信道的时变性、信号传输过程中的频率偏移以及***发射机与接收机晶振之间的频率误差等因素都可能破坏OFDM***子载波之间的正交性，从而产生ICI，影响OFDM***性能。所以，自OFDM***诞生之日起，人们对消除ICI技术的研究，就从未停止过。
目前常用的ICI消除技术，大多都是在原有的信道估计和均衡模块之后，添加独立的ICI消除模块。如图1所示，此模块利用信道估计输出的频域信道响应H，均衡器输出的星座图X，通过一定的方法，估计出每个子载波的加性ICI，然后在原有子载波的频域数据上进行相减，以实现频域接收数据的ICI消除。然后将消除了ICI之后的频域数据再次经过信道估计和均衡模块，得到消除了ICI之后的均衡结果，从而降低了ICI的影响，提高了均衡解调性能。
在这些方法中，ICI消除的有效性完全依赖于***对于ICI估计的准确与否，而这又与信道估计等模块结果的准确性有着直接的关联。当信道条件较好时，信道估计的准确性得到保证，ICI消除模块可以提供正增益；而当信道条件不好时，信道估计的准确性可能较差，此时ICI消除模块可能会对***提供负增益。
发明内容
本发明提出一种自适应结构的ICI消除方法和装置，可以根据ICI的消除效果，自适应地选择ICI消除之前或之后，两次均衡结果中较好的一个传送给后续模块，从而避免了因ICI估计不准给***带来的性能下降。
本发明提供了一种自适应的ICI载波间干扰消除方法，其特征在于，包括：估计出ICI载波间干扰值，基于所估算的ICI载波间干扰值对接收数据进行相应ICI消除；比较ICI消除之前计算得到的第一级信噪比结果和ICI消除之后计算得到的第二级信噪比结果的大小，选择其中较大者对应的处理结果进行输出。
进一步可选地，在本发明提供的自适应的ICI载波间干扰消除方法中，其特征在于，其中，对接收数据进行第一级处理得到第一级的处理结果；利用该第一级的处理结果计算得到第一级信噪比结果；利用所述第一级的处理结果估计出ICI载波间干扰值，基于此ICI载波间干扰值对接收数据进行相应消除，得到一级消除后数据；利用所述一级消除后数据进行第二级处理，得到第二级的处理结果；利用该第二级的处理结果计算得到第二级信噪比结果；以及比较第一级信噪比结果和第二级信噪比结果的大小，选择其中较大者对应的处理结果进行输出。
进一步可选地，在本发明提供的自适应的ICI载波间干扰消除方法中，其特征在于，其中，所述接收数据为频域输入数据，第一级处理包含：第一级信道估计得到第一级频域信道结果，进而第一级均衡得到第一级的处理结果；第二级处理包含：可选择直接利用所述一级频域信道结果或者利用ICI消除之后的第二级频域信道结果作为第二级均衡的输入，得到所述第二级的处理结果。
进一步可选地，在本发明提供的自适应的ICI载波间干扰消除方法中，其特征在于，其中，第一级均衡包含：利用频域信道结果，噪声功率估计值，以及频域输入数据作均衡处理；第二级均衡包含：利用所述一级频域信道结果或第二级频域信道结果，噪声功率估计值，以及ICI消除后频域输入数据作均衡处理。
进一步可选地，在本发明提供的自适应的ICI载波间干扰消除方法中，其特征在于，其中，均衡处理包括通过ZF破零方法、MMSE最小均方误差方法。
进一步可选地，在本发明提供的自适应的ICI载波间干扰消除方法中，其特征在于，其中，利用所述第一级的处理结果和第一级频域信道结果、所述第一级的处理结果，估计各子载波的所述ICI载波间干扰值。
进一步可选地，在本发明提供的自适应的ICI载波间干扰消除方法中，其特征在于，其中，利用相对应的处理结果与标准星座图，来分别对应得到第一级信噪比结果和第二级信噪比结果。
进一步可选地，在本发明提供的自适应的ICI载波间干扰消除方法中，其特征在于，其中，信噪比结果计算方法包含：提取处理结果和标准星座图中导频部分，介于发送星座图进行过功率归一化处理，来计算得到信噪比结果。
另外，本发明还提供了一种自适应的ICI载波间干扰消除装置，其特征在于，包括：ICI消除模块：估计出ICI载波间干扰值，基于所估算的ICI载波间干扰值对接收数据进行相应ICI消除；比较选择器：比较ICI消除之前计算得到的第一级信噪比结果和ICI消除之后计算得到的第二级信噪比结果的大小，选择其中较大者对应的处理结果进行输出。
进一步可选地，在本发明提供的自适应的ICI载波间干扰消除装置中，其特征在于，还包括：第一级处理模块，用于对接收数据进行第一级处理得到第一级的处理结果；第一级信噪比估计模块，用于利用该第一级的处理结果计算得到第一级信噪比结果；ICI消除模块，利用所述第一级的处理结果估计出ICI载波间干扰值，基于此ICI载波间干扰值对接收数据进行相应消除，得到一级消除后数据；第二级处理模块，利用所述一级消除后数据进行第二级处理，得到第二级的处理结果；第二级信噪比估计模块，利用该第二级的处理结果计算得到第二级信噪比结果；以及比较选择器，比较第一级信噪比结果和第二级信噪比结果的大小，选择其中较大者对应的处理结果进行输出。
本发明的作用效果
本发明利用ICI消除前后两次均衡得到的星座图，计算信噪比SNR，通过比较两次SNR的大小，选择高SNR对应的均衡结果，避免了因ICI估计不准给***带来的性能下降。
附图说明
图1为现有ICI消除装置结构；
图2为本发明实施例中的自适应ICI消除装置结构示意图；以及
图3为本发明实施例中的自适应ICI消除装置处理流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
为方便说明，本发明中涉及到的ICI具体估计方法，以及SNR具体估计方法，均采用当前较为常用的方案进行描述，但本发明保护范围不限于文中描述。
结合说明书附图2、3，来对本发明提供的自适应的ICI载波间干扰消除方法和装置进行说明。
在本实施例中，自适应的ICI载波间干扰消除方法，包含以下步骤：
步骤1：第一级信道估计模块得到第一次的频域信道结果，第一级的频域信道结果H1；
步骤2：第一级均衡模块利用第一次的频域信道结果H1，噪声功率估计值σ2，以及频域输入数据R，通过ZF(Zero Force：破零)、MMSE(Minimum Mean Squared Error：最小均方误差)等方法得到第一级均衡后的结果X1；
步骤3：第一级SNR估计模块，利用第一级均衡后的结果X1与标准星座图，计算得到第一级均衡结果对应的第一级信噪比结果SNR1。其中，估计方法举例为：提取第一级均衡后的结果X1和标准星座图中导频部分，分别记为X1Pilot和DPilot，则
又由于发送星座图往往进行过功率归一化，故
步骤4：ICI消除模块，利用第一级信道估计和第一级均衡结果H1、X1，估计各子载波的ICI值，并在频域数据R上进行减去。
其中，该基于ICI值在频域数据R上进行减除的具体ICI估计方法，可采用已公布论文“ICI Mitigation for Pilot-Aided OFDM Mobile Systems,Yasamin Mostofi,DonaldC.Cox”所述方案进行，即：利用本次与上次OFDM符号的信道估计结果，得到H1的变化情况H1slope＝H1-H1pre。然后对其进行滤波，得到子载波i的ICI估计值：
其中，滤波系数
N,G分别代表OFDM符号的长度和循环前缀的长度，L代表滤波长度，是人为设置的，X1是X1对应的硬判结果。
对频域数据进行ICI的消除：R'(i)＝R(i)-ICI(i)，得到一级消除后数据。
步骤5：利用一级消除后数据R'，进行第二级信道估计，得到结果H2。
步骤6：利用一级消除后数据R'，H2，进行第二级均衡处理，得到第二级的处理结果X2。
步骤7：利用第二级的处理结果X2与标准星座图，进行第二级SNR估计，得到第二级信噪比结果SNR2。估计方法需与第一级SNR估计模块一致：提取X1和标准星座图中的导频部分，分别记为X2Pilot和DPilot，则
不再赘述。
步骤8：比较SNR1,SNR2大小，若SNR1＞SNR2，则将X1输出给后续模块；若SNR1≤SNR2，则将X2输出给后续模块，即选择其中较大者对应的处理结果进行输出，SNR1,SNR2大小相等，则任选一个第一级的处理结果或第二级的处理结果进行输出。
值得说明的是，第一级均衡和第二级均衡是必须要的，图2中信道估计原理上是需要两级，但在实际实现时，与上述图2对应的实施例中所不同的是，可以只有第一级信道估计，(此时，第二级均衡也直接采用第一级信道估计得到的H。也就是说，第二级处理包含：可选择直接利用一级频域信道结果或者利用ICI消除之后的第二级频域信道结果作为第二级均衡的输入，得到第二级的处理结果。
本实施例，图2中还提供了一种自适应的ICI载波间干扰消除装置，包括：
第一级处理模块、第一级信噪比估计模块、ICI消除模块、第一级处理模块、第二级信噪比估计模块、比较选择器。
其中，第一级处理模块包含第一级信道估计子模块和第一级均衡处理子模块，第二级处理模块包含第二级信道估计子模块和第二级均衡处理子模块。
第一级处理模块，用于对接收数据进行第一级处理得到第一级的处理结果；第一级信噪比估计模块，用于利用该第一级的处理结果计算得到第一级信噪比结果；ICI消除模块，利用所述第一级的处理结果估计出ICI载波间干扰值，基于此ICI载波间干扰值对接收数据进行相应消除，得到一级消除后数据；第二级处理模块，利用所述一级消除后数据进行第二级处理，得到第二级的处理结果；第二级信噪比估计模块，利用该第二级的处理结果计算得到第二级信噪比结果；以及比较选择器，比较第一级信噪比结果和第二级信噪比结果的大小，选择其中较大者对应的处理结果进行输出。
利用ICI消除之后的第二级频域信道结果和一级消除后数据作为第二级均衡的输入，得到所述第二级的处理结果。
另外，除了图2中的实施例，第二处理模块中也可以选择不设置第二级信道估计子模块，可选择直接利用所述一级频域信道结果来进行第二级均衡。
如图2所示，相较于现有技术的图1而言，增加两个信噪比估计器，对ICI消除前后的均衡结果进行SNR估计，由于SNR可以直接反应均衡结果的好坏，所以可以利用后续的比较器，选择SNR高的均衡结果，以实现自适应地ICI。
Claims (7)
1.一种自适应的ICI载波间干扰消除方法，其特征在于，包括：
对接收数据进行第一级信道估计和第一级均衡得到第一级的处理结果，再计算得到第一级信噪比结果；
利用所述第一级的处理结果估计出ICI载波间干扰值，基于所估算的ICI载波间干扰值对接收数据进行相应ICI消除；
对ICI消除后数据进行第二级信道估计和第二级均衡，再计算得到第二级信噪比结果；
比较ICI消除之前计算得到的第一级信噪比结果和ICI消除之后计算得到的第二级信噪比结果的大小，选择其中较大者对应的处理结果进行输出。
2.如权利要求1所述的自适应的ICI载波间干扰消除方法，其特征在于，
其中，所述接收数据为频域输入数据，
第一级处理包含：第一级信道估计得到第一级频域信道结果，进而第一级均衡得到第一级的处理结果；
第二级处理包含：可选择直接利用所述一级频域信道结果或者利用ICI消除之后的第二级频域信道结果作为第二级均衡的输入，得到所述第二级的处理结果。
3.如权利要求2所述的自适应的ICI载波间干扰消除方法，其特征在于，
其中，第一级均衡包含：利用频域信道结果，噪声功率估计值，以及频域输入数据作均衡处理；
第二级均衡包含：利用所述一级频域信道结果或第二级频域信道结果，噪声功率估计值，以及ICI消除后频域输入数据作均衡处理。
4.如权利要求1所述的自适应的ICI载波间干扰消除方法，其特征在于，
其中，利用相对应的处理结果与标准星座图，来分别对应得到第一级信噪比结果和第二级信噪比结果。
5.如权利要求4所述的自适应的ICI载波间干扰消除方法，其特征在于，
其中，信噪比结果计算方法包含：提取处理结果和标准星座图中导频部分，介于发送星座图进行过功率归一化处理，来计算得到信噪比结果。
6.如权利要求1所述的自适应的ICI载波间干扰消除方法，其特征在于，
其中，比较第一级信噪比结果和第二级信噪比结果的大小，若相等，则选择其中任意一个第一级信噪比结果或对应第二级信噪比结果对应的处理结果进行输出。
7.一种自适应的ICI载波间干扰消除装置，其特征在于，包括：
第一级处理模块，对接收数据进行第一级信道估计和第一级均衡得到第一级的处理结果；
第一级信噪比估计模块，利用第一级的处理结果计算得到第一级信噪比结果；
ICI消除模块：估计出ICI载波间干扰值，基于所估算的ICI载波间干扰值对接收数据进行相应ICI消除；
第二级处理模块，对ICI消除后的数据进行第二级信道估计和第二级均衡得到第二级的处理结果；
第二级信噪比估计模块，利用第二级的处理结果计算得到第一级信噪比结果；
比较选择器：比较ICI消除之前计算得到的第一级信噪比结果和ICI消除之后计算得到的第二级信噪比结果的大小，选择其中较大者对应的处理结果进行输出。
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