專利名稱：干擾和噪聲消除方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種干擾和噪聲消除方法及裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的蜂窩移動通信系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)速率在小區(qū)中心和小區(qū)邊緣有很大的差異，不僅影響了整個系統(tǒng)的容量，而且是用戶在不同的位置得到的服務(wù)質(zhì)量有很大的波動。因此，目前正在研發(fā)的新一代寬帶無線通信系統(tǒng)，都不約而同地將提高小區(qū)邊緣用戶的性能作為主要的需求指標(biāo)之一。小區(qū)間的干擾(Inter-cell Interference, ICI)是蜂窩移動通信系統(tǒng)的一個固有問題，傳統(tǒng)的解決辦法是采用頻率復(fù)用，復(fù)用系數(shù)=I即相鄰小區(qū)都使用相同的頻率資源，這時在小區(qū)邊緣的干擾很嚴(yán)重。較大的復(fù)用系數(shù)可以有效地抑制ICI，但頻譜效率將降低?，F(xiàn)有的干擾消除方案主要是基于多天線接收終端的空間干擾壓制技術(shù)。它不依賴任何額外的發(fā)射端配置，所以不需要做任何額外的標(biāo)準(zhǔn)化工作，但不依賴任何額外的信號區(qū)分手段(如頻分、碼分、交織器分)，而僅依靠空分手段，很難取得滿意的干擾消除效果，并且在系統(tǒng)中干擾比較小，難以用空間維度區(qū)分出來的情況下，會造成系統(tǒng)性能的惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種干擾和噪聲消除方法及裝置，以至少解決上述問
題之一。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種干擾和噪聲消除方法，包括從接收信號中提取用戶的接收導(dǎo)頻序列；根據(jù)提取到的接收導(dǎo)頻序列及本地的發(fā)送導(dǎo)頻序列，得出干擾噪聲空間特性矩陣；根據(jù)上述干擾噪聲空間特性矩陣，確定干擾和噪聲的相對比值；將確定的干擾和噪聲的相對比值與預(yù)定門限值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇相應(yīng)的均衡算法進行均衡，消除上述干擾和噪聲。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種干擾和噪聲消除裝置，包括序列提取模塊，用于從接收信號中提取用戶的接收導(dǎo)頻序列；空間矩陣模塊，用于根據(jù)提取到的接收導(dǎo)頻序列及本地的發(fā)送導(dǎo)頻序列，得出干擾噪聲空間特性矩陣，并根據(jù)該干擾噪聲空間特性矩陣，確定干擾和噪聲的相對比值；判決選擇模塊，用于將確定的干擾和噪聲的相對比值與預(yù)定門限值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇相應(yīng)的均衡算法進行均衡，消除上述干擾和噪聲。通過本發(fā)明，采用根據(jù)干擾和噪聲的比例大小，選擇不同的干擾噪聲消除方法進行均衡的方案，解決了通信系統(tǒng)中未知干擾大小的情況下，魯棒地采用一種均衡方法進行均衡造成的系統(tǒng)性能惡化問題，進而達到改善了小區(qū)邊緣用戶通信特性，最大限度地提高了小區(qū)中心用戶的吞吐量的效果。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明實施例的干擾和噪聲均衡方法的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的導(dǎo)頻時域連續(xù)序列結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實例的干擾和噪聲均衡方法的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的干擾和噪聲均衡裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的干擾和噪聲均衡裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式下文中將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。圖I是根據(jù)本發(fā)明實施例的干擾和噪聲均衡方法的流程圖。如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的干擾和噪聲均衡方法包括步驟S102，從接收信號中提取用戶的接收導(dǎo)頻序列；步驟S104，根據(jù)提取到的接收導(dǎo)頻序列及本地的發(fā)送導(dǎo)頻序列，得出干擾噪聲空間特性矩陣；步驟S106，根據(jù)上述干擾噪聲空間特性矩陣，確定干擾和噪聲的相對比值；步驟S108，將確定的干擾和噪聲的相對比值與預(yù)定門限值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇相應(yīng)的均衡算法進行均衡，消除干擾和噪聲。上述方法，利用了干擾抑制合并技術(shù)，會根據(jù)干擾和噪聲的比例大小，選擇不同的干擾噪聲消除方案進行均衡，從而可以在改善小區(qū)邊緣用戶通信特性的同時，最大限度地提高小區(qū)中心用戶的吞吐量。在步驟S102中，接收到用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，可以按照對應(yīng)的位置從接收信號中提取出導(dǎo)頻序列，如圖2所示。優(yōu)選地，步驟S108中，根據(jù)比較結(jié)果選擇相應(yīng)的均衡算法進行均衡可以進一步包括以下處理(I)在干擾和噪聲的相對比值大于等于預(yù)定門限值時，選擇帶有干擾抑制作用的均衡算法進行均衡；(2)在干擾和噪聲的相對比值小于預(yù)定門限值時，選擇消除噪聲的均衡算法進行均衡。干擾和噪聲的相對比值反映了通信狀態(tài)的差異，當(dāng)干擾和噪聲的相對比值大于等于預(yù)定門限值時說明此時小區(qū)間的干擾較為嚴(yán)重，因此要采用帶有干擾抑制作用的均衡算法進行均衡，當(dāng)在干擾和噪聲的相對比值小于預(yù)定門限值時說明此時噪聲的影響較為嚴(yán)重，因此要采用除噪聲的均衡算法進行均衡。上述預(yù)定門限可以根據(jù)仿真統(tǒng)計確定的，也可以是外場測試的結(jié)果。優(yōu)選地，步驟S104可以進一步包括以下處理(I)根據(jù)接收導(dǎo)頻序列及發(fā)送導(dǎo)頻序列進行信道估計，得出信道估計值；(2)根據(jù)上述信道估計值、上述接收導(dǎo)頻序列及上述發(fā)送導(dǎo)頻序列，求出干擾噪聲空間特性矩陣。為了得出干擾噪聲空間特性矩陣，可以首先根據(jù)接收導(dǎo)頻序列及發(fā)送導(dǎo)頻序列進行信道估計，再根據(jù)信道估計值、接收導(dǎo)頻序列及發(fā)送導(dǎo)頻序列最終求出干擾噪聲空間特性矩陣。優(yōu)選地，進行信道估計的方法可以包括最小二乘法(Least Square，簡稱為LS)、線性最小均方誤差法(Linearity Minimum Mean Square Error,簡稱為LMMSE)、時域降噪、頻域降噪?？梢允褂玫倪M行信道估計方法實際上有很多種，包括但不限 于上述方法。優(yōu)選地，上述帶有干擾抑制作用的均衡算法可以包括最小均方誤差(MinimumMean Square Error,簡稱為MMSE);上述消除噪聲的均衡算法包括迫零(Zero Forcing,簡稱為 ZF)、最大比合并(Maximum Ratio Combing,簡稱為 MRC)、MMSE。同理，可以用在此處的算法包括但不限于上述算法。綜上所述，上述優(yōu)選實施例可總結(jié)為第一步接收用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，從接收信號中按照對應(yīng)位置提取出導(dǎo)頻序列；第二步信道估計，利用接收的導(dǎo)頻信號和發(fā)送的本地導(dǎo)頻進行本小區(qū)的信道估計；第三步干擾和噪聲的空間矩陣的測量，根據(jù)測量的干擾和噪聲，求出它們的空間特征矩陣；第四步根據(jù)干擾和噪聲空間矩陣的分布特性，計算干擾和噪聲的相對比值，并與門限值進行比較；第五步自適應(yīng)選擇均衡算法進行均衡，消除干擾和噪聲。下面結(jié)合實例及圖3對上述優(yōu)選實施例進行詳細說明。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明實例的干擾和噪聲均衡方法包括以下步驟步驟302，以LTE為例，對應(yīng)的時頻資源位置如圖2所示，按照對應(yīng)的時頻資源位置提取接收的導(dǎo)頻信息，用于下一步的信道估計。步驟304，根據(jù)提取的接收導(dǎo)頻信號和本地發(fā)送導(dǎo)頻序列進行信道估計，信道估計方法不做限定，可以是LS、LMMSE、時域降噪，頻域降噪等信道估計方法，下面以時域降噪方法為例首先用LS算法得到未降噪的信道估計，公式如下Hp = X-1 (k) Y (k)然后進行快速傅立葉反變換(Inverse Fast Fourier Transform,簡稱為IFFT),變化到時域去做降噪處理hp = IFFT(Hp)，再計算窗長，經(jīng)過加窗去噪，得到降噪后的本小區(qū)信道估計&。窗長的計算公式如下
L = N * ,cp
j^C iy user 八廠
_ 7V#_Lfore = mLc, Lpost = nLcLfore是前窗長度，Llrost是后窗的長度，Nusct是目標(biāo)用戶占用子載波數(shù)，Nfft是fft點數(shù)，Icp是OFDM系統(tǒng)中循環(huán)前綴的長度，m和n是計算前窗和后窗長度的比例系數(shù)。最后再做快速傅立葉變換(Fast Fourier Transform,簡稱為FFT)變換,得到頻域信道沖擊響應(yīng)Hp=FFTihp),步驟306，根據(jù)步驟304得到的信道估計值、發(fā)送和接收導(dǎo)頻序列，計算干擾噪聲空間特性矩陣，方法不做限制，以下面的方法為例首先計算干擾和噪聲序列NI = Y-Hp*X其中，Y為接收到的導(dǎo)頻序列，其中包括目標(biāo)用戶發(fā)送的信息，干擾信息以及噪聲三項。為導(dǎo)頻處的信道估計值，X為目標(biāo)用戶發(fā)送的導(dǎo)頻序列。NI為干擾噪聲序列，則
干擾噪聲空間特性矩陣Rn為Rn = NI*NIh/N其中，N為計算的子載波個數(shù)。步驟308，根據(jù)步驟306得到的干擾噪聲空間矩陣的分布特性，求出干擾和噪聲的相對比值，噪聲和干擾的分布在該空間矩陣中具有一定的規(guī)律性，根據(jù)這種規(guī)律性，可以計算出干擾和噪聲的相對比值。步驟310，將步驟308計算出來的干擾和噪聲的相對比值與預(yù)定門限進行比較，大于等于門限則采用帶有干擾抑制作用的均衡算法，小于門限就采用消除噪聲的均衡算法，這里的門限可以是仿真統(tǒng)計確定的，也可以是外場測試的結(jié)果。步驟312，根據(jù)304得到的信道估計值，304得到的干擾和噪聲的空間特性矩陣和接收數(shù)據(jù)進行均衡消除干擾和噪聲，其中帶有干擾抑制作用的均衡公式如下，以麗SE為例，但不限于麗SE算法X = (Hh ■ Rn1 H + /) 1 Hh Rn1 Y消除噪聲的均衡算法可以以ZF、MRC、麗SE等為準(zhǔn)則，下面以麗SE為例，公式如下X = (Hh-H+ (T2I)-1Hh-Y圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的干擾和噪聲均衡裝置的結(jié)構(gòu)框圖。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的干擾和噪聲均衡裝置包括序列提取模塊42，從接收信號中提取用戶的接收導(dǎo)頻序列；空間矩陣模塊44，用于根據(jù)提取到的接收導(dǎo)頻序列及本地的發(fā)送導(dǎo)頻序列，得出干擾噪聲空間特性矩陣，并根據(jù)該干擾噪聲空間特性矩陣，確定干擾和噪聲的相對比值；判決選擇模塊46，用于將確定的干擾和噪聲的相對比值與預(yù)定門限值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇相應(yīng)的均衡算法進行均衡，消除干擾和噪聲。上述裝置，利用了干擾抑制合并技術(shù)，會根據(jù)干擾和噪聲的比例大小，選擇不同的干擾噪聲消除方案進行均衡(即自適應(yīng)的進行均衡)，從而可以在改善小區(qū)邊緣用戶通信特性的同時，最大限度地提高小區(qū)中心用戶的吞吐量。優(yōu)選地，判決選擇模塊46可以進一步包括判決單元462，用于將確定的干擾和噪聲的相對比值與預(yù)定門限值進行比較；
干擾抑制單元464，用于在干擾和噪聲的相對比值大于等于預(yù)定門限值時，選擇帶有干擾抑制作用的均衡算法進行均衡；噪聲消除單元466，用于在干擾和噪聲的相對比值小于預(yù)定門限值時，選擇消除噪聲的均衡算法進行均衡。通過上述模塊即可建立起自適應(yīng)的機制，根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)有選擇的進行均衡
處理優(yōu)選地，空間矩陣模塊44可以進一步包括信道估計單元442，用于根據(jù)接收導(dǎo)頻序列及發(fā)送導(dǎo)頻序列進行信道估計，得出信道估計值；矩陣計算單元444，用于根據(jù)信道估計值、接收導(dǎo)頻序列及發(fā)送導(dǎo)頻序列，求出干擾噪聲空間特性矩陣；比值確定單元446，用于根據(jù)干擾噪聲空間特性矩陣，確定干擾和噪聲的相對比值。干擾噪聲空間特性矩陣的得出可以分為兩個步驟，在信道估計單元442得出信道估計值之后，矩陣計算單元444即可在此基礎(chǔ)上求出干擾噪聲空間特性矩陣。在得出干擾噪聲空間特性矩陣之后，比值確定單元446即可根據(jù)干擾噪聲空間特性矩陣的分布特性確定出干擾和噪聲的相對比值。綜上所述，上述優(yōu)選裝置的工作過程可以概括為首先序列提取模塊42按照對應(yīng)的時頻資源提取用戶的接收導(dǎo)頻序列，然后信道估計單元442根據(jù)接收到的導(dǎo)頻序列和已知發(fā)送的導(dǎo)頻序列進行信道估計，矩陣計算單元444計算干擾噪聲的空間特性矩陣，比值確定單元446根據(jù)這個矩陣的分布特性，計算出干擾和噪聲的相對比值，然后通過判決單元462將干擾和噪聲的相對比值與門限進行比較，最后，干擾抑制單元464和噪聲消除單元466再根據(jù)判決單元462得到的比較結(jié)果，選擇合適的均衡算法進行均衡，消除干擾和噪聲。優(yōu)選地，信道估計單元442進行信道估計的方法可以包括最小二乘法LS、線性最小均方誤差法LMMSE、時域降噪、頻域降噪。信道估計單元442可以使用的進行信道估計方法實際上有很多種，包括但不限于上述方法。優(yōu)選地，上述帶有干擾抑制作用的均衡算法可以包括最小均方誤差(MinimumMean Square Error,簡稱為MMSE);上述消除噪聲的均衡算法包括迫零(Zero Forcing,簡稱為 ZF)、最大比合并(Maximum Ratio Combing,簡稱為 MRC)、MMSE。同理，可以用在此處的算法包括但不限于上述算法。從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明在干擾抑制合并技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種自適應(yīng)的干擾噪聲均衡方案，不僅可以改善小區(qū)邊緣用戶通信特性，還可以最大限度地提高小區(qū)中心用戶的吞吐量。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現(xiàn)，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實現(xiàn)，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執(zhí)行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種干擾和噪聲消除方法，其特征在于，包括 從接收信號中提取用戶的接收導(dǎo)頻序列； 根據(jù)提取到的所述接收導(dǎo)頻序列及本地的發(fā)送導(dǎo)頻序列，得出干擾噪聲空間特性矩陣； 根據(jù)所述干擾噪聲空間特性矩陣，確定干擾和噪聲的相對比值； 將確定的所述干擾和噪聲的相對比值與預(yù)定門限值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇相應(yīng)的均衡算法進行均衡，消除所述干擾和噪聲。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)比較結(jié)果選擇相應(yīng)的均衡算法進行均衡包括 在所述干擾和噪聲的相對比值大于等于所述預(yù)定門限值時，選擇帶有干擾抑制作用的均衡算法進行均衡； 在所述干擾和噪聲的相對比值小于所述預(yù)定門限值時，選擇消除噪聲的均衡算法進行均衡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)提取到的所述接收導(dǎo)頻序列及本地的發(fā)送導(dǎo)頻序列，得出干擾噪聲空間特性矩陣包括 根據(jù)所述接收導(dǎo)頻序列及所述發(fā)送導(dǎo)頻序列進行信道估計，得出信道估計值； 根據(jù)所述信道估計值、所述接收導(dǎo)頻序列及所述發(fā)送導(dǎo)頻序列，求出所述干擾噪聲空間特性矩陣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，進行信道估計的方法包括最小二乘法LS、線性最小均方誤差法LMMSE、時域降噪、頻域降噪。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項所述的方法，其特征在于， 所述帶有干擾抑制作用的均衡算法包括最小均方誤差MMSE ； 所述消除噪聲的均衡算法包括迫零ZF、最大比合并MRC、最小均方誤差麗SE。
6.一種干擾和噪聲消除裝置，其特征在于，包括 序列提取模塊，用于從接收信號中提取用戶的接收導(dǎo)頻序列； 空間矩陣模塊，用于根據(jù)提取到的所述接收導(dǎo)頻序列及本地的發(fā)送導(dǎo)頻序列，得出干擾噪聲空間特性矩陣，并根據(jù)所述干擾噪聲空間特性矩陣，確定干擾和噪聲的相對比值；判決選擇模塊，用于將確定的所述干擾和噪聲的相對比值與預(yù)定門限值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇相應(yīng)的均衡算法進行均衡，消除所述干擾和噪聲。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述判決選擇模塊包括 判決單元，用于將確定的所述干擾和噪聲的相對比值與預(yù)定門限值進行比較； 干擾抑制單元，用于在所述干擾和噪聲的相對比值大于等于所述預(yù)定門限值時，選擇帶有干擾抑制作用的均衡算法進行均衡； 噪聲消除單元，用于在所述干擾和噪聲的相對比值小于所述預(yù)定門限值時，選擇消除噪聲的均衡算法進行均衡。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述空間矩陣模塊包括 信道估計單元，用于根據(jù)所述接收導(dǎo)頻序列及所述發(fā)送導(dǎo)頻序列進行信道估計，得出信道估計值； 矩陣計算單元，用于根據(jù)所述信道估計值、所述接收導(dǎo)頻序列及所述發(fā)送導(dǎo)頻序列，求出所述干擾噪聲空 間特性矩陣； 比值確定單元，用于根據(jù)所述干擾噪聲空間特性矩陣，確定干擾和噪聲的相對比值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述信道估計單元進行信道估計的方法包括最小二乘法LS、線性最小均方誤差法LMMSE、時域降噪、頻域降噪。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9任一項所述的裝置，其特征在于， 所述帶有干擾抑制作用的均衡算法包括最小均方誤差MMSE ； 所述消除噪聲的均衡算法包括迫零ZF、最大比合并MRC、最小均方誤差麗SE。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種干擾和噪聲消除方法及裝置，上述方法包括從接收信號中提取用戶的接收導(dǎo)頻序列；根據(jù)提取到的接收導(dǎo)頻序列及本地的發(fā)送導(dǎo)頻序列，得出干擾噪聲空間特性矩陣；根據(jù)上述干擾噪聲空間特性矩陣，確定干擾和噪聲的相對比值；將確定的干擾和噪聲的相對比值與預(yù)定門限值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇相應(yīng)的均衡算法進行均衡，消除上述干擾和噪聲。通過本發(fā)明提供的技術(shù)方案，解決了通信系統(tǒng)中未知干擾大小，魯棒地采取一種均衡方法進行均衡造成系統(tǒng)性能惡化的問題，進而達到改善了小區(qū)邊緣用戶通信特性，最大限度地提高了小區(qū)中心用戶的吞吐量的效果。
文檔編號H04L25/02GK102638423SQ201110037009
公開日2012年8月15日 申請日期2011年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月11日
發(fā)明者張磊 申請人:中興通訊股份有限公司