专利名称：一种td-scdma系统中的多小区信道估计方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种TD-SCDMA系统中的多小区信道估计方法。
背景技术：
TD-SCDMA(时分同步码分多址，Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple Access)系统是由 CWTS(中国标准化组织，China WirelessTelecommunications Standards group)提出，并被 ITU(国际电信联盟，International Telecommunications Union)所接受的第三代移动通信标准之一。其中，联合检测是应用于TD-SCDMA系统的关键技术之一，而该技术的性能依赖于快速而准确的信道估计。TD-SCDMA系统既可以异频组网也可以同频组网，其中，同频组网的优点在于所有的小区都可能使用所有可能的频点资源，具有较高的频谱利用率，但是，其带来一个不可避免的问题，也即，靠近目标小区的邻小区用户信号将带来严重的同频干扰，因此多小区联合检测显得尤其必要。一种最直接的方法是采用扩展的Meiner (斯坦纳)信道估计，通过改变基本Midamble码(TD-SCDMA系统的训练序列)来分别得到各小区强干扰用户的CHR (信道冲激响应，Channel impulse response)。但是，由于各小区的Midamble矩阵并不正交， 因此在分别对各小区进行单独信道估计的过程中，其它小区的接入用户信号将带来不可忽略的干扰，这就使得基于迫零原理的Meiner信道估计精度大大降低，而信道估计精度的下降又将严重影响联合检测的性能。为了提高多小区信道估计精度，已有一种多小区联合信道估计方法，通过改变信道估计矩阵的结构，将邻小区强干扰用户也作为可以检测的用户信号来处理，可以降低信道估计中的噪声功率。但是，上述多小区联合信道估计方法在实际应用中存在着如下技术难点一是计算复杂度高；庞大的运算量制约了信道估计速度，从而导致联合检测空余时间的大幅减少；二是条件限制苛刻；与传统单小区Steiner信道估计相同，多小区联合信道估计对可最多满足的接入用户数存在限制，对于上行链路而言该限制很容易被超出，而如果对超出处理范围的接入用户当成白噪声来处理，则会大大降低信道估计精度。总之，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是如何能够以比较低的运算复杂度，解决多速率TD-SCDMA系统中低速率用户受高速率用户干扰严重的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种TD-SCDMA系统中的多小区信道估计方法，其能够在保证信道估计高精度的条件下，既能大大减少运算复杂度又能满足任意接入用户数目的需求，从而更好地解决TD-SCDMA系统在小区边缘同频干扰严重的问题，为多小区联合检测提供质量保证。
为了解决上述问题，本发明公开了一种TD-SCDMA系统中的多小区信道估计方法， 包括采用单小区Steiner信道估计，对各小区进行信道粗略估计；根据信道粗略估计结果，确定接入用户总数；判断所述接入用户总数是否满足多小区联合信道估计条件，若是，则针对各小区的接入用户进行多小区联合信道估计，否则，针对各小区的接入用户进行多小区串行干扰抵消信道估计；针对所述多小区联合信道估计或多小区串行干扰抵消信道估计的结果，进行去噪
声处理。优选的，所述根据信道粗略估计结果，确定接入用户总数的步骤，包括针对信道粗略估计结果中各小区各用户的信道冲激响应，将其功率与所在小区的预设门限进行比较；如果超出所述所在小区的预设门限，则将该用户保存至接入用户集合，并记录下该用户所在小区号及所处的信道冲激响应窗口位置；如果低于所述所在小区的预设门限，则将该用户作为非接入用户，并对该用户的信道冲激响应抽头全置零；在比较完毕后，以所述接入用户集合中的用户数目作为接入用户总数。优选的，所述所在小区的预设门限为测量噪声功率的β倍，其中，在组网或小区初始化时确定β初值，或者，在多小区信道估计中根据动态信道环境动态调整所述β初值。优选的，所述多小区联合信道估计条件为，所述接入用户总数不超过P/W，其中，P 为训练训练长度，W为信道冲激响应的窗口长度。优选的，所述针对各小区的接入用户进行多小区联合信道估计的步骤，包括依据各小区各接入用户的导频接收信号进行匹配滤波，得到匹配滤波输出结果；构造由各小区各接入用户的导频码形成的相关矩阵；计算该相关矩阵的Cholesky因子；依据所述Cholesky因子，对所述匹配滤波输出结果进行一次前向迭代，并对前向迭代输出进行一次后向迭代，得到各小区各接入用户的信道冲击响应户估计。优选的，所述针对各小区的接入用户进行多小区串行干扰抵消信道估计的步骤， 包括初始化迭代次数；依据当前信道估计结果，计算各小区当前接入用户的信道冲激响应功率，并选择具有最大信道冲激响应功率的接入用户；对该接入用户进行干扰恢复；从当前信道估计结果中抵消掉该用户对其它用户的干扰；迭代次数加1 ；判断该迭代次数是否达到预设值，若是，则停止迭代，并以当前信道估计结果作为多小区串行干扰抵消信道估计结果，否则，返回计算各小区当前接入用户的新的信道冲激响应功率。
优选的，采用FFT执行所述匹配滤波操作和相关矩阵的构造操作，以及，采用 Schur算法计算该相关矩阵的Cholesky因子。优选的，在针对各小区的接入用户进行多小区联合信道估计前，还包括判断当前时隙接入用户与上一时隙接入用户的关系，如果该关系不是多一新接入用户、少一原接入用户或接入用户不变，则针对各小区的接入用户进行多小区联合信道估计。优选的，所述方法还包括在计算该相关矩阵的Cholesky因子时，存储该Cholesky因子；如果该关系是少一原接入用户或接入用户不变，则以上一时隙的Cholesky因子作为当前时隙的Cholesky因子；如果该关系是多一新接入用户，则依据上一时隙的Cholesky因子迭代得到当前时隙的Cholesky因子；并且，依据当前时隙的Cholesky因子，对当前匹配滤波输出结果进行一次前向迭代，并对前向迭代输出进行一次后向迭代，得到各小区各接入用户的信道冲激响应户估计；优选的，所述去噪声处理步骤包括针对所述多小区联合信道估计或多小区串行干扰抵消信道估计的结果中接入用户的信道冲激响应抽头，如果其模值小于第二预设门限，则将其置零。优选的，所述第二预设门限为噪声方差的α倍。优选的，所述采用单小区Steiner信道估计，对各小区进行信道粗略估计的步骤包括针对当前小区的导频接收信号进行FFT运算；使用FFT运算结果点除各小区基本Midamble码的FFT ；对点除结果进行IFFT运算，得到当前小区的信道粗略估计结果。优选的，通过以下步骤获得邻小区的基本Midamble码无线网络控制器将邻小区的基本Midamble码传输给基站；基站通过信令将邻小区的基本Midamble码传输给终端。与现有技术相比，本发明具有以下优点首先，本发明在对各小区进行信道粗略估计后，在接入用户总数满足多小区联合信道估计条件时，才进行多小区串行干扰抵消信道估计，而在接入用户总数不满足多小区联合信道估计条件时，进行多小区串行干扰抵消信道估计；因此，能够摆脱多小区联合信道估计条件的限制，满足任意接入用户数目的需求；其次，由于多小区联合信道估计把邻小区信号当成期望信号处理，可以大大提高估计准确度，而多小区串行干扰抵消信道估计能够对信道粗略估计结果进行干扰消除，获得更为精确的CIR ；因此，本发明能够保证多小区信道估计的精度；再者，本发明可以采用相关矩阵的Cholesky分解替代信道估计矩阵G的求逆操作，以降低多小区联合信道估计的运算复杂度；此外，本发明多小区串行干扰抵消信道估计涉及的主要运算是点除结果的IDFT ； 由于因为小区基本Midamble码的DFT在信道粗略估计中已经求得，或者在小区初始化时已经存储好而不必每次信道估计时都重复一遍，所以运算量并不大；另外，同属一个小区的每个用户的互干扰矩阵元素都出自同一个向量，即如果接入小区个数为N，则仅需要J》次 IDFT操作；因此，本发明的多小区串行干扰抵消信道估计具有低的复杂度；进一步，本发明还可以采用FFT运算，简化多小区联合信道估计中的匹配滤波操作和相关矩阵的构造操作，以减少运算量；更进一步，本发明还可以采用Schur算法进行相关矩阵的Cholesky分解，减少计
算复杂度；另外，在多小区联合信道估计的过程中，本发明还可以通过判断当前时隙接入用户与上一时隙接入用户的关系，对接入用户进行分类处理，以降低运算量；最后，如果该关系满足接入用户多1的条件，可用迭代旧的Cholesky因子计算得到新的Cholesky因子，这样，相对于重新采用Schur算法计算新的Cholesky因子，可以大大降低计算量。
图1是本发明一种TD-SCDMA系统中的多小区信道估计方法实施例1的流程图；图2是本发明一种步骤105的实现过程示意；图3是本发明一种TD-SCDMA系统中的多小区信道估计方法实施例2的流程图；图4是本发明一种针对各小区的接入用户进行多小区联合信道估计的实现过程示例。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。参照图1，示出了本发明一种TD-SCDMA系统中的多小区信道估计方法实施例1的流程图，具体可以包括步骤101、采用单小区Steiner信道估计，对各小区进行信道粗略估计；在本发明的一种优选实施例中，所述对各小区进行信道粗略估计的步骤可以具体包括子步骤Al、针对当前小区的导频接收信号进行FFT(快速傅里叶变换，fast Fourier transform)运算；子步骤A2、使用FFT运算结果点除各小区基本Midamble码的FFT ；子步骤A3、对点除结果进行IFFT(快速傅里叶逆变换，hverse fastFourier transform)运算，得到当前小区的信道粗略估计结果。对于目标小区而言，可以通过以下步骤获得邻小区的基本Midamble码RNC(无线网络控制器，Radio Network Controller)将邻小区的基本Midamble码传输给基站；如果使用终端，还可由基站通过信令将邻小区的基本Midamble码传输给终端。通过步骤101可以得到各小区在满负载(小区的Midamble码全用上)下的各用户CHR的粗略估计，而未接入的用户在其对应的CIR窗口内数值全为其它小区接入用户的干扰及白噪声。
步骤102、根据信道粗略估计结果，确定接入用户总数；在本发明的一种优选实施例中，可以通过如下步骤确定接入用户总数子步骤Bi、针对信道粗略估计结果中各小区各用户的信道冲激响应，将其功率与所在小区的预设门限进行比较；由于不同小区的信道环境不尽相同，故本发明可分别针对小区设定各自的预设门限，这样，所在小区的预设门限可由该小区信道环境决定并通过多次调整寻找最佳点。在实际中，所述所在小区的预设门限可设置为测量噪声功率的β倍，其中，在组网或小区初始化时确定β初值，或者，在多小区信道估计中根据动态信道环境动态调整所述β初值。子步骤Β2、如果超出所述所在小区的预设门限，则将该用户保存至接入用户集合， 并记录下该用户所在小区号及所处的信道冲激响应窗口位置；子步骤Β3、如果低于所述所在小区的预设门限，则将该用户作为非接入用户，并对该用户的信道冲激响应抽头全置零；子步骤Β4、在比较完毕后，以所述接入用户集合中的用户数目作为接入用户总数。例如，假设CIR窗口长度为W = 16，即每个小区共有8个CIR窗(基本Midamble 码长度为P = 128chipS)；本小区序号为0，第一层邻小区序号为1至6,h(n)n = 0,1,..., 6是小区η的满负载CIR向量；噪声功率为ο2;接入用户集合为U。则上述步骤102可以用以下伪代码示意性地表示for η = 0:6for 1 = 1:8if sum(abs(h(n) ((1-1) X 16+1:1 X 16)). "2) > β σ 2{U}—1+ηΧ8elseh (η) ((1-1) X 16+1:1 X 16) = 0 ；endendend上例的意图是把小区η的CIR窗口序号{1，2，. . .，8}调整为{1+ηΧ8， 2+ηΧ8, ...，8+ηΧ8}，这样便可从任意一个经调整后的窗口序号中读出其所在小区号以及所在小区的CIR窗口位置。在比较完毕后，接入用户集合U中的用户数目即为接入用户总数。步骤103、判断所述接入用户总数是否满足多小区联合信道估计条件，若是，则执行步骤104，否则，执行步骤105 ；由于本小区接入用户个数可以由本基站控制，但相邻小区接入用户信号对于本小区而言却是不可控的；因此，本发明的多小区联合信道估计采用了与单小区Steiner信道估计相同的接入用户限制条件。在实际中，所述多小区联合信道估计条件可以为，所述接入用户总数不超过P/W， 其中，P为训练训练长度，W为信道冲激响应的窗口长度。步骤104、针对各小区的接入用户进行多小区联合信道估计；
多小区联合信道估计的基本任务是消除用户自身的MAI (多址干扰， Multiple Access Interference)以及其它用户带来的 ICI (同频干扰，Interchannel Interference)，精确地估计出接入用户的CIR。类似于单小区Steiner信道估计方法，多小 区联合信道估计也需要根据接入用户的Midamble码构造出信道估计矩阵G。假设第n个小区(可以是序号为0至6的其中ー个小区)的接入用户个数为K(n)， 接入用户集合U包含K个元素，那么有
权利要求
1.一种TD-SCDMA系统中的多小区信道估计方法，其特征在于，包括 采用单小区Steiner信道估计，对各小区进行信道粗略估计；根据信道粗略估计结果，确定接入用户总数；判断所述接入用户总数是否满足多小区联合信道估计条件，若是，则针对各小区的接入用户进行多小区联合信道估计，否则，针对各小区的接入用户进行多小区串行干扰抵消信道估计；针对所述多小区联合信道估计或多小区串行干扰抵消信道估计的结果，进行去噪声处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据信道粗略估计结果，确定接入用户总数的步骤，包括针对信道粗略估计结果中各小区各用户的信道冲激响应，将其功率与所在小区的预设门限进行比较；如果超出所述所在小区的预设门限，则将该用户保存至接入用户集合，并记录下该用户所在小区号及所处的信道冲激响应窗口位置；如果低于所述所在小区的预设门限，则将该用户作为非接入用户，并对该用户的信道冲激响应抽头全置零；在比较完毕后，以所述接入用户集合中的用户数目作为接入用户总数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述所在小区的预设门限为测量噪声功率的β倍，其中，在组网或小区初始化时确定β初值，或者，在多小区信道估计中根据动态信道环境动态调整所述β初值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多小区联合信道估计条件为，所述接入用户总数不超过P/W，其中，P为训练训练长度，W为信道冲激响应的窗口长度。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对各小区的接入用户进行多小区联合信道估计的步骤，包括依据各小区各接入用户的导频接收信号进行匹配滤波，得到匹配滤波输出结果； 构造由各小区各接入用户的导频码形成的相关矩阵； 计算该相关矩阵的Cholesky因子；依据所述Cholesky因子，对所述匹配滤波输出结果进行一次前向迭代，并对前向迭代输出进行一次后向迭代，得到各小区各接入用户的信道冲击响应户估计。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对各小区的接入用户进行多小区串行干扰抵消信道估计的步骤，包括初始化迭代次数；依据当前信道估计结果，计算各小区当前接入用户的信道冲激响应功率，并选择具有最大信道冲激响应功率的接入用户； 对该接入用户进行干扰恢复；从当前信道估计结果中抵消掉该用户对其它用户的干扰； 迭代次数加1 ；判断该迭代次数是否达到预设值，若是，则停止迭代，并以当前信道估计结果作为多小区串行干扰抵消信道估计结果，否则，返回计算各小区当前接入用户的新的信道冲激响应功率。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，采用FFT执行所述匹配滤波操作和相关矩阵的构造操作，以及，采用Schur算法计算该相关矩阵的Cholesky因子。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在针对各小区的接入用户进行多小区联合信道估计前，还包括判断当前时隙接入用户与上一时隙接入用户的关系，如果该关系不是多一新接入用户、少一原接入用户或接入用户不变，则针对各小区的接入用户进行多小区联合信道估计。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括在计算该相关矩阵的Cholesky因子时，存储该Cholesky因子；如果该关系是少一原接入用户或接入用户不变，则以上一时隙的Cholesky因子作为当前时隙的Cholesky因子；如果该关系是多一新接入用户，则依据上一时隙的Cholesky因子迭代得到当前时隙的Cholesky因子；并且，依据当前时隙的Cholesky因子，对当前匹配滤波输出结果进行一次前向迭代， 并对前向迭代输出进行一次后向迭代，得到各小区各接入用户的信道冲激响应户估计；
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述去噪声处理步骤包括针对所述多小区联合信道估计或多小区串行干扰抵消信道估计的结果中接入用户的信道冲激响应抽头，如果其模值小于第二预设门限，则将其置零。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第二预设门限为噪声方差的α倍。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用单小EMeiner信道估计，对各小区进行信道粗略估计的步骤包括针对当前小区的导频接收信号进行FFT运算；使用FFT运算结果点除各小区基本Midamble码的FFT ；对点除结果进行IFFT运算，得到当前小区的信道粗略估计结果。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，通过以下步骤获得邻小区的基本 Midamble 码无线网络控制器将邻小区的基本Midamble码传输给基站；基站通过信令将邻小区的基本Midamble码传输给终端。
全文摘要
本发明提供了一种TD-SCDMA系统中的多小区信道估计方法，具体包括采用单小区Steiner信道估计，对各小区进行信道粗略估计；根据信道粗略估计结果，确定接入用户总数；判断所述接入用户总数是否满足多小区联合信道估计条件，若是，则针对各小区的接入用户进行多小区联合信道估计，否则，针对各小区的接入用户进行多小区串行干扰抵消信道估计；针对所述多小区联合信道估计或多小区串行干扰抵消信道估计的结果，进行去噪声处理。本发明能够在保证信道估计高精度的条件下，既能大大减少运算复杂度又能满足任意接入用户数目的需求，从而更好地解决TD-SCDMA系统在小区边缘同频干扰严重的问题，为多小区联合检测提供质量保证。
文档编号H04B1/7105GK102271103SQ20111004056
公开日2011年12月7日 申请日期2011年2月18日 优先权日2011年2月18日
发明者温淼文, 焦秉立, 程翔, 黄安鹏 申请人:北京大学