自适应分集合并方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提出自适应分集合并方法，包括步骤：接收多路分集信号；根据所述多路分集信号，计算非参考信号噪声干扰协方差矩阵；获取非参考信号噪声干扰协方差矩阵的主对角线元素的平均值以及非对角线元素的平均值；判断非对角线元素的平均值与主对角线元素的平均值的数值关系是否满足预设条件；若是，则根据IRC准则进行分集合并；若否，则根据MRC准则进行分集合并。本发明还提出自适应分集合并装置，实现简单而有效，减少了系统计算的复杂度，扩大了分集合并的使用范围。
【专利说明】自适应分集合并方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信系统领域，特别是涉及自适应分集合并方法和装置。
【背景技术】
[0002]目前，OFDM技术被广泛应用于数字通信领域，特别是无线通信领域。采用OFDM技术的通信系统，可以提供更高的吞吐量和更好的服务质量。在通信小区的中心区域，影响系统吞吐量的主要因素是噪声，主要是指白噪声，通常认为此时的系统是噪声受限的。如图1所示，用户终端UE1、UE2分别位于小区I和小区2的小区边缘区域。对于基站I来说，它会同时收到来自UEl和UE2的信号。如果UEl和UE2在同一频带内发送信号。那么，影响基站I接收UEl信号的主要因素，就是来自UE2的同频信号。也就是说，来自UE2的信号，对基站I接收UEl的信号产生了同频干扰。在小区的边缘，影响系统吞吐量的主要因素是干扰，特别是来自相邻小区的同频干扰，此时认为系统是干扰受限的。
[0003]现在通信系统中的接收机，不论是基站还是终端，都支持多天线的配置。根据多天线接收到的多路分集信号，按照一定准则进行分集合并，就可以有效地减轻(或者消除)噪声(和干扰)对信号的影响，提高接收信号的质量，以至于提高整个系统的吞吐量和服务质量。
[0004]常用的分集合并准则主要有两种:MRC (Maximum Ratio Combining,最大比合并)和IRC (Interferecne Rejection Combining,干扰抑制合并)。其中，MRC准则适用于噪声为主的系统环境，而IRC准则适用于干扰为主的系统环境。
[0005]目前的一种分集合并方法，可以根据当时的系统环境，实时地选择合适的合并准贝U。但是，该方法是在时域中进行了多次判断，并且该方法只适用于2路分集信号的合并。这样，不仅限制了该合并方法的使用范围，而且增加了系统计算的复杂度。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种自适应分集合并方法，实现简单而有效，减少了系统计算的复杂度，扩大了分集合并的使用范围。
[0007]自适应分集合并方法，包括步骤:
[0008]接收多路分集信号；
[0009]根据所述多路分集信号，计算噪声干扰协方差矩阵；
[0010]获取噪声干扰协方差矩阵的主对角线元素的平均值以及非对角线元素的平均值；
[0011]判断非对角线元素的平均值与主对角线元素的平均值的数值关系是否满足预设条件；
[0012]若是，则根据IRC准则进行分集合并；若否，则根据MRC准则进行分集合并。
[0013]本发明方法根据多路分集信号计算噪声干扰协方差矩阵，再计算噪声协防差矩阵主对角元素的平均值和非对角元素的平均值；然后根据这两种平均值进行条件判决，若符合预定条件，则根据IRC准则进行分集合并；否则根据MRC准则进行分集合并。
[0014]本发明的目的还在于提供一种自适应分集合并装置，实现简单而有效，减少了系统计算的复杂度，扩大了分集合并的使用范围。
[0015]自适应分集合并装置，包括:
[0016]接收单元，用于接收多路分集信号；
[0017]计算单元，用于根据所述多路分集信号，计算噪声干扰协方差矩阵；
[0018]获取单元，用于获取噪声干扰协方差矩阵的主对角线元素的平均值以及非对角线元素的平均值；
[0019]判断单元，用于判断非对角线元素的平均值与主对角线元素的平均值的数值关系是否满足预设条件；若判断结果为是，则通知第一分集合并单元进行分集合并；若判断结果为否，则通知第二分集合并单元进行分集合并；
[0020]所述第一分集合并单元，用于根据IRC准则进行分集合并；
[0021]所述第二分集合并单元，用于根据MRC准则进行分集合并。
[0022]本发明装置根据多路分集信号计算噪声干扰协方差矩阵，再计算噪声协防差矩阵主对角元素的平均值和非对角元素的平均值；然后根据这两种平均值进行条件判决，若符合预定条件，则根据IRC准则进行分集合并；否则根据MRC准则进行分集合并。
[0023]本发明提出的自适应分集合并方法和装置，其有益效果:
[0024]本发明可以根据当前的系统环境，自适应地选择进行合并准则(MRC或者IRC)。这样，本发明中的合并方法既适用于噪声为主的环境，又适用于干扰为主的环境；且使用合并准则判决可以直接利用噪声干扰协方差矩阵，简单而有效，减少了系统的复杂度和计算延迟。而且，该方法适用于多路(大于等于2)分集信号的情况。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为小区间用户干扰示意图；
[0026]图2为本发明方法的一个实施例流程图；
[0027]图3为本发明装置的一个结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]为便于理解，下面将结合附图进行阐述。
[0029]请参考图2，本发明提出自适应分集合并方法，包括步骤:
[0030]SlOl、接收多路分集信号；
[0031]多路分集信号可以由参考信号和非参考信号组成，也可以只由非参考信号组成。其中，参考信号是收、发两端均已知的、用于辅助接收(信道估计、噪声干扰矩阵计算)的序列，又称为训练序列；非参考信号就是发送端发送的，需要接收端通过均衡、解调、解码等过程才能得到的数据序列。
[0032]S102、根据多路分集信号，计算非参考信号噪声干扰协方差矩阵；
[0033]S103、获取非参考信号的噪声干扰协方差矩阵的主对角元素的平均值、非对角元素的平均值；
[0034]S104、判断上述2种平均值间的数值关系是否满足预定条件；[0035]判断非对角线元素的平均值与主对角线元素的平均值的数值关系是否满足预设条件；若是，则进行S105 ;若否，则进行S106。其中，非主对角元素，指的是，在噪声干扰协方差矩阵中，除了主对角元素外的元素。
[0036]S105、根据IRC准则进行分集合并；
[0037]其中，IRC准则为干扰抑制合并准则。
[0038]S106、根据MRC准则进行分集合并。
[0039]其中，MRC准则为最大比合并准则。
[0040]本发明方法根据多路分集信号计算非参考信号噪声干扰协方差矩阵，再计算非参考信号噪声协防差矩阵主对角元素的平均值和非对角元素的平均值；然后根据这两种平均值进行条件判决，若符合预定条件，则根据IRC准则进行分集合并；否则根据MRC准则进行分集合并。
[0041]本发明提出的自适应分集合并方法，其有益效果:
[0042]本发明可以根据当前的系统环境，自适应地选择进行合并准则(MRC或者IRC)。这样，本发明中的合并方法既适用于噪声为主的环境，又适用于干扰为主的环境；且使用合并准则判决可以直接利用噪声干扰协方差矩阵，简单而有效，减少了系统的复杂度和计算延迟。而且，该方法适用于多路(大于等于2)分集信号的情况。
[0043]在其中一个实施例中，上述步骤S103包括:
[0044]根据公式-Jdmg = ￡φ；,.|)，计算非参考信号的噪声干扰协方差矩阵的主对角线元素的平均值；
[0045]根据公式=E(IrijI)，计算非参考信号的噪声干扰协方差矩阵的非对角线元素的平均值；
[0046]其中，巧_为非参考信号的噪声干扰协方差矩阵的主对角线元素的平均值；^L—,胃为非参考信号的噪声干扰协方差矩阵的非对角线元素的平均值；1 < i SN，I < j SN，i〈j，N是分集信号的路数；rii为非参考信号的噪声干扰协方差矩阵的第i行、第i列元素，即为天线i的、噪声干扰的自相关系数为非参考信号的噪声干扰协方差矩阵的第i行、第j列元素，即为天线i的、噪声干扰的互相关系数。
[0047]在其中一个实施例中，上述步骤S104包括:
[0048]计算非对角线元素的平均值与主对角线元素的平均值的比值，若该比值大于第一预定比值，则判断为满足预设条件；若该比值小于或者等于第一预定比值，则判断为不满足预设条件；
[0049]具体的，非参考信号的噪声干扰协方差矩阵的主对角线元素的平均值设为凡^，
非参考信号的噪声干扰协方差矩阵的非对角线元素的平均值设为进行判决时根据以下判决式进行判决:
P non—diog *
[0050]->Αι其中，A1为第一预定比值；并且一般设X1 ￡ (0,10];若_ 和
PdWg ；Pdiog
?__~满足上式，则判断符合预设条件；若Pdi(^PP_-di()g不满足上式，则判断不符合预设条件。[0051]或者，计算主对角线元素的平均值与非对角线元素的平均值的比值，若该比值小于第二预定比值，则判断为满足预设条件；若该比值大于或者等于第二预定比值，则判断为不满足预设条件；
[0052]其中，第一预定比值与第二预定比值互为倒数关系。
[0053]具体的，非参考信号的噪声干扰协方差矩阵的主对角线元素的平均值设为Pcfeis
非参考信号的噪声干扰协方差矩阵的非对角线元素的平均值设力八_4?，则进行判决时根据以下判决式进行判决:
[0054]
【权利要求】
1.自适应分集合并方法，其特征在于，包括步骤: 接收多路分集信号； 根据所述多路分集信号，计算非参考信号噪声干扰协方差矩阵； 获取非参考信号的噪声干扰协方差矩阵的主对角线元素的平均值，以及非对角线元素的平均值； 判断非对角线元素的平均值与主对角线元素的平均值的数值关系，是否满足预设条件； 若是，则根据IRC准则进行分集合并；若否，则根据MRC准则进行分集合并。
2.根据权利要求1所述的自适应分集合并方法，其特征在于，所述获取噪声干扰协方差矩阵的主对角线元素的平均值以及非对角线元素的平均值的步骤包括: 根据公式.，_ =￡(\ru\)，计算非参考信号的噪声干扰协方差矩阵的主对角线元素的平均值； 根据公式=玢|^|)，计算非参考信号的噪声干扰协方差矩阵的非对角线元素的平均值； 其中?力非参考信号的噪声干扰协方差矩阵的主对角线元素的平均值为非参考信号的噪声干扰协方差矩阵的非对角线元素的平均值；1 < i < N，I < j < N，i〈j，N是分集信号的路数；rii为非参考信号的噪声干扰协方差矩阵的第i行、第i列元素；rij为非参考信号的噪声干扰协方差矩阵的第i行、第j列元素。
3.根据权利要求1所述的自适应分集合并方法，其特征在于，所述判断非对角线元素的平均值与主对角线元素的平均值的数值关系，是否满足预设条件的步骤包括: 计算非对角线元素的平均值与主对角线元素的平均值的比值，若该比值大于第一预定比值，则判断为满足预设条件；若该比值小于或者等于所述第一预定比值，则判断为不满足预设条件； 或者，计算主对角线元素的平均值与非对角线元素的平均值的比值，若该比值小于第二预定比值，则判断为满足预设条件；若该比值大于或者等于所述第二预定比值，则判断为不满足预设条件； 其中，所述第一预定比值与所述第二预定比值互为倒数关系。
4.根据权利要求1至3任一项所述的自适应分集合并方法，其特征在于，所述根据多路分集信号，计算非参考信号噪声干扰协方差矩阵的步骤具体为: 根据公式:R = YYH，计算非参考信号噪声干扰协方差矩阵；其中，R是所述非参考信号的噪声干扰协方差矩阵；Υ是所述多路分集信号的非参考信号的接收序列；上标H表示矩阵的共轭转置变换。
5.根据权利要求1至3任一项所述的自适应分集合并方法，其特征在于，` 所述根据多路分集信号，计算非参考信号噪声干扰协方差矩阵的步骤具体为: 从所述多路分集信号中，获取参考信号的发送序列和接收序列； 根据所述发送序列和所述接收序列，进行信道估计得到参考信号的信道响应矩阵； 根据公式:RKS = (Yes-Hes -Xes) (Yes-Hes.ΧΚ)Η，计算参考信号的噪声干扰协方差矩阵；其中，Rks是参考信号的噪声干扰协方差矩阵，Yes是所述参考信号的接收序列；XKS是所述参考信号的发送序列；HKS是所述参考信号的信道响应矩阵；上标H表示矩阵的共轭转置变换；根据所述参考信号的噪声干扰协方差矩阵获得非参考信号的噪声干扰协方差矩阵R。
6.自适应分集合并装置，其特征在于，包括: 接收单元，用于接收多路分集信号； 计算单元，用于根据所述多路分集信号，计算非参考信号噪声干扰协方差矩阵； 获取单元，用于获取非参考信号噪声干扰协方差矩阵的主对角线元素的平均值，以及非对角线元素的平均值； 判断单元，用于判断非对角线元素的平均值与主对角线元素的平均值的数值关系，是否满足预设条件；若判断结果为是，则通知第一分集合并单元进行分集合并；若判断结果为否，则通知第二分集合并单元进行分集合并； 所述第一分集合并单元，用于根据IRC准则进行分集合并； 所述第二分集合并单元，用于根据MRC准则进行分集合并。
7.根据权利要求6所述的自适应分集合并装置，其特征在于，所述获取单元获取非参考信号噪声干扰协方差矩阵的主对角线元素的平均值以及非对角线元素的平均值时， 根据公式=￡(b,|)，计算非参考信号噪声干扰协方差矩阵的主对角线元素的平均值； 根据公式JL—-g =%|)，计算非参考信号噪声干扰协方差矩阵的非对角线元素的平均值； 其中力非参考信号噪声干扰协方差矩阵的主对角线元素的平均值为非参考信号噪声干扰协方差矩阵的非对角线元素的平均值；1 < i < N，1 < j < N，i〈j，N是分集信号的路数为非参考信号噪声干扰协方差矩阵的第i行、第i列元素为非参考信号噪声干扰协方差矩阵的第i行、第j列元素。
8.根据权利要求6所述的自适应分集合并装置，其特征在于，所述判断单元判断非对角线元素的平均值与主对角线元素的平均值的数值关系，是否满足预设条件时， 计算非对角线元素的平均值与主对角线元素的平均值的比值，若该比值大于第一预定比值，则判断为满足预设条件；若该比值小于或者等于所述第一预定比值，则判断为不满足预设条件； 或者，计算主对角线元素的平均值与非对角线元素的平均值的比值，若该比值小于第二预定比值，则判断为满足预设条件；若该比值大于或者等于所述第二预定比值，则判断为不满足预设条件； 其中，所述第一预定比值与所述第二预定比值互为倒数关系。
9.根据权利要求6至8任一项所述的自适应分集合并装置，其特征在于，所述计算单元根据多路分集信号，计算非参考信号噪声干扰协方差矩阵时， 根据公式:R = YYH，计算非参考信号噪声干扰协方差矩阵；其中，R是所述非参考信号噪声干扰协方差矩阵；Υ是所述多路分集信号的非参考信号的接收序列；上标H表示矩阵的共轭转置变换。
10.根据权利要求6至8任一项所述的自适应分集合并装置，其特征在于， 所述计算单元根据多路分集信号，计算非参考信号噪声干扰协方差矩阵时，从所述多路分集信号中，获取参考信号的发送序列和接收序列； 根据所述发送序列和所述接收序列，进行信道估计得到参考信号的信道响应矩阵；根据公式:RKS=(YKS-HKS.XES) (Yes-Hes.XKS)H，计算参考信号的噪声干扰协方差矩阵；其中，Rks是参考信号的噪声干扰协方差矩阵，Yes是所述参考信号的接收序列；XKS是所述参考信号的发送序列；HKS是所述参考信号的信道响应矩阵；上标H表示矩阵的共轭转置变换；根据所述参考信号的噪声`干扰协方差矩阵获得非参考信号的噪声干扰协方差矩阵R。
【文档编号】H04B7/08GK103873129SQ201210546461
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月14日 优先权日:2012年12月14日
【发明者】秦伟, 刁穗东, 付杰尉, 刘旻 申请人:京信通信系统（中国）有限公司