基于时变滤波的sc-fdma上行链路小区间干扰抑制方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及移动通信领域，具体涉及基于时变滤波的SC-FDMA上行链路干扰抑制 技术，对上行链路的小区间同道干扰进行抑制。
【背景技术】
[0002] SC-FDMA是3GPP LTE系统的上行多址接入方法。SC-FDMA系统的小区频率复用因子 为1，使得相邻小区的同一组子载波之间产生小区间同道干扰，严重影响系统性能，需要进 行小区间干扰抑制。现有的小区间干扰抑制方法包括频率分配和功率控制。频率分配是指 通过合理的频率规划，使得处于相邻小区边缘的用户使用不同的子载波，如软频复用SFR; 功率控制则是通过对用户的发射功率进行控制，使得其在保证系统吞吐量要求的前提下产 生尽可能小的干扰。
[0003] 根据子载波映射方式，SC-FDMA系统可以分为集中式子载波映射方式(LFDMA)和分 布式子载波映射方式（IFDMA)。通过对采用LFDMA分配方式的SC-FDMA信号进行Choi-Wi 11 iams时频分析，我们发现SC-FDMA信号的时频谱并非占满整个子带，其瞬时带宽随时间 变化，出现了一些能量较低的区域。在这些低能量区，有用信号能量很小，而干扰和白噪声 能量却不可忽略。此时，若采用时变滤波，能够根据有用信号的能量分布进行时频二维滤 波，可有效抑制干扰和噪声，提升系统信干噪比。
【发明内容】
[0004] 本发明是为了实现对小区间同道干扰的有效抑制，从而提供一种基于时变滤波的 SC-FDM上行链路小区间干扰抑制方法，它由以下步骤实现：
[0005] 步骤一、基站将接收到的信号进行下变频和A/D变换，得到信号y(n);
[0006] 步骤二、将信号y(n)送入缓存器中缓存，同时从信号y(n)中提取导频信号，送入信 噪比测量单元进行信噪比测量；
[0007] 若测得的SNR值不大于预设阈值，则将信噪比测量单元输出控制信号使缓存器的 信号输出端和N点DFT的信号输入端相连，并执行步骤五;N为正整数；
[0008] 若测得的SNR值大于预设阈值，则将信噪比测量单元输出控制信号使时变滤波单 元的信号输出端和N点DFT的信号输入端相连，并执行步骤三；
[0009] 步骤三、将缓存器中缓存的接收信号y(n)送入滤波区域确定单元进行时频分析， 并根据预先设定的滤波门限确定滤波通域R;
[0010]步骤四、根据步骤三确定的滤波通域R，对缓存器中缓存的接收信号y(n)进行时变 滤波，得到信号z(n);
[0011] 步骤五、若缓存器的信号输出端和N点DFT的信号输入端相连，则对信号y(n)进行N 点DFT，然后进行OFDM解调，得到N个子载波上承载的频域数据；
[0012] 若时变滤波单元的信号输出端和N点DFT的信号输入端相连，则对信号z(n)进行N 点DFT，然后进行OFDM解调，得到N个子载波上承载的频域数据；
[0013] 步骤六、根据用户UE1的子载波映射位置，从N个子载波中选出M个承载UE1用户信 号的子载波上的频域数据;M为正整数；
[0014] 步骤七、对步骤六产生的频域数据进行M点IDFT变换，得到用户UEl的时域数据。
[0015] 本发明在SC-FDMA上行链路基站端引入信噪比测量单元，根据测得的环境信噪比， 确定是否启用时变滤波。若启用时变滤波器，基站根据接收信号的时频分布及预先设定的 滤波门限确定滤波通域，并利用时变滤波单元对信号进行时变滤波。通过本方法可以有效 抑制SC-FDMA上行链路中小区间同道干扰，提升接收端的SINR性能。该方法适用于信噪比较 尚的环境。
【附图说明】
[0016] 图1是SC-FDMA上行链路小区间干扰模型示意图；
[0017] 图2是SC-FDMA信号X1(Ii)的时频分布图；
[0018]图3是SNR=IOdB下，信号X1(n)受噪声干扰后的时频分布图；
[0019]图4是SNR = 5dB下，信号X1(n)受噪声干扰后的时频分布图；
[0020]图5是本发明的实现原理示意图。
【具体实施方式】
[0021 ]【具体实施方式】一、基于时变滤波的SC-FDMA上行链路小区间干扰抑制方法，它由以 下步骤实现：
[0022] 步骤一、在基站端，从天线接收到的信号通过下变频和A/D变换单元，得到信号y (η)；
[0023] 步骤二、将y(n)送入缓存器中缓存，同时从y(n)中提取导频信号，送入信噪比测量 单元进行信噪比测量，若测得的SNR值较小，说明噪声功率较大，此时由于从接收信号获得 的有用信号的时频分布已被噪声严重破坏，无法作为滤波器通域对有用信号 X1(n)进行有 效滤波，信噪比测量单元输出控制信号使A、C两端相连，并直接执行步骤五;若测得的SNR值 较大，说明噪声功率较小，此时从接收信号获得的有用信号的时频分布受噪声影响较小，可 以作为滤波器通域对有用信号幻(1〇进行时变滤波，信噪比测量单元输出控制信号使B、C两 端相连，并执行步骤三。
[0024]步骤三、将缓存器中缓存的接收信号y(n)送入滤波区域确定单元进行时频分析， 并根据预先设定的滤波门限确定滤波通域R。其中时频分析工具可以是短时傅里叶变换 STFT或抑制交叉项的Choi-Wi 11 iams分布。
[0025]步骤四、根据步骤三确定的滤波通域R，对缓存器中缓存的接收信号y(n)进行时变 滤波，得到z(n)。时变滤波过程可以是线性时变(LTV)滤波器，也可以是可重新载入滤波器 系数的可变带宽滤波器。
[0026] 步骤五、若A、C两端相连，对信号y (η)进行N点DFT，若B、C两端相连，对信号z (η)进 行N点DFT，进行OFDM解调，得到N个子载波上承载的频域数据。
[0027]步骤六、根据用户UE1的子载波映射位置，从N个子载波中选出M个承载UE1用户信 号的子载波上的频域数据。
[0028]步骤七、对步骤六产生的频域数据进行M点IDFT变换，得到用户UEl的时域数据。
[0029] 本发明提出了一种基于时变滤波的SC-FDMA上行链路小区间同道干扰抑制方法。 在采用集中式子载波分配方式(LHMA)的SC-FDMA系统中，各用户信号的频谱具有时变特 性，其中心频率和带宽随时间变化，并非一直占满所分配的频带。本发明提出了一种时变滤 波器结构，使得滤波器的通带可随信号特性变化，实现对小区间同道干扰的有效抑制。该方 法适用于信噪比较高的环境。
[0030] 对基于时变滤波的SC-FDMA上行链路小区间同道干扰抑制方法的原理进行描述如 下：系统模型如图1所示，其中由UEl发往基站BSl的信号受到来自用户UE2和用户UE3的小区 间同道干扰。干扰模型如（1)所示。其中假定用户UEl到达基站端的接收功率为l， ￡l是干扰 用户UEi的干扰因子，w(n)是高斯白噪声。
[0031]
⑴：
[0032] 式（1)中的X1 (η)是SC-FDMA信号，其产生过程如(2)所示，
[0033]
(2)
[0034] 其中XKkKk^qOM+lr'q+M)是用户UEl待发送时域数据的M点DFT变换，X1 (k)中其他点数据补零。M是SC-FDM系统分配给用户UEl的子带子载波数，N是系统总的子载 波数，那么系统可用子带数目为Q = NZMt3q是系统分配给用户UEl的子频带编号，qe[l，Q]。 同样方法可产生X2(n)和X3(n)。
[0035] 通过对信号X1(n)进行Choi-Williams时频分析，我们发现SC-FDMA信号的频谱随 时间变化，并非一直占满整个子带，如图2所示。sc-roMA信号的瞬时带宽随时间变化，出现 了一些能量较低的区域。在这些低能量区，有用信号能量很小，而干扰和白噪声能量却不可 忽略。此时，若采用时变滤波，能够根据有用信号的能量分布进行时频二维滤波，可有效抑 制干扰和噪声，提升系统信干噪比。
[0036]图3和图4给出了信号受噪声干扰后的时频分布图，其中图3的信噪比是IOdB，图4 的信噪比是5dB。可以看到，噪声功率较小时，从接收信号获得的有用信号的时频分布受噪 声影响较小，可以作为滤波器通域对有用信号 X1(n)进行时变滤波，提升系统性能。噪声功 率较大时，由于从接收信号获得的有用信号的时频分布已被噪声严重破坏，无法作为滤波 器通域对有用信号 X1(n)进行有效滤波，此时不宜使用时变滤波器。
【主权项】
1. 基于时变滤波的SC-FDMA上行链路小区间干扰抑制方法，其特征是:它由以下步骤实 现： 步骤一、基站将接收到的信号进行下变频和A/D变换，得到信号y(n); 步骤二、将信号y(n)送入缓存器中缓存，同时从信号y(n)中提取导频信号，送入信噪比 测量单元进行信噪比测量； 若测得的SNR值不大于预设阈值，则将信噪比测量单元输出控制信号使缓存器的信号 输出端和N点DFT的信号输入端相连，并执行步骤五;N为正整数； 若测得的SNR值大于预设阈值，则将信噪比测量单元输出控制信号使时变滤波单元的 信号输出端和N点DFT的信号输入端相连，并执行步骤三； 步骤三、将缓存器中缓存的接收信号y(n)送入滤波区域确定单元进行时频分析，并根 据预先设定的滤波门限确定滤波通域R; 步骤四、根据步骤三确定的滤波通域R，对缓存器中缓存的接收信号y(n)进行时变滤 波，得到信号z(n); 步骤五、若缓存器的信号输出端和N点DFT的信号输入端相连，则对信号y(n)进行ΝΑ DFT，然后进行OFDM解调，得到Ν个子载波上承载的频域数据； 若时变滤波单元的信号输出端和N点DFT的信号输入端相连，则对信号z(n)进行NA DFT，然后进行OFDM解调，得到Ν个子载波上承载的频域数据； 步骤六、根据用户UE1的子载波映射位置，从N个子载波中选出Μ个承载UE1用户信号的 子载波上的频域数据;Μ为正整数； 步骤七、对步骤六产生的频域数据进行Μ点IDFT变换，得到用户UE1的时域数据。2. 根据权利要求1所述的基于时变滤波的SC-FDMA上行链路小区间干扰抑制方法，其特 征在于，步骤三中进行时频分析采用短时傅里叶变换STFT或抑制交叉项的Choi-Williams 分布实现。3. 根据权利要求2所述的基于时变滤波的SC-FDMA上行链路小区间干扰抑制方法，其特 征在于步骤四中，时变滤波过程采用线性时变滤波器实现。4. 根据权利要求2所述的基于时变滤波的SC-FDMA上行链路小区间干扰抑制方法，其特 征在于步骤四中，时变滤波过程采用可重新载入滤波器系数的可变带宽滤波器实现。
【专利摘要】基于时变滤波的SC-FDMA上行链路小区间干扰抑制方法，涉及移动通信领域。是为了实现对小区间同道干扰的有效抑制。本发明在SC-FDMA上行链路基站端引入信噪比测量单元，根据测得的环境信噪比，确定是否启用时变滤波。若启用时变滤波器，基站根据接收信号的时频分布及预先设定的滤波门限确定滤波通域，并利用时变滤波单元对信号进行时变滤波。通过本方法可以有效抑制SC-FDMA上行链路中小区间同道干扰，提升接收端的SINR性能。本发明适用于信噪比较高的环境。
【IPC分类】H04L12/26, H04L27/26, H04L5/00, H04W72/04
【公开号】CN105591845
【申请号】CN201610130792
【发明人】沙学军, 李月, 叶亮, 房霄杰, 李婧, 马聪
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2016年3月8日