專利名稱：：一種基于導(dǎo)頻的子載波上噪聲功率估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及了一種OFDM(orthogonalfrequency-divisionmultiplexing,正交頻分復(fù)用技術(shù))系統(tǒng)中導(dǎo)頻處噪聲功率的估計(jì)方法。
背景技術(shù)：
：在LTE(LongTermEvolution,長期演化)中，下行鏈路引入了OFDM調(diào)制方式。OFDM(orthogonalfrequency-divisionmultiplexing,正交步貞分復(fù)用技術(shù))是一種多載波調(diào)制技術(shù)，在頻域上使用一系列的正交子載波調(diào)制數(shù)據(jù)，由于子載波間的正交性，OFDM可以充分利用頻帶帶寬，信號的頻譜接近矩形。其帶寬利用率接近理論上的香農(nóng)信息極限。同是由于數(shù)據(jù)信息在不同的子載波上傳輸，OFDM具有很強(qiáng)的抗多徑能力。另外通過在OFDM符號前增加循環(huán)前綴，還可以有效消除信道多徑效應(yīng)所產(chǎn)生的符號間干擾。無線系統(tǒng)的高速率數(shù)據(jù)傳輸，是依賴于采用鏈路自適應(yīng)技術(shù)的。根據(jù)當(dāng)前信道的瞬時(shí)信道質(zhì)量安排適當(dāng)?shù)木幋a和調(diào)制方式和資源分配，從而最大限度的利用信道資源。而上層的資源塊的分配需要知道各子載波上的信噪比或信噪功率情況才可以更有效的進(jìn)行資源分配。噪聲的存在會對信道估計(jì)造成偏差，進(jìn)而會影響檢測算法的性能，為了減小噪聲對信道估計(jì)造成的偏差，也需要對子載波的噪聲功率或資源塊上的平均噪聲功率進(jìn)行估計(jì)，另夕卜，當(dāng)進(jìn)行CQI(ChannelQualityIndicator,信道質(zhì)量指示)反饋時(shí)，計(jì)算各子載波上的SINR(SignalToInterferenceAndNoiseratio,信號干擾比)時(shí)，也需要子載波上的噪聲功率值。當(dāng)前的文獻(xiàn)中，對噪聲功率估計(jì)的參考文獻(xiàn)還不是很多。即便有些文獻(xiàn)提到了噪聲功率的估計(jì)方法，但僅僅給出了整個(gè)帶寬內(nèi)平均噪聲功率的估計(jì)方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種基于導(dǎo)頻的子載波上噪聲功率估計(jì)方法，以解決如何得到基于導(dǎo)頻的子載波上噪聲功率的問題。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于導(dǎo)頻的子載波上噪聲功率估計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟(1)根據(jù)多徑及多徑延時(shí)信息得到的信道相位旋轉(zhuǎn)矩陣和通過導(dǎo)頻序列及導(dǎo)頻圖樣得到的對角化導(dǎo)頻矩陣，得到導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣；(2)對所述導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣計(jì)算其零空間向量，并運(yùn)用導(dǎo)頻位置的接收數(shù)據(jù)和所述零空間向量得到導(dǎo)頻的各子載波平均噪聲功率；(3)所述導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣對待估計(jì)的導(dǎo)頻處的列數(shù)據(jù)清除，并計(jì)算其零空間向量，同時(shí)得到剩余導(dǎo)頻子載波的平均功率；(4)用步驟(2)中得到的平均噪聲功率乘以總的導(dǎo)頻個(gè)數(shù)的結(jié)果與果相減，并對最后結(jié)果取絕對值。本發(fā)明所述的方法，其中，所述步驟(1)為根據(jù)多徑及多徑延時(shí)信息得到的信道相位旋轉(zhuǎn)矩陣和通過導(dǎo)頻序列及導(dǎo)頻圖樣得到的對角化導(dǎo)頻矩陣相乘，得到導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣。本發(fā)明所述的方法，其中，所述步驟(2)為對所述的導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣計(jì)算其零空間向量，并運(yùn)用接收的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)和所述零空間向量相乘去除接收的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)中的有用信號部分，得到導(dǎo)頻處各子載波上平均噪聲功率。本發(fā)明所述的方法，其中，所述步驟(3)為根據(jù)當(dāng)前要估計(jì)的導(dǎo)頻處，將導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣中的該導(dǎo)頻對應(yīng)的列數(shù)據(jù)置為清除，并計(jì)算新的導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣的零空間向量，用清除后的導(dǎo)頻位置的接收數(shù)據(jù)與所述新計(jì)算的零空間向量相乘，計(jì)算去除當(dāng)前子載波后剩余導(dǎo)頻子載波的平均功率。本發(fā)明所述的方法，其中，步驟(2)中所述的對所述導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣計(jì)算其零空間向量，為使所迷導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣與其零空間向量相乘為零。本發(fā)明所述的方法，其中，所述導(dǎo)頻位置的接收數(shù)據(jù)，為高斯白噪聲加上千擾信號的和后與零空間向量相乘。本發(fā)明在參考前期平均噪聲功率估計(jì)的基礎(chǔ)上，提出了一種導(dǎo)頻位置子載波上噪聲功率的估計(jì)方法，解決無法估計(jì)基于導(dǎo)頻的子載波上噪聲功率的問題。圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述的子栽波噪聲功率估計(jì)實(shí)施步驟處理流程圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述的-5dB(上圖)和10dB(下圖)時(shí)信噪比情況下估計(jì)噪聲干擾功率與實(shí)際白噪聲功率的比較結(jié)果(無符號間干擾和子載波間干擾)圖3是本發(fā)明實(shí)施例所述的-5dB(上圖)和10dB(下圖)時(shí)信噪比情況下估計(jì)噪聲干擾功率與實(shí)際白噪聲功率的比較結(jié)果(存在符號間和子載波間干擾)圖4是本發(fā)明實(shí)施例所述的-5dB(上圖)和10dB(下圖)時(shí)信噪比情況下估計(jì)噪聲干擾功率與實(shí)際白噪聲功率的比較結(jié)果圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明在這里提供了一種基于導(dǎo)頻的子載波上噪聲功率估計(jì)方法，以解決如何得到基于導(dǎo)頻的子載波上噪聲功率的問題。以下對具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。在LTE(LongTermEvolution,長期演化)系統(tǒng)的下行鏈路中，為了UE(UserEquipment,用戶設(shè)備)能夠進(jìn)行信道估計(jì)、頻偏估計(jì)及某些系統(tǒng)信息的識別，在每個(gè)子幀的某些OFDM符號中插入了導(dǎo)頻序列。本發(fā)明利用下行鏈路的導(dǎo)頻序列公共信息進(jìn)行子載波上的噪聲功率估計(jì)。本發(fā)明的大致思路為，參考導(dǎo)頻序列通常是恒幅值的隨機(jī)復(fù)數(shù)序列，導(dǎo)頻序列對于接收機(jī)來說為已知的序列；發(fā)射信號經(jīng)過信道的反射和折射后，多個(gè)路徑的信號經(jīng)過不同延遲后到達(dá)接收機(jī)；同時(shí)信號中加入了白噪聲和干擾等；要較準(zhǔn)確的估計(jì)出各個(gè)子載波處的噪聲功率，需要首先消除有用信號的影響；在各徑衰落H未知的情況下，利用多徑及多徑延時(shí)信息，通過合理設(shè)計(jì)多徑信號的零空間向量分離出噪聲干擾信號，并進(jìn)而估計(jì)出各導(dǎo)頻子載波出的噪聲功率。本發(fā)明實(shí)施例為，假設(shè)發(fā)射天線和接收天線數(shù)目分別為w*";導(dǎo)頻符號在各天線間是相互正交的。在某一個(gè)導(dǎo)頻發(fā)射時(shí)間點(diǎn)上，接收天線同時(shí)只能接收其中一根發(fā)射天線的導(dǎo)頻信號。假設(shè)w根天線上發(fā)射的導(dǎo)頻序列分別為Su(l,:),Su(2,:)，…，Su(m,:);我們僅僅考慮導(dǎo)頻符號。為分析簡單，我們僅僅以第一根發(fā)射天線到第一根接收天線的情況進(jìn)行分析，假設(shè)到達(dá)接收方的徑數(shù)為L,在接收方各徑信號的時(shí)延在頻域表現(xiàn)為相位的旋轉(zhuǎn)，L徑的時(shí)延向量產(chǎn)生的頻域相差分別為exp(2^承d"(0:N-l)/N);其中dk表示第k徑的歸一化延遲(用變化的點(diǎn)數(shù)進(jìn)行歸一化)，pl為導(dǎo)頻的數(shù)目，iV為i^T點(diǎn)數(shù)。因此在接收方來看，第一根發(fā)射天線的信號到第一根接收天線后的合成信號為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(l)式中，d(l,i),(i^2.丄)表示第l根天線發(fā)出的第/個(gè)子載波出的數(shù)據(jù),W,=(1,2..丄)為第一根發(fā)射天線到第一根接收天線各徑的頻域信道沖擊響應(yīng)。在導(dǎo)頻位置，則上式變?yōu)?lt;formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(2)式中/〃對應(yīng)于第一根天線上的導(dǎo)頻位置。同理可以推導(dǎo)出其他天線到第一根天線的4各式可以寫成:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(3)(3)式中為1*//的向量，///對應(yīng)于第/根天線上的導(dǎo)頻位置,^6'，/U為第i根天線上導(dǎo)頻序列的第k個(gè)值。當(dāng)信道中存在噪聲和干擾時(shí)，接收數(shù)據(jù)方信號可以用(4)式表示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(4)(4)式其中/為時(shí)域的信道沖擊響應(yīng)向量，[S]A=exp(-/2"紐4)為信道相位旋轉(zhuǎn)矩陣B;(^.4為導(dǎo)頻所在OFDM符號中的位置索引)；0S"<iV-1<=k<=L-1;丄徑數(shù)；A:為當(dāng)前徑對應(yīng)的時(shí)延；A為導(dǎo)頻序列的對角化矩陣；『和/分別為高斯白噪聲和干擾信號。如果我們根據(jù)BA設(shè)計(jì)其零空間向量①，使W①=0;則對導(dǎo)頻處的接收數(shù)據(jù)執(zhí)行如下操作<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(5)可見通過該式(5)，可以從接收的導(dǎo)頻信號中分離出其中的噪聲信號而不受信道相應(yīng)/z耳又值的影響；根據(jù)式(6)可以計(jì)算出各導(dǎo)頻子載波的平均噪聲功率<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(6)根據(jù)上述分析，如圖1所示，可以用下述過程估計(jì)子載波上噪聲功率步驟101，根據(jù)多徑及多徑延時(shí)信息得到步驟102的信道相位旋轉(zhuǎn)矩陣(B);步驟102,將信道相位旋轉(zhuǎn)矩陣(B)和通過導(dǎo)頻序列及導(dǎo)頻圖樣得到的對角化導(dǎo)頻矩陣(A)相乘得到一個(gè)Ppl矩陣，我們稱之為導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣(C);步驟103計(jì)算導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣(C)的零空間向量；步驟104用導(dǎo)頻位置的接收數(shù)據(jù)與步驟103得到的零空間向量相乘去除接收數(shù)據(jù)中的有用信號部分后得到步驟105所需內(nèi)容；步驟105，計(jì)算導(dǎo)頻處各子載波上平均噪聲功率，表示為cr2。分別計(jì)算各個(gè)子載波上的噪聲功率，例如假設(shè)當(dāng)前要估計(jì)第kk個(gè)導(dǎo)頻處的噪聲，將導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣(C)中的第kk列數(shù)據(jù)置為清除，并計(jì)算新矩陣的零空間向量，用清除第kk個(gè)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)的接收導(dǎo)頻數(shù)據(jù)與新計(jì)算的零空間向量相乘，計(jì)算去除當(dāng)前子載波后剩余導(dǎo)頻子載波的平均功率，表示為^;步驟106-108,為如果步驟110判斷是否是最后導(dǎo)頻噪聲功率計(jì)算？結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟106刪除矩陣(B)x(A)中待估計(jì)導(dǎo)頻對應(yīng)列后新矩陣的零空間向量，步驟107刪除待估計(jì)導(dǎo)頻處的接收數(shù)據(jù)并與步驟106得到的零空間向量相乘，得到步驟108所述的估計(jì)剩余子載波平均噪聲功率，并傳送給步驟109。步驟109,用步驟105中計(jì)算得到的平均噪聲功率^乘以總的導(dǎo)頻個(gè)數(shù)減去步驟108中得到的^乘以剩余的導(dǎo)頻個(gè)數(shù)，并取絕對值；即ct2*Wp-2*(jyp—1)|,其中W/為導(dǎo)頻的個(gè)數(shù)。該發(fā)明的實(shí)施方案如圖1所示，本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過該實(shí)施流程足以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。附圖中給出的仿真只是一個(gè)實(shí)施例，實(shí)施例僅代表了可能的變體，本發(fā)明的范圍包括全部權(quán)利要求及所有等同物。分別對不同信噪比情況和不同路徑數(shù)及不同路徑延時(shí)偏差情況進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖24所示。由圖可見，該發(fā)明可以較準(zhǔn)確的估計(jì)出各子載波上噪聲功率。圖2圖4為不同仿真條件下的仿真結(jié)果。仿真條件設(shè)置如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>如圖2所示，多徑及多徑時(shí)延信息無偏差、無符號間干擾和子載波干擾情況下識別出的各子載波上噪聲功率與實(shí)際噪聲功率的對比。各徑的時(shí)延情況為。如圖3所示，多徑及多徑時(shí)延信息無偏差、最大時(shí)延大于CP(循環(huán)前綴)長度(即存在符號間干擾和子載波干擾)情況下識別出的各子載波上噪聲功率與實(shí)際噪聲功率的對比；各徑的實(shí)際時(shí)延情況為[Ous0.2us0.5us1.6us2.3us5.6us];最大時(shí)延大于CP長度4.6875us;此時(shí)估計(jì)出的噪聲功率為符號間干擾與噪聲的疊加估計(jì)值。如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)過程中只考慮部分路徑，識別出的各子載波上噪聲功率與實(shí)際噪聲功率的對比。假設(shè)達(dá)到接收機(jī)的徑數(shù)為6,各徑的實(shí)際時(shí)延情況為[Ous0.2us0.5us1.6us2.3us5.6us]，估計(jì)過程中只用其中5徑[Ous0.2us0.5us1.6us2.3us],此時(shí)估計(jì)算法將最后一徑的信息當(dāng)作噪聲處理，按照本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行操作。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1、一種基于導(dǎo)頻的子載波上噪聲功率估計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟(1)根據(jù)多徑及多徑延時(shí)信息得到的信道相位旋轉(zhuǎn)矩陣和通過導(dǎo)頻序列及導(dǎo)頻圖樣得到的對角化導(dǎo)頻矩陣，得到導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣；(2)對所述導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣計(jì)算其零空間向量，并運(yùn)用導(dǎo)頻位置的接收數(shù)據(jù)和所述零空間向量得到導(dǎo)頻的各子載波平均噪聲功率；(3)所述導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣對待估計(jì)的導(dǎo)頻處的列數(shù)據(jù)清除，并計(jì)算其零空間向量，同時(shí)得到剩余導(dǎo)頻子載波的平均功率；(4)用步驟(2)中得到的平均噪聲功率乘以總的導(dǎo)頻個(gè)數(shù)的結(jié)果與步驟(3)中得到的剩余導(dǎo)頻子載波的平均功率乘以剩余的導(dǎo)頻個(gè)數(shù)的結(jié)果相減，并對最后結(jié)果取絕對值。2、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)為根據(jù)多徑及多徑延時(shí)信息得到的信道相位旋轉(zhuǎn)矩陣和通過導(dǎo)頻序列及導(dǎo)頻圖樣得到的對角化導(dǎo)頻矩陣相乘，得到導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣。3、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)為對所述的導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣計(jì)算其零空間向量，并運(yùn)用接收的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)和所述零空間向量相乘去除接收的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)中的有用信號部分，得到導(dǎo)頻處各子載波上平均噪聲功率。4、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)為根據(jù)當(dāng)前要估計(jì)的導(dǎo)頻處，將導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣中的該導(dǎo)頻對應(yīng)的列數(shù)據(jù)置為清除，并計(jì)算新的導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣的零空間向量，用清除后的導(dǎo)頻位置的接收數(shù)據(jù)與所述新計(jì)算的零空間向量相乘，計(jì)算去除當(dāng)前子載波后剩余導(dǎo)頻子載波的平均功率。5、如權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述的對所述導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣計(jì)算其零空間向量，為使所述導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣與其零空間向量相乘為零。6、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)頻位置的接收數(shù)據(jù)，為高斯白噪聲加上干擾信號的和后與零空間向量相乘。全文摘要本發(fā)明公開一種基于導(dǎo)頻的子載波上噪聲功率估計(jì)方法，包括(1)根據(jù)多徑及多徑延時(shí)信息得到的信道相位旋轉(zhuǎn)矩陣和通過導(dǎo)頻序列及導(dǎo)頻圖樣得到對角化導(dǎo)頻矩陣，得到導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣；(2)對導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣計(jì)算其零空間向量，并運(yùn)用導(dǎo)頻位置的接收數(shù)據(jù)和所述零空間向量得到導(dǎo)頻的各子載波平均噪聲功率；(3)導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)矩陣對待估計(jì)的導(dǎo)頻處的列數(shù)據(jù)清除，并計(jì)算其零空間向量，同時(shí)得到剩余導(dǎo)頻子載波的平均功率；(4)用步驟(2)中得到的平均噪聲功率乘以總的導(dǎo)頻個(gè)數(shù)的結(jié)果與步驟(3)中得到的剩余導(dǎo)頻子載波的平均功率乘以剩余的導(dǎo)頻個(gè)數(shù)的結(jié)果相減，并對最后結(jié)果取絕對值。本發(fā)明解決無法估計(jì)基于導(dǎo)頻的子載波上噪聲功率的問題。文檔編號H04B17/00GK101364846SQ20071014353公開日2009年2月11日申請日期2007年8月7日優(yōu)先權(quán)日2007年8月7日發(fā)明者孫云鋒申請人:中興通訊股份有限公司