同频多小区联合信道估计方法.pdf

本发明提出一种同频多小区联合信道估计方法，包括以下步骤：获取同频目标小区和其邻小区的训练序列，并得到训练序列的互干扰系数；根据训练序列得到各个小区的接收信道冲击响应；根据训练序列及其互干扰系数以及各个小区的接收信道冲击响应构造简化的联合信道估计方程；根据简化的联合信道估计方程得到初步信道估计结果；根据初步信道估计结果得到精确信道估计结果。根据本发明实施例的方法，能够获得高精度的信道估计结果，为TD-SCDMA系统中联合检测算法提供了良好的基础，并且该方法涉及的算法计算复杂度低，容易实现。

1.  一种同频多小区联合信道估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取同频目标小区和其邻小区的训练序列，并得到所述训练序列的互干扰系数；
根据所述训练序列得到各个小区的接收信道冲击响应；
根据所述训练序列及其互干扰系数以及所述各个小区的接收信道冲击响应构造简化的联合信道估计方程；
根据所述简化的联合信道估计方程得到初步信道估计结果；
根据所述初步信道估计结果得到精确信道估计结果。

2.  根据权利要求1所述的同频多小区联合信道估计方法，其特征在于，所述目标小区和其邻小区通过广播信道消息获取。

3.  根据权利要求2所述的同频多小区联合信道估计方法，其特征在于，在所述目标小区的多个同频邻小区中选取信号最强的小区作为所述目标小区的邻小区。

4.  根据权利要求1所述的同频多小区联合信道估计方法，其特征在于，所述同频目标小区和其邻小区的训练序列通过高层参数获得。

5.  根据权利要求1所述的同频多小区联合信道估计方法，其特征在于，所述各个小区的接收信道冲击响应通过如下公式计算得到：
hrecva=IFFT(FFT(mrecv)FFT(ma)),]]>
hrecvb=IFFT(FFT(mrecv)FFT(mb)),]]>
其中，表示目标小区的初始信道冲击响应，表示邻小区初始信号冲击响应，m_recv表示接收端收到的midamble序列，m_basic表示小区使用的基本midamble序列，a表示目标小区，b表示邻小区，m_a和m_b分别表示目标小区和邻小区的midamble码。

6.  根据权利要求5所述的同频多小区联合信道估计方法，其特征在于，所述得到所述训练序列的互干扰系数，具体包括：
邻小区b对目标小区a的干扰系数为：
Rb,a=IFFT(FFT(ma)FFT(mb)),]]>
目标小区a对邻小区b的干扰系数为：
Ra,b=IFFT(FFT(mb)FFT(ma)).]]>

7.  根据权利要求6所述的同频多小区联合信道估计方法，其特征在于，所述简化的联合信道估计方程为：
IaRb,a′Ra,b′Ibha′hb′=hrecva′hrecvb′,]]>
其中，I_a∈C³，R′_b，a∈C^3×9，I_b∈C⁹，为接收信道估计结果中的最强的3个用户的信道响应，R′_b，a，R′_a，b为对应各径的干扰系数。

8.  根据权利要求7所述的同频多小区联合信道估计方法，其特征在于，所述根据所述简化的联合信道估计方程得到初步信道估计结果，具体包括：
对所述简化的联合信道估计方程进行求解或者分块，以得到如下形式：
Ia·ha′+Rb,a′·hb′=hrecva′---(1)]]>
Ra,b′·ha′+Ib·hb′=hrecvb′,---(2)]]>
将(1)式和(2)式联立求解可得：
ha′=(I-Rb,a′·Ra,b′)-1·(hrecva′-Rb,a′·hrecvb′),]]>
hb′=hrecvb′-Ra,b′·ha′,]]>
其中，h′_a和h′_b即为目标小区与其邻小区的初步信道估计结果。

9.  根据权利要求8所述的同频多小区联合信道估计方法，其特征在于，所述根据所述初步信道估计结果得到精确信道估计结果，具体包括：
根据所述邻小区的初步信道估计结果对所述目标小区的信道进行重新计算，具体包括：
ha=hrecva-Rb,a·hb′;]]>
根据所述目标小区的初步信道估计结果对所述邻小区的信道进行重新计算，具体包括：
hb=hrecvb-Ra,b·ha′,]]>
其中，h_a和h_b分别为目标小区a和邻小区b的精确信道估计结果。

同频多小区联合信道估计方法
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及一种同频多小区联合信道估计方法。
背景技术
TD-SCDMA(TimeDivision-Synchronous Code Division Multiple-Access)是第三代移动通信技术标准之一，采用时分双工。TD-SCDMA采用了诸多先进的通信技术，如智能天线、动态信道分配、联合检测等。
在3GPP规范的TD-SCDMA系统中，数据以突发形式传送。midamble码(也被称为训练序列)长度为144chips，是插在两个352chips数据域中间，用于接收端进行信道估计的。TD-SCDMA系统中共有128个准正交而非完全正交的基本midamble序列，它们被分为32组。在每个小区中，基站从给定组中的四个基本midamble序列中选取一个。邻近小区使用准正交而非完全正交的midamble序列，同一个小区不同用户的midamble码是由某个基本的midamble序列经过循环移位得到的。在同频组网的多小区下行传输场景中，用户端(UE)收到的信号不仅包含本小区基站发送的信号，还包含了邻近小区基站发送的信号。因此，当UE进行信道估计时，midamble序列的非正交性就引起了小区间干扰。同理，在同频组网的多小区上行传输场景中，基站端收到的信号不仅包含本小区用户发送的信号，并且包含了邻近小区用户发送的信号，当基站进行信道估计时，midamble序列的非正交性同样会引起小区间干扰。
传统的Steiner信道估计方法，利用midamble循环移位构造矩阵如下：

可采用FFT/IFFT进行简化计算，计算服务小区的信道冲击响应：
hrecv=IFFT(FFT(mrecv)FFT(mbasic))]]>
其中m_recv表示接收端收到的midamble序列，m_basic表示小区使用的基本midamble序列。由于在估计某一小区的信道冲击响应时，其它小区用户的信号都作为白噪声处理，噪声和干扰的总功率过大，因此影响了信道估计的准确性。因此，使用Steiner算法仅仅可以得到初始的准确性较差的信道冲击响应(CIR)，但这一初始的CIR可以作为更加精确的信道估计算法的输入。
对传统Steiner算法的改进有多种方式，比较常见的是干扰消除算法，即在初始信道冲击响应的基础上，依次检测、重构干扰midamble信号，将其从初始信道冲击响应中去除。这种算法复杂度较高，精确度也受干扰强度等影响。另一种算法是联合信道估计算法，利用主小区和邻小区midamble构成信道估计矩阵，在精度方面更有优势。但是在用户较多，多径效应明显的情况下，矩阵规模较大，复杂度过高。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种同频多小区联合信道估计方法，该方法能够获得高精度的信道估计结果，为TD-SCDMA系统中联合检测算法提供了良好的基础，并且该方法涉及的算法计算复杂度低，容易实现。
为了实现上述目的，本发明的实施例提出了一种同频多小区联合信道估计方法，包括以下步骤：获取同频目标小区和其邻小区的训练序列，并得到所述训练序列的互干扰系数；根据所述训练序列得到各个小区的接收信道冲击响应；根据所述训练序列及其互干扰系数以及所述各个小区的接收信道冲击响应构造简化的联合信道估计方程；根据所述简化的联合信道估计方程得到初步信道估计结果；根据所述初步信道估计结果得到精确信道估计结果。
根据本发明实施例的同频多小区联合信道估计方法，首先获得目标小区和邻小区的训练序列，并计算各个小区的接收信道冲击响应以及各小区间训练序列的互干扰系数，并据此构造简化的联合信道估计方程，通过简化的联合信道估计方程得到初步信道估计结果，最后根据初步信道估计的结果，获取精确信道估计结果。因此本发明实施例的方法可以在较低计算复杂度的情况下，获得高精度的信道估计结果，为TD-SCDMA系统中联合检测算法提供了良好的基础。
另外，根据本发明上述实施例的同频多小区联合信道估计方法还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，所述目标小区和其邻小区通过广播信道消息获取。
在一些示例中，在所述目标小区的多个同频邻小区中选取信号最强的小区作为所述目标小区的邻小区。
在一些示例中，所述同频目标小区和其邻小区的训练序列通过高层参数获得。
在一些示例中，所述各个小区的接收信道冲击响应通过如下公式计算得到：
hrecva=IFFT(FFT(mrecv)FFT(ma)),]]>
hrecvb=IFFT(FFT(mrecv)FFT(mb)),]]>
其中，表示目标小区的初始信道冲击响应，表示邻小区初始信号冲击响应，m_recv表示接收端收到的midamble序列，m_basic表示小区使用的基本midamble序，a表示目标小区，b表示邻小区，m_a和m_b分别表示目标小区和邻小区的midamble码。
在一些示例中，所述得到所述训练序列的互干扰系数，具体包括：
邻小区b对目标小区a的干扰系数为：
Rb,a=IFFT(FFT(ma)FFT(mb)),]]>
目标小区a对邻小区b的干扰系数为：
Ra,b=IFFT(FFT(mb)FFT(ma)).]]>
在一些示例中，所述简化的联合信道估计方程为：
IaRb,a′Ra,b′Ibha′hb′=hrecva′hrecvb′,]]>
其中，I_a∈C³，R′_b，a∈C^3×9，I_b∈C⁹，为接收信道估计结果中的最强的3个用户的信道响应，R′_b，a，R′_a，b为对应各径的干扰系数。
在一些示例中，所述根据所述简化的联合信道估计方程得到初步信道估计结果，具体包括：
对所述简化的联合信道估计方程进行求解或者分块，以得到如下形式：
Ia·ha′+Rb,a′·hb′=hrecva′---(1)]]>
Ra,b′·ha′+Ib·hb′=hrecvb′,---(2)]]>
将(1)式和(2)式联立求解可得：
ha′=(I-Rb,a′·Ra,b′)-1·(hrecva′-Rb,a′·hrecvb′),]]>
hb′=hrecvb′-Ra,b′·ha′,]]>
其中，h′_a和h′_b即为目标小区与其邻小区的初步信道估计结果。
在一些示例中，所述根据所述初步信道估计结果得到精确信道估计结果，具体包括：
根据所述邻小区的初步信道估计结果对所述目标小区的信道进行重新计算，具体包括：
ha=hrecva-Rb,a·hb′;]]>
根据所述目标小区的初步信道估计结果对所述邻小区的信道进行重新计算，具体包括：
hb=hrecvb-Ra,b·ha′,]]>
其中，h_a和h_b分别为目标小区a和邻小区b的精确信道估计结果。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的同频多小区联合信道估计方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的TD-SCDMA突发结构示意图；以及
图3是根据本发明一个实施例的目标小区及其邻小区的系统模型示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
以下结合附图描述根据本发明实施例的同频多小区联合信道估计方法。
图1是根据本发明一个实施例的同频多小区联合信道估计方法的流程图。如图1所示，根据本发明一个实施例的同频多小区联合信道估计方法，包括以下步骤：
步骤S101，获取同频目标小区和其邻小区的训练序列，并得到训练序列的互干扰系数。具体而言，在本发明的一个实施例中，目标小区和其邻小区通过广播信道消息获取，从而可实现简单获取同频邻小区列表。进一步地，由于在该示例中只考虑1个邻小区，因此在目标小区的多个同频邻小区中选取信号最强的小区作为目标小区的邻小区。另外，同频目标小区和其邻小区的训练序列通过高层参数获得，在一个具体示例中，TD-SCDMA系统中共有128个准正交而非完全正交的基本midamble序列，由高层参数CPI唯一确定。
进一步地，作为一个具体示例，如图2所示，为TD-SCDMA突发结构的示意图。如图 2所示，midamble为144个chip，考虑数据部分对midamble的影响，一般取中间128个chip作为接受的训练序列信号。对于小区间训练序列的互干扰系数，由于不同小区间的midamble序列并不是正交的，因此，可以预先计算出128个midamble间两两之间的互干扰系数。设定当前服务小区所使用的midamble码记为m¹，相邻的小区使用的midamble分别记为m²，m³，…，m^K，定义小区i中某一径对小区j的干扰系数如下：
Ri,j=IFFT(FFT(mbasicj)FFT(mbasici)).]]>
在具体的示例中，如图3所示，为两个小区模型。其中包含一个目标小区(主小区)和1个邻小区。假设目标小区为a，邻小区为b，则在本发明的一个实施例中，邻小区b对目标小区a的干扰系数为：
Rb,a=IFFT(FFT(ma)FFT(mb)),]]>
目标小区a对邻小区b的干扰系数为：
Ra,b=IFFT(FFT(mb)FFT(ma)),]]>
其中，m_a为目标小区a的midamble码，m_b为邻小区b的midamble码。使用该步骤S102中的方法提前计算各个小区相互之间的互干扰系数，可以节省实时计算的时间，同时也简化了邻小区之间的干扰。
步骤S102，根据训练序列得到各个小区的接收信道冲击响应。具体而言，在本发明的一个实施例中，各个小区的接收信道冲击响应通过如下公式计算得到：
hrecva=IFFT(FFT(mrecv)FFT(ma)),]]>
hrecvb=IFFT(FFT(mrecv)FFT(mb)),]]>
其中，表示目标小区的初始信道冲击响应，表示邻小区初始信号冲击响应，m_recv表示接收端收到的midamble序列，m_basic表示小区使用的基本midamble序列，a表示目标小区(即主小区)，b表示邻小区，m_a和m_b分别表示目标小区和邻小区的midamble码。
步骤S103，根据训练序列及其互干扰系数以及各个小区的接收信道冲击响应构造简化的联合信道估计方程。具体而言，在得到上述初始小区信道估计结果与各个小区的干扰系数后，即可构造联合信道估计方程。简化的联合信道估计方程是在对完整联合信道估计方程的简化计算，联合信道估计方程构造方式如下：
设共有K个同频小区，m^k为第K个小区的基本midamble序列，h^k为该小区信道冲击响应。则有如下公式：

在TD-SCDMA中，典型的参数为W＝16，L＝128,W为信道估计响应的窗长度，L为基本的midamble码长度。对上式去除头尾部分，得到：
mrecvk=mWkmW-1k.m1kmW+1kmWk:m2k....mW+L-1kmW+Lk.mWk·h1kh2k..hWk=Gk·hk]]>
将所有用户的midamble码矩阵合并，并且把每个用户的信道系数合并，并写成矩阵形式
G＝[G¹G²…G^K]
h=[h1Hh2H...hKH]H]]>
则考虑所有小区后，接收midamble码信号可以表示为：
mrecv=G·h=Σk=1KGk·hk]]>
对上式按照传统的Steiner算法进行计算：
hrecvi=IFFT(FFT(mrecv)FFT(mbasici))=[R1,iR2,i...Ii...RK,i]·h1h2..hK]]>
其中即是计算所得的各个小区初始信道冲击响应，上式中的R_i，j则为步骤三中计算的各个小区间的干扰系数。
对1≤i≤K联立，则可以得到如下方程：
hrecv1hrecv2...hrecvK=IR2,1.........RK,1R1,2I.........RK,2...R1,KR2,K......I·h1h2..hK]]>
求解上述方程，则可以得到所有小区的信道估计结果。上述矩阵大小为LK×LW，对于信道估计来说，计算复杂度非常大。而采用简化的同频多小区联合信道估计方法，考虑较少小区数目、每个小区内部同时隙用户数目、每个用户信道冲击响应的径数，减小矩阵规模。即选取上述方程中的若干行、列子集重新组成方程，得到如下结果：
hrecv1′hrecv2′...hrecvK′=IR2,1′.........RK,1′R1,2′I.........RK,2′...R1′R2,K′......I·h1′h2′..hK′]]>
在较简单的情况下，可以只考虑2个小区之间的干扰，如下：
hrecv1′hrecv2′=IR2,1′R1,2′Ih1′h2′.]]>
更为具体地，在本发明的一个具体实施例中，根据目标小区a和邻小区b之间的训练序列及其互干扰系数以及它们的接收信道冲击响应构造简化的联合信道估计方程如下：
IaRb,a′Ra,b′Ibha′hb′=hrecva′hrecvb′,]]>
其中，I_a∈C³，R′_b，a∈C^3×9，I_b∈C⁹，为接收信道估计结果中的最强的3个用户的信道响应，R′_b，a，R′_a，b为对应各径的干扰系数。
由此达到了简化小区计算的结果。并且该简化的联合信道估计方程可降低信道估计方程的计算复杂度。
步骤S104，根据简化的联合信道估计方程得到初步信道估计结果。具体而言，对上述步骤S103中得到的简化的联合信道估计方程进行求解或者分块，以得到如下形式：
Ia·ha′+Rb,a′·hb′=hrecva′---(1)]]>
Ra,b′·ha′+Ib·hb′=hrecvb′,---(2)]]>
并进一步将(1)式和(2)式联立求解可得：
ha′=(I-Rb,a′·Ra,b′)-1·(hrecva′-Rb,a′·hrecvb′),]]>
hb′=hrecvb′-Ra,b′·ha′,]]>
其中，h′_a和h′_b即为目标小区与其邻小区的初步信道估计结果。
步骤S105，根据初步信道估计结果得到精确信道估计结果。具体而言，在上述步骤S104中，初步信道估计得到了目标小区(主小区)与干扰小区(邻小区)的初步信道估计结果。但是对于主小区来说，只考虑主径是不够精确的。因此，需要去除邻小区的干扰获得更精确的midamble相关结果，具体如下：
hi=hrecvi-Σj=1,j≠iKRi,j·hj′.]]>
其中，在上式中，使用噪声或主径能量作为参考阈值，会使得信道估计结果中包含更多径，其有益效果是允许由此获得更精确的信道估计结果。
更为具体地，在本发明的一个具体实施例中，在根据初步信道估计结果得到精确信道估计结果时，首先根据邻小区的初步信道估计结果对目标小区的信道进行重新计算，具体包括：
ha=hrecva-Rb,a·hb′;]]>
然后根据目标小区的初步信道估计结果对邻小区的信道进行重新计算，具体包括：
hb=hrecvb-Ra,b·ha′,]]>
则h_a和h_b即为目标小区a和邻小区b的精确信道估计结果。
综上，根据本发明实施例的同频多小区联合信道估计方法，首先获得目标小区和邻小区的训练序列，并计算各个小区的接收信道冲击响应以及各小区间训练序列的互干扰系数，并据此构造简化的联合信道估计方程，通过简化的联合信道估计方程得到初步信道估计结果，最后根据初步信道估计的结果，获取精确信道估计结果。因此本发明实施例的方法可以在较低计算复杂度的情况下，获得高精度的信道估计结果，为TD-SCDMA系统中联合检测算法提供了良好的基础。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术 语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。