噪聲加幹擾空間協方差矩陣確定裝置、幹擾抑制合併裝置製造方法
2023-05-17 03:09:51 1
噪聲加幹擾空間協方差矩陣確定裝置、幹擾抑制合併裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供一種確定噪聲加幹擾空間協方差矩陣的裝置、幹擾抑制合併裝置及接收機。該確定噪聲加幹擾空間協方差矩陣的裝置包括：信號接收單元，用於接收信號；第一計算單元，根據接收的信號計算每個區域導頻符號佔據的資源元素上的幹擾加噪聲信號N（ni,j,ki,j）；第一估計單元，用於根據每個區域的導頻符號佔據的資源元素的數量、以及每個區域的N（ni,j,ki,j）來估計每個區域初始的噪聲加幹擾空間協方差矩陣特徵值分解單元用於對每個區域的進行特徵值分解；功率計算單元，根據每個區域的特徵值來估計噪聲功率；第二計算單元，根據噪聲功率和調整係數來確定每個區域中需要抑制的幹擾信號的數量；第二估計單元用於根據幹擾信號的數量、噪聲功率對進行調整，以獲得每個區域的噪聲加幹擾空間協方差矩陣。
【專利說明】噪聲加幹擾空間協方差矩陣確定裝置、幹擾抑制合併裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及通信技術，特別涉及一種確定噪聲加幹擾空間協方差矩陣的裝置、幹 擾抑制合併裝置、以及接收機。
【背景技術】
[0002]目前，不斷增加的支持更多的高速率數據傳輸的用戶設備的需求導致在密集的 網絡部署中頻率重用，這樣，同信道幹擾成為主要的性能限制因素，並且在接收機設計 中必須考慮該因素。近些年來，正交頻分復用（OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術受到重視，並且對於無線通信系統一直是受歡迎的調製方式，如 IEEE802. 16 和 3GPP LTE/LTE-A。
[0003] 目前，同信道幹擾可由接收機基於幹擾抑制合併（IRC, Interference Rejection Combining)技術來處理。在進行幹擾抑制合併時，需要獲知幹擾和噪聲協方差矩陣 (IN-SCM)，該IN-SCM通常由導頻符號（Pilot Symbol)或者訓練序列估計。通常，增加導頻 符號或者訓練序列的數量可用較大的信號開銷來提高IN-SCM估計的準確性，減少導頻符 號或者訓練序列會降低IN-SCM估計的質量。在僅有熱噪聲影響的場景下，IN-SCM估計不 準確帶來的影響特別明顯。
[0004] 應該注意，上面對技術背景的介紹只是為了方便對本發明的技術方案進行清楚、 完整的說明，並方便本領域技術人員的理解而闡述的。不能僅僅因為這些方案在本發明的
【背景技術】部分進行了闡述而認為上述技術方案為本領域技術人員所公知。
【發明內容】
[0005] 本發明實施例提供一種確定噪聲加幹擾空間協方差矩陣的裝置、幹擾抑制合併裝 置、以及接收機，在不同的幹擾場景下都能獲得好的性能，解決了現有技術中存在的問題。
[0006] 根據本發明實施例的第一個方面提供了一種確定噪聲加幹擾空間協方差矩陣的 裝置，該裝置包括：
[0007] 信號接收單元，該信號接收單元用於從接收機的若干個接收天線接收發射機發送 的信號；
[0008] 第一計算單元，該第一計算單元用於根據接收到的信號分別計算每個區域導頻符 號佔據的資源元素上的幹擾加噪聲信號；其中，該區域是指在頻域上佔據N KB個資源塊，在 時域上佔據η個正交頻分復用符號的時頻範圍；其中，Nffl、η為大於零的整數；
[0009] 第一估計單元，該第一估計單元用於根據每個區域的該導頻符號佔據資源元素的 數量、以及計算獲得的每個區域的該幹擾加噪聲信號來估計每個區域初始的噪聲加幹擾空 間協方差矩陣；
[0010] 特徵值分解單元，該特徵值分解單元用於對每個區域的該初始的噪聲加幹擾空間 協方差矩陣分別進行特徵值分解，以獲得每個區域的初始的噪聲加幹擾空間協方差矩陣的 特徵值，該特徵值的數量與接收天線的數量相同；
[0011] 功率計算單元，該功率計算單元用於根據每個區域的該特徵值來估計噪聲功率；
[0012] 第二計算單元，該第二計算單元用於根據該噪聲功率和調整係數來確定每個區域 中需要抑制的幹擾信號的數量；
[0013] 第二估計單元，該第二估計單元用於根據該幹擾信號的數量、噪聲功率對該初始 的噪聲加幹擾空間協方差矩陣進行調整，以獲得每個區域的噪聲加幹擾空間協方差矩陣。
[0014] 根據本發明實施例的第二個方面提供了 一種幹擾抑制合併裝置，該裝置包括：
[0015] 協方差矩陣計算單元，該協方差矩陣計算單元用於確定噪聲加幹擾空間協方差矩 陣，包括本發明實施例第一個方面所述的裝置。
[0016] 第三計算單元，該第三計算單元用於根據信道估計矩陣和該噪聲加幹擾空間協方 差矩陣來計算每個區域內導頻符號和數據符號佔據的資源元素的均衡矩陣；
[0017] 信號估計單元，該信號估計單元用於根據該均衡矩陣對接收到的信號進行處理， 以獲得估計信號。
[0018] 根據本發明實施例的第三個方面提供了一種接收機，該接收機包括本發明實施例 的第二個方面所述的幹擾抑制合併裝置。
[0019] 本發明實施例的有益技術效果在於，通過上述裝置，在不同的幹擾場景下都能獲 得好的性能，解決了現有技術中存在的問題。
[0020] 參照後文的說明和附圖，詳細公開了本發明的特定實施方式，指明了本發明的原 理可以被採用的方式。應該理解，本發明的實施方式在範圍上並不因而受到限制。在所附 權利要求的精神和條款的範圍內，本發明的實施方式包括許多改變、修改和等同。
[0021] 針對一種實施方式描述和/或示出的特徵可以以相同或類似的方式在一個或更 多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特徵相組合，或替代其它實施方式中的特 徵。
[0022] 應該強調，術語"包括/包含"在本文使用時指特徵、整件、步驟或組件的存在，但 並不排除一個或更多個其它特徵、整件、步驟或組件的存在或附加。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發明實施例1的確定噪聲和幹擾空間協方差矩陣的構成示意圖；
[0024] 圖2是本發明實施例1的確定噪聲加幹擾空間協方差矩陣的流程圖；
[0025] 圖3是本發明實施例2的幹擾抑制合併裝置的構成示意圖；
[0026] 圖4是本發明實施例2的幹擾抑制合併的流程圖；
[0027] 圖5是本發明實施例5的作為示例的接收機的結構示意圖；
[0028] 圖6是採用不同的方法進行幹擾抑制的對比示意圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面結合附圖對本發明的各種實施方式進行說明。這些實施方式只是示例性的， 不是對本發明的限制。為了使本領域的技術人員能夠容易地理解本發明的原理和實施方 式，本發明的實施方式以具備Νκ個接收天線數量、Ντ個發射天線的MIM0-0FDM通信系統的 確定噪聲加幹擾空間協方差矩陣、幹擾抑制合併為例進行說明。但應該注意的是，本發明的 實施方式適用於所有涉及確定噪聲加幹擾空間協方差矩陣、幹擾抑制合併的通信系統。
[0030] 本發明實施例提供一種確定噪聲加幹擾空間協方差矩陣的裝置、幹擾抑制合併裝 置和接收機。
[0031] 實施例1
[0032] 圖1是本發明實施例1的確定噪聲加幹擾空間協方差矩陣（IN-SCM)的裝置構成 示意圖。如圖1所示，裝置100包括：信號接收單元101、第一計算單元102、第一估計單元 103、特徵值分解單元104、功率計算單元105、第二計算單元106和第二估計單元107 ;其 中，
[0033] 信號接收單元101，用於從接收機的若干個（Νκ)接收天線接收發射機發送的信 號；
[0034] 第一計算單元102,用於根據接收到的信號分別計算每個區域內導頻符號（RS)佔 據的資源元素上的幹擾加噪聲信號；其中，該區域是指在頻域上佔據的N KB個資源塊（RB)， 在時域上佔據η個正交頻分復用（0FDM)符號的時頻範圍；ΝΚΒ、η為大於零的整數；
[0035] 第一估計單元103,用於根據每個區域的導頻符號（RS)佔據資源元素的數量、以 及計算獲得的每個區域導頻符號（RS)佔據的資源元素上的幹擾加噪聲信號來估計每個區 域初始的噪聲加幹擾空間協方差矩陣；
[0036] 特徵值分解單元104,用於對每個區域的該初始的噪聲加幹擾空間協方差矩陣分 別進行特徵值分解，以獲得每個區域的該初始的噪聲加幹擾空間協方差矩陣的特徵值，該 特徵值的數量與接收天線的數量相同；
[0037] 功率計算單元105,用於根據每個區域的該特徵值來估計噪聲功率；
[0038] 第二計算單元106,用於根據該噪聲功率和調整係數來確定每個區域中需要抑制 的幹擾信號的數量；
[0039] 第二估計單元107,用於根據該幹擾信號的數量、噪聲功率對該初始的噪聲加幹擾 空間協方差矩陣進行調整，以獲得每個區域的噪聲加幹擾空間協方差矩陣。
[0040] 由上述實施例可知，通過上述裝置確定每個區域的噪聲加幹擾空間協方差矩陣， 可在不同的幹擾場景下都能獲得好的性能，解決了現有技術中存在的問題。
[0041] 在本實施例中，以具備Νκ個接收天線數量、Ντ個發射天線的MM0-0FDM通信系統 為例進行說明。
[0042] 對於MIN0-0FDM系統，在第η個0FDM符號的第k個子載波上，信號接收單元101 接收的接收信號向量可表示為：
[0043] Y (n, k) =H (n, k) S (n, k) +N (n, k) ； (1)
[0044] 在式（1)中，Y(n，k)表示接收信號向量；H(n，k)表示NKXN T信道矩陣；S(n，k)表 示乂※1發射信號矢量；N(n, k)表示幹擾加噪聲矢量；NK表示接收機的接收天線數量；NT表 示發射機的發射天線數量。
[0045] 在本實施例中，第一計算單元102計算的每個區域內導頻符號（RS)佔據的資源元 素上的幹擾加噪聲信號N (叫，」，!^」）可為：
[0046]
【權利要求】
1. 一種確定噪聲加幹擾空間協方差矩陣的裝置，所述裝置包括： 信號接收單元，所述信號接收單元用於從接收機的若干個接收天線接收發射機發送的 信號； 第一計算單元，所述第一計算單元用於根據接收到的信號分別計算每個區域導頻符號 佔據的資源元素上的幹擾加噪聲信號；其中，所述區域是指在頻域上佔據NKB個資源塊，在 時域上佔據η個正交頻分復用符號的時頻範圍；其中，N ffl、η為大於零的整數； 第一估計單元，所述第一估計單元用於根據每個區域的所述導頻符號佔據資源元素的 數量、以及計算獲得的每個區域的所述幹擾加噪聲信號來估計每個區域初始的噪聲加幹擾 空間協方差矩陣； 特徵值分解單元，所述特徵值分解單元用於對每個區域的所述初始的噪聲加幹擾空間 協方差矩陣分別進行特徵值分解，以獲得每個區域的初始噪聲加幹擾空間協方差矩陣的特 徵值，所述特徵值的數量與接收天線的數量相同； 功率計算單元，所述功率計算單元用於根據每個區域的所述特徵值來估計噪聲功率； 第二計算單元，所述第二計算單元用於根據所述噪聲功率和調整係數來確定每個區域 中需要抑制的幹擾信號的數量； 第二估計單元，所述第二估計單元用於根據所述幹擾信號的數量、噪聲功率對所述初 始的噪聲加幹擾空間協方差矩陣進行調整，以獲得每個區域的噪聲加幹擾空間協方差矩 陣。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其中， 所述第一估計單元估計的每個區域初始的噪聲加幹擾空間協方差矩陣表示為：
其中，表示第i個區域的初始噪聲加幹擾空間協方差矩陣；NKS表示區域內導頻符 號佔據的資源元素的數量；N 表示每個區域導頻符號佔據的資源元素上的幹擾加 噪聲信號；fcu，ku)表示在第i個區域內由導頻符號佔據資源元素的索引，i表示第i個 區域，j表示第j個導頻符號；i、j為大於零的整數； 每個區域的所述幹擾加噪聲信號N (nu，表示為：
其中，Y(nu，ku)表示每個區域內導頻符號佔據資源元素的接收信號；表 示每個區域內導頻符號佔據的資源元素上的信道估計矩陣，維數是NKXNT 表 示每個區域內導頻符號佔據的資源元素上的乂乂1發射導頻信號矢量；乂表示接收機的天 線數量；NT表示發射機的天線數量； 所述特徵值分解單元對所述初始的噪聲加幹擾空間協方差矩陣進行特徵值分解所獲 得的矩陣表示為：
其中，U(i)是乂父乂的特徵向量矩陣，表示為：
其中，c/f (ι<#α：^νκχι的矢量，表示υω的第j列； Λ (i)是乂乂乂對角矩陣，Λ ω的對角元素為特徵值，所述對角矩陣表示為：
其中，是第i個區域的特徵值，If 。
3. 根據權利要求2所述的裝置，其中，所述功率計算單元估計的噪聲功率為：
其中，σ2表示估計的噪聲功率凡_n為全部帶寬內的區域的數量或者為所分配帶寬 內的區域的數量；Νλ表示在一個區域內用於噪聲功率估計時所用的特徵值的數量；表 示對應第i個區域第j個特徵值的濾波係數，wf為大於零的數。
4. 根據權利要求3所述的裝置，其中，；或者Νλ=1;
並且在1=1且時，所述噪聲功率為 uf=l
5. 根據權利要求3所述的裝置，其中，所述特徵值的取值為：特徵值中的最小值。
6. 根據權利要求3所述的裝置，其中，所述第二計算單元確定的每個區域的幹擾信號 的數量為：
其中，m(i)表示第i個區域的幹擾信號的數量；α是不小於1的正數。
7. 根據權利要求6所述的裝置，其中，所述α的取值為：
8. 根據權利要求7所述的裝置，其中，所述第二估計單元估計的每個區域的噪聲加幹 擾空間協方差矩陣為：
其中，麼f表示第i個區域的噪聲加幹擾空間協方差矩陣；為矩陣u(i)的左側部 分、維數SNKXm(i)的矩陣；表示m(i)Xm (i)的對角矩陣，所述對角矩陣的對角元素對應 最大的m(i)個特徵值；IN表示NXN的單位矩陣，N的取值為Νκ和m (i)。
9. 一種幹擾抑制合併裝置，所述裝置包括： 協方差矩陣計算單元，所述協方差矩陣計算單元用於確定噪聲加幹擾空間協方差矩 陣，包括權利要求1至8的任一項權利要求所述的裝置。 第三計算單元，所述第三計算單元用於根據信道估計矩陣和所述噪聲加幹擾空間協方 差矩陣來計算每個區域內導頻符號和數據符號佔據的資源元素的均衡矩陣； 幹擾抑制合併單元，所述幹擾抑制合併單元用於根據所述均衡矩陣對接收到的信號進 行處理，以獲得估計信號。
10. -種接收機，所述接收機包括權利要求9所述的幹擾抑制合併裝置。
【文檔編號】H04L25/03GK104052706SQ201310084617
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月15日 優先權日:2013年3月15日
【發明者】李寶金, 王昕
申請人:富士通株式會社