CN103379073B - 上行噪声估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种上行噪声估计的方法，该方法中首先利用每一组导频子载波中偶数序号的导频子载波在时隙n上的信道响应估计和奇数序号的导频子载波在时隙n上的信道响应估计，分别在频域上进行一阶差分操作，然后再利用一阶差分结果在频域上再做二阶差分，最后，再基于二阶差分结果在时域上进行三阶差分。采用本发明，能确保当频域选择性衰落较明显时上行噪声估计的准确性。

Description

上行噪声估计方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术，特别是涉及一种上行噪声估计的方法。

背景技术

噪声功率估计是LTE系统的重要组成部分，接收端均衡检测、软比特译码、CQI计算都离不开噪声功率值，因此估计的准确性会直接影响到整个系统的性能。

正交频分复用系统中较为常见的噪声估计算法有两种：一种是在频域做噪声估计，一种是在时域做噪声估计。

频域噪声估计算法优点实现比较简单，但是需要估计信道信息还原信号，由于受到信道估计的精确度影响，造成低信噪比时噪声估计值偏小，高信噪比时，噪声估计值偏大。

时域噪声估计算法通过频域信道响应傅里叶变换到时域，在时域上噪声区间内估计，实现起来较复杂。而且非整数倍采样下的傅里叶变换会造成信道多径能量的泄露，噪声区间内不仅包括噪声还有信道多径的泄露，且两者无法分离，从而造成估计噪声不准。

为了克服上述两种常见的噪声估计方法所存在的上述问题，一种差分计算噪声功率的方法被提出。通过多次在时频域导频子载波上差分去掉信道响应的残留值，只剩下噪声信息，进而估计的噪声功率也越准确。现有的差分噪声估计算法选取相邻的连续子载波组成小组做一阶差分，然后相邻的导频小组一阶差分值继续做二阶差分，由于导频小组之间前后相对的独立，当频域选择性衰落较明显时，二阶差分结果会遗留信道响应信息，造成噪声估计不准确；另外现有的差分方法也不适合上行MU-MIMO的情况，由于接收信号和某一用户本地导频信号共轭相乘后，会得到两个用户的信道响应叠加，而另一个用户由于发送导频和上面提到的本地导频不匹配，此时该用户信道在频域上不再有相关性，此时进行差分必然无法消除该用户的信道响应值，造成噪声估计错误。

由此可见，上述差分计算噪声功率的方法存在在频域选择性衰落较明显时噪声估计不准确的问题，并且也不适用于上行MU-MIMO的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种上行噪声估计的方法，该方法能确保噪声估计的准确性。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种上行噪声估计的方法，该方法包括以下步骤：

a、预先对系统的导频子载波进行分组，其中，每组导频子载波包含预设的m个连续的导频子载波，所述m为可以被系统的导频子载波总数所整除的偶数；

b、对于每组所述导频子载波，计算在当前上行子帧的每个时隙n上，该组导频子载波中的各导频子载波i上的信道响应估计并利用该组导频子载波中奇数序号的导频子载波在该时隙n上的所述进行频域上的一阶差分操作，得到一阶差分结果Δ_n，奇，利用该组导频子载波中偶数序号的导频子载波在该时隙n上的所述进行频域上的一阶差分操作，得到一阶差分结果Δ_n，偶；

c、对于每组所述导频子载波，利用该组导频子载波分别在当前上行子帧的两个时隙上的所述Δ_n，奇和所述Δ_n，偶，在频域进行二阶差分操作，并利用所述二阶差分结果在时域上进行三阶差分操作，得到三阶差分结果Δ，计算σ²＝|Δ|²/24，将所述σ²确定为该组所述导频子载波对应的噪声功率σ²；

d、计算所有所述导频子载波组的所述噪声功率σ²的平均值，将该平均值作为当前上行子帧的噪声功率估计值P_{noise_est}。

综上所述，本发明提出的上行噪声的估计方法，通过分别提取奇偶位置的导频子载波组成奇导频小组和偶导频小组，然后再基于此在频域和时域上进行一阶和二阶差分操作，如此，可有效提高噪声估计的精度。

附图说明

图1为本发明实施例一的流程示意图；

图2为本发明的一仿真结果图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

本发明的核心思想是：利用差分计算方法实现本发明，与现有差分计算方法所不同的是：本发明在频域上进行差分计算时，按照导频子载波序号的奇偶性进行分组，即将奇数号的导频子载波作为一组，将偶数号的导频子载波作为一组，然后再分别在奇数组和偶数组里在频域上做一阶和二阶差分。这样，由于奇数组的导频子载波与偶数组的导频子载波存在相邻关系，因此这两个载波组的覆盖范围也接近相同，这样，就可避免在信道的频率选择性衰落很明显时所产生的噪声估计值偏大的问题，从而可以确保噪声估计的准确性。

图1为本发明实施例一的上行噪声估计方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤101、预先对系统的导频子载波进行分组，其中，每组导频子载波包含预设的m个连续的导频子载波。

所述m为可以被系统的导频子载波总数所整除的偶数，具体可由本领域技术人员根据实际需要进行设置，较佳地，所述m可以设置为6。

步骤102、对于每组所述导频子载波，计算在当前上行子帧的每个时隙n上，该组导频子载波中的各导频子载波i上的信道响应估计并利用该组导频子载波中奇数序号的导频子载波在该时隙n上的所述进行频域上的一阶差分操作，得到一阶差分结果Δ_n，奇，利用该组导频子载波中偶数序号的导频子载波在该时隙n上的所述进行频域上的一阶差分操作，得到一阶差分结果Δ_n，偶。

本步骤中，为了减少频域选择性衰落对噪声估计精确度的影响，利用每一组导频子载波中偶数序号的导频子载波在时隙n上的所述和奇数序号的导频子载波在时隙n上的所述分别在频域上进行一阶差分操作。这里，通过分别计算偶数序号的导频子载波对应的所述和奇数序号的导频子载波对应的所述可以确保进行一阶差分的两个结果Δ_n，奇和Δ_n，偶的载波覆盖范围接近相同，这样，在后续步骤中利用一阶差分结果在频域上再做二阶差分时，就能确保当频域选择性衰落较明显时，二阶差分结果中不再遗留信道响应信息，进而可确保噪声估计的准确性。

较佳的，可以采用最小二乘法(LS准则)得到各导频子载波i上的信道响应估计

具体地，当系统中占用一个资源块的用户数为单个时，计算所述可采用现有方法实现，在此不再赘述。

另外，本发明也适用于MU-MIMO系统中。具体地，当同一上行子帧上占用相同资源块的上行用户数为两个时，可以按照或得到导频子载波的所述其中所述为在当前上行子帧的第n个时隙导频子载波i上的接收信号，所述为在当前上行子帧第n个时隙上导频子载波i上的第一个用户的导频信号，所述为在当前上行子帧第n个时隙上导频子载波i上的第二个用户的导频信号，i为导频子载波号，n为时隙号。

需要说明的是，当所述系统为MU-MIMO系统，且同一上行子帧上占用相同资源块的上行用户数为两个时，所述两个上行用户的导频循环移位间隔n_cs的差值需要设置为6。

较佳地，当所述m＝6时，可以按照得到所述Δ_n，奇；按照得到所述Δ_n，偶。

步骤103、对于每组所述导频子载波，利用该组导频子载波分别在当前上行子帧的两个时隙上的所述Δ_n，奇和所述Δ_n，偶，在频域进行二阶差分操作，并利用所述二阶差分结果在时域上进行三阶差分操作，得到三阶差分结果Δ，计算σ²＝|Δ|²/24，将所述σ²确定为该组所述导频子载波对应的噪声功率σ²。

本步骤中，为了减少时域选择性衰落对噪声估计精确度的影响，在时域上利用一组导频子载波分别在当前上行子帧的两个时隙上的Δ_n，奇和Δ_n，偶，进行时域上的三阶差分操作。

较佳地，可以按照Δ＝(Δ_1，奇-Δ_1，偶)-(Δ_2，奇-Δ_2，偶)得到所述Δ，其中，(Δ_1，奇-Δ_1，偶)和(Δ_2，奇-Δ_2，偶)分别为在当前上行子帧的两个时隙即时隙1和时隙2上做的二阶差分操作。

步骤104、计算所有所述导频子载波组的所述噪声功率σ²的平均值，将该平均值作为当前上行子帧的噪声功率估计值P_{noise_est}。

具体地，本步骤中按照P_{noise_est}＝σ²/T得到所述P_{noise_est}，其中，所述T为所述分组后得到的导频子载波组数。

进一步地，为了减小噪声估计值的抖动，步骤104之后可以在子帧间进行平滑处理，具体地，可以采用下述步骤实现：

按照P_{noise_new}＝λ*P_{noise_pre}+(1-λ)P_{noise_est}，对所述P_{noise_est}进行平滑处理，得到平滑处理后的噪声功率P_{noise_new}。

其中，P_{noise_pre}为上一子帧得到的平滑处理后的噪声功率，λ为预设的平滑权重，0＜λ＜1，具体地本领域技术人员可根据实际需要设置合适的取值。

下面通过上述实施例的一仿真结果图(参见图2)，进一步说明本发明的技术效果。

仿真条件：ETU信道UE单发，基站8收天线(双极化)，20M带宽，用户占用5个资源块(RB)。噪声功率理论值归一化为1。

从图2中的仿真结果可以看出，在上述仿真条件下本发明的噪声估计结果基本稳定在理论值等于1处，可见，本发明可以获得得较高的噪声估计准确度。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种上行噪声估计的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a、预先对系统的导频子载波进行分组，其中，每组导频子载波包含预设的m个连续的导频子载波，所述m为可以被系统的导频子载波总数所整除的偶数；

b、对于每组所述导频子载波，计算在当前上行子帧的每个时隙n上，该组导频子载波中的各导频子载波i上的信道响应估计并利用该组导频子载波中奇数序号的导频子载波在该时隙n上的所述进行频域上的一阶差分操作，得到一阶差分结果Δ_n,奇，利用该组导频子载波中偶数序号的导频子载波在该时隙n上的所述进行频域上的一阶差分操作，得到一阶差分结果Δ_n,偶；

c、对于每组所述导频子载波，利用该组导频子载波分别在当前上行子帧的两个时隙上的所述Δ_n,奇和所述Δ_n,偶，在频域进行二阶差分操作，并利用二阶差分结果在时域上按照Δ＝(Δ_1,奇-Δ_1,偶)-(Δ_2,奇-Δ_2,偶)进行三阶差分操作，得到三阶差分结果Δ，其中，(Δ_1,奇-Δ_1,偶)和(Δ_2,奇-Δ_2,偶)分别为在当前上行子帧的两个时隙即时隙1和时隙2上做的二阶差分操作；计算σ²＝|Δ|²/24，将所述σ²确定为该组所述导频子载波对应的噪声功率σ²；

d、计算所有导频子载波组的所述噪声功率σ²的平均值，将该平均值作为当前上行子帧的噪声功率估计值P_{noise_est}。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤d之后进一步包括：

按照P_{noise_new}＝λ*P_{noise_pre}+(1-λ)P_{noise_est}，对所述P_{noise_est}进行平滑处理，得到平滑处理后的噪声功率P_{noise_new}，其中，P_{noise_pre}为上一子帧得到的平滑处理后的噪声功率，λ为预设的平滑权重，0＜λ＜1。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述m＝6。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，按照得到所述Δ_n,奇。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，按照得到所述Δ_n,偶。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b中采用最小二乘法计算所述

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述系统为MU-MIMO系统，且同一上行子帧上占用相同资源块的上行用户数为两个时，所述两个上行用户的导频循环移位间隔n_cs的差值为6。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述系统为MU-MIMO系统，且同一上行子帧上占用相同资源块的上行用户数为两个时，按照或得到所述奇数序号的导频子载波的所述其中所述为在当前上行子帧的第n个时隙导频子载波i上的接收信号，所述为在当前上行子帧第n个时隙上导频子载波i上的第一个用户的导频信号，所述为在当前上行子帧第n个时隙上导频子载波i上的第二个用户的导频信号。