專利名稱：一種多接收天線的干擾重建抑制合并方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于多接收天線通信系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及干擾重建抑制合并技術(shù)。
背景技術(shù)：
在多接收天線的通信場景中，等增益合并( Equal Gain Combining EGC)、最大比合并(Maximum Ratio Combining MRC)雖然能夠利用天線分集對抗多徑信道的衰落，但兩者都沒有考慮多天線接收信號中干擾的相關(guān)性。多接收天線的干擾抑制合并(IRC，Interference Rejection Combing)方法,利用各接收天線之間干擾的相關(guān)性,進行干擾抑制與合并。傳統(tǒng)的干擾抑制合并方法，首先以接收信號Y的協(xié)方差矩陣近似為干擾噪聲U協(xié)方差矩陣的估計值，即Ru ^ E(YYh)，然后通過期望信號信道衰落系數(shù)矩陣H獲得權(quán)值向量w = HwR-',最后合并恢復期望信號X = wY。由于接收信號Y包含干擾和噪聲分量U，還包含了期望信號分量X，因此傳統(tǒng)干擾抑制合并方法的近似處理，估計出的干擾噪聲協(xié)方差矩陣包含期望信號分量。該傳統(tǒng)方法采用近似處理，造成協(xié)方差矩陣估計不準確，性能受到影響。因此，有必要研究一種有效估計干擾噪聲的干擾抑制合并方法。本發(fā)明提供了一種干擾重建抑制合并(IRRC, Interference Reconstruction RejectionCombing)方案，該方案利用干擾重建的思想，很好地解決了上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種多接收天線的干擾重建抑制合并方法，能有效地抑各種同頻干擾、鄰頻干擾，同時具有自適應(yīng)性、魯棒性等優(yōu)點。本發(fā)明提出了一種多接收天線的干擾重建抑制合并方法，所述方法由重建干擾噪聲和恢復期望信號兩個過程組成。其中重建干擾噪聲包括步驟1，用傳統(tǒng)的方法從含有干擾和噪聲的未解調(diào)接收信號Y中估計出期望信號的粗略值X ;所謂傳統(tǒng)方法是指本發(fā)明之外的現(xiàn)有已知方法；步驟2，對期望信號的粗略值文進行解調(diào)，得到基帶數(shù)字信號，再對基帶數(shù)字信號進行調(diào)制，得到去噪聲后的期望信號估計值。通過調(diào)制再解調(diào)去除了部分噪聲；步驟3，根據(jù)式 = Y-ftt從接收信號Y中剔除去噪聲后的期望信號Z'，得到重建的干擾和噪聲信號 ，其中H表示期望信號衰落信道系數(shù)矩陣；恢復期望信號包括步驟4，利用重建的干擾和噪聲信號 的協(xié)方差矩陣計算恢復期望信號所需要的權(quán)值向量W。步驟5，根據(jù)式夕=wY恢復出期望信號尤ο優(yōu)點
本發(fā)明利用了傳統(tǒng)的方法估計期望信號，再從接收信號中剔除估計期望信號，得到重建干擾和噪聲信號，比傳統(tǒng)的干擾抑制合并方法中利用接收信號近似干擾和噪聲信號精確，因此使恢復出來的期望信號準確度高，可得到優(yōu)異的性能。考慮到LTE上行通信鏈路，本發(fā)明建議的方法可以廣泛應(yīng)用在LTE上行接收機上，而且不需要對發(fā)射端作額外的標準化工作，是一種接收機實現(xiàn)技術(shù)，可廣泛實施。


圖I為本發(fā)明的典型的多接收天線接收機結(jié)構(gòu)示意；圖2為本發(fā)明的干擾和噪聲信號重建詳細結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明一個LTE上行&WiFi頻帶重疊系統(tǒng)實例；圖4、5為本發(fā)明在LTE上行通信鏈路受到同頻WiFi信號干擾的性能對比圖； 圖6為本發(fā)明的干擾重建抑制合并方法流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。圖I為本發(fā)明的典型的多接收天線接收機結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括信道衰落系數(shù)模塊11、重建干擾和噪聲信號模塊12、生成權(quán)值向量II模塊13，恢復期望信號模塊14。圖2為本發(fā)明的干擾和噪聲信號重建詳細結(jié)構(gòu)圖，即模塊12的詳細結(jié)構(gòu)圖，該裝置包括信道衰落系數(shù)模塊11、生成權(quán)值向量I模塊21，粗略估計期望信號模塊22，解調(diào)模塊23，調(diào)制模塊24，剔除期望信號模塊25。考慮LTE上行通信鏈路受到WiFi信號干擾，假設(shè)LTE上行通信鏈路的收發(fā)雙方完全同步，根據(jù)LTE上行單載波頻分多址(SC-FDMA)的子載波映射規(guī)則，解映射得到單個用戶的接收信號?？紤]兩根接收天線，單個用戶的接收信號模型為IγυΛ = Uhk + G”’kIl’k + Nl’,’k(I)
\y2,l,k = H2JJcX1J1; + G2lkIlk + Vl2Jk其中yz, k表示第z根天線收到的第I個SC-FDMA符號對應(yīng)時間區(qū)間第k個子載波上的數(shù)據(jù)Au表示第I個SC-FDMA符號對應(yīng)時間區(qū)間第k個子載波上的期望信號，Hza,k表示第z根天線中第I個SC-FDMA符號對應(yīng)時間區(qū)間第k個子載波上期望信號的信道衰落Jllk表示第I個SC-FDMA符號對應(yīng)時間區(qū)間第k個子載波上的WiFi干擾信號，Gzil,,表示第z根天線中第I個SC-FDMA符號對應(yīng)時間區(qū)間第k個子載波上WiFi干擾信號的信道衰落nz,!, k表示第z根天線中第I個SC-FDMA符號對應(yīng)時間區(qū)間第k個子載波上的加性白高斯噪聲。將兩根天線上的接收信號合并，則式(I)可以寫為列向量形式Υχ, k — Hlj J5X1j k+Gi, kli, k+ni, k⑵將干擾與噪聲合并后，式(2)可簡寫為Υχ, k — Hlj J5X1j k+ui, k⑶其中，U1, k表示第I個SC-FDMA符號對應(yīng)時間區(qū)間第k個子載波上干擾與噪聲信號之和。
結(jié)合附圖和實施例具體的實施步驟如下步驟1，從含有干擾和噪聲的未解調(diào)接收信號Y1,,中估計出期望信號的粗略值Xhk ,其中I、k表示第I個SC-FDMA符號對應(yīng)時間區(qū)間第k個子載波，具體估計步驟步驟I. 1，在多個SC-FDMA符號與多個子載波之間，將接收信號的協(xié)方差矩陣進行
I [1/LUL+L [k/KjxK+K
平均，得到近似的干擾噪聲協(xié)方差矩陣X X，L表示累加
LK m^Z/iJxL+i n=lk/KjxK+\
的SC-FDMA符號個數(shù)、K表示累加的子載波個數(shù)，L和K應(yīng)滿足的條件為L個SC-FDMA符號的持續(xù)時間小于相干時間，K個子載波占用的帶寬小于相干帶寬(由于式⑵中的干擾部分存在乘性的信道衰落因子，考慮到在相干帶寬、相干時間內(nèi)，干擾的二階統(tǒng)計性較為一 致)；步驟1. 2 (模塊21)，根據(jù)最大化信干噪比(MSINR)準則計算權(quán)值行向量
JP-Itt H/^Ra，或根據(jù)最小均方誤差(MMSE)準則計算權(quán)值行向量
~MMSE __^_TTw B-1 ·
α ~ I .TX^ 0-1 TT >’k D，步驟I.3(模塊22)，估計期望信號的粗略值文μMXKk;步驟2 (模塊23、24)，將文經(jīng)過IDFT變換到時域上，再經(jīng)過QPSK解調(diào)可以得到基帶數(shù)字信號Ds，最后對&進行QPSK調(diào)制，再進行DFT變換到頻域上，得到尤“。步驟3 (模塊25)，利用式 /，Λ = Yu -從接收信號Y1, k中剔除噪聲后的期望信號，得到重建的干擾和噪聲信號，其中H1,,表示期望信號衰落信道系數(shù)矩陣。步驟4(模塊13)，利用重建的干擾和噪聲信號的協(xié)方差矩陣計算恢復期望信號所需要的權(quán)值向量W。具體步驟見為
ΛI y/L}<L+L [k/KjxK+K步驟4·1，根據(jù)式Σ Σ Kn計算干擾和噪聲~的協(xié)方
■^人 m=y/LjxL+i n=LV^Jx^+'
差矩陣先>，其中L、K的選取準則同步驟I. I ；步驟4. 2，根據(jù)步驟I. 2中對應(yīng)的優(yōu)化準則，確定權(quán)值向量，當采用根最大化信干噪比(MSINR)準則時，權(quán)值行向量=;當采用最小均方誤差
(MMSE)準則時，權(quán)值行向量1^Tsg = 二 ;步驟5(模塊H)，利用式Ia =喊，k =從接收信號Y1, k中恢
復出期望信號。圖3為本發(fā)明一個LTE上行&WiFi旁瓣重疊系統(tǒng)實施例；由圖5中可知，LTE信號和WiFi信號旁瓣的頻譜存在重疊，因此相互之間會產(chǎn)生頻譜干擾，這將導致上下行接收信號互相干擾，覆蓋和容量縮水嚴重，更嚴重的將導致系統(tǒng)不可用。本發(fā)明可以在抑制干擾同時不損失有用信號，解決上述寬帶同頻干擾的問題。圖4為本發(fā)明在LTE上行&WiFi旁瓣重疊系統(tǒng)的性能對比圖。在MSINR準則下，針對一發(fā)兩收、QPSK調(diào)制、OdB干信比的LTE上行信號，考慮理想的信道估計，應(yīng)用不同合并方法的誤比特率性能對比。MRC表示最大比合并；理想IRC表示在理想估計干擾噪聲協(xié)方差矩陣條件下的干擾抑制合并；IRC表示現(xiàn)有技術(shù)方案建議的干擾抑制合并方法，以接收信號協(xié)方差矩陣作為干擾噪聲協(xié)方差矩陣的估計值；IRRC表示本文建議的干擾重建抑制合并方法，其中L、K的取值均為6。從圖6可以看出，本發(fā)明在MSINR準則下，針對一發(fā)兩收、QPSK調(diào)制、OdB干信比的LTE上行信號，考慮理想的信道估計，與理想估計干擾噪聲協(xié)方差矩陣的IRC相比，IRRC方法的誤比特率性能只差了 O. 5dB ;此外，與現(xiàn)有技術(shù)方案建議的IRC方法相比，IRRC方法的誤比特率性能約有I. 5dB的改善。
圖5本發(fā)明在LTE上行&WiFi旁瓣重疊系統(tǒng)的性能對比圖。在麗SE準則下，針對一發(fā)兩收、QPSK調(diào)制、OdB干信比的LTE上行信號，考慮理想的信道估計，應(yīng)用不同合并方法的誤比特率性能對比。MRC表示最大比合并；理想IRC表示在理想估計干擾噪聲協(xié)方差矩陣條件下的干擾抑制合并；IRC表示現(xiàn)有技術(shù)方案建議的干擾抑制合并方法，以接收信號協(xié)方差矩陣作為干擾噪聲協(xié)方差矩陣的估計值；IRRC表示本文建議的干擾重建抑制合并方法，其中L、K的取值均為6。從圖7可以看出，本發(fā)明在麗SE準則下，針對一發(fā)兩收、QPSK調(diào)制、OdB干信比的LTE上行信號，考慮理想的信道估計，與理想估計干擾噪聲協(xié)方差矩陣的IRC相比，IRRC方法的誤比特率性能只差了 O. 5dB ;此外，與現(xiàn)有技術(shù)方案建議的IRC方法相比，IRRC方法的誤比特率性能約有2dB的改善。圖6為本發(fā)明的干擾重建抑制合并方法流程圖。這里已經(jīng)通過具體的實施例子對本發(fā)明進行了詳細描述，提供上述實施例的描述為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員制造或適用本發(fā)明，這些實施例的各種修改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是容易理解的。本發(fā)明不限于只處理LTE上行和WiFi旁瓣頻譜重疊配置情況，還可以處理其他同頻干擾、鄰頻干擾情況。本發(fā)明并不限于這些例子，或其中的某些方面。本發(fā)明的范圍通過附加的權(quán)利要求進行詳細說明。上述說明示出并描述了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，但如前所述，應(yīng)當理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進行改動。而本領(lǐng)域人員所進行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多接收天線的干擾重建抑制合并方法，所述方法由重建干擾噪聲和恢復期望信號兩個過程組成，其中重建干擾噪聲包括 步驟1，用傳統(tǒng)的方法從含有干擾和噪聲的未解調(diào)接收信號Y中估計出期望信號的粗略值文； 步驟2，對期望信號的粗略值X進行解調(diào)，得到基帶數(shù)字信號，再對基帶數(shù)字信號進行調(diào)制，得到去噪聲后的期望信號估計值I'; 步驟3，根據(jù)式0 =從接收信號Y中剔除去噪聲后的期望信號X、得到重建的干擾和噪聲信號 ,其中H表示期望信號衰落信道系數(shù)矩陣； 恢復期望信號包括 步驟4，利用重建的干擾和噪聲信號的協(xié)方差矩陣食 計算恢復期望信號所需要的權(quán)值向量w ; 步驟5，根據(jù)式X = wY恢復出期望信號I。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多接收天線的干擾重建抑制合并方法，針對LTE上行單載波頻分多址系統(tǒng)，從未解調(diào)接收信號Y的第I個SC-FDMA符號對應(yīng)時間區(qū)間第k個子載波信號Yllk中估計出期望信號的粗略值X所對應(yīng)的第I個SC-FDMA符號對應(yīng)時間區(qū)間第k個子載波信號尤>方法包括 步驟I. 1，在多個SC-FDMA符號與多個子載波之間，將接收信號的協(xié)方差矩陣進行平均，得到近似的第I個SC-FDMA符號對應(yīng)時間區(qū)間第k個子載波的干擾噪聲協(xié)方差矩陣
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多接收天線的干擾重建抑制合并方法，考慮多接收天線的移動通信，本發(fā)明建議了一種新的多天線合并方法干擾重建抑制合并(IRRC，Interference Reconstruction Rejection Combing)。首先用傳統(tǒng)的方法從含有干擾和噪聲的未調(diào)制接收信號中估計出期望信號，再進行解調(diào)、調(diào)制，得到去除噪聲后的期望信號估計值；然后從接收信號中剔除期望信號，得到重建的干擾信號；最后，利用干擾信號的協(xié)方差矩陣計算恢復期望信號所需要的權(quán)值，恢復期望信號。本發(fā)明比傳統(tǒng)的干擾抑制合并方法中利用接收信號近似干擾和噪聲信號精確，因此使恢復出來的期望信號準確度高，性能優(yōu)異。
文檔編號H04B7/08GK102904627SQ201110212818
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者于輝越, 趙宏志, 符初生, 唐友喜 申請人:電子科技大學