信道估计中的降噪方法、装置、计算机程序及计算机可读存储介质

摘要

本发明实施例涉及一种信道估计中的降噪方法、装置及计算机程序。该降噪方法包括：根据信道估计结果计算出噪声功率值和每个用户窗中各径的功率值，其中用户窗是指与该用户对应的信道冲激响应窗；根据所述每个用户窗中各径的功率值和所述噪声功率值，计算出降噪门限因子；根据所述噪声功率值和所述降噪门限因子，计算出降噪门限值；以及利用得到的所述降噪门限值，对所述信道估计结果进行降噪处理。

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种信道估计中的降噪方法、装置、计算机程序及计算机可读存储介质。

背景技术

尽管本发明实施例在这里涉及TD-SCDMA（时分同步码分多址）系统，但是应当注意的是本发明实施例还可以应用于其他场景。因此，本发明并不局限于TD-SCDMA。

TD-SCDMA系统是第三代移动通信系统IMT-2000标准之一。它是具有SCDMA（同步码分多址技术），使用TDD（时分双工技术）方式的UMTS（未来陆地移动通信系统）。

目前，在TD-SCDMA系统中信道估计采用的是Steiner B提出的一种低代价信道估计方法。参见由Steiner B、BAIER P.等人著作的“Low Cost ChannelEstimation In the Up-link Receiver of CDMA Mobile Radio Systems[J]”，Frequenz，1993年，第47卷第12期：第292-298页。该方法的主要流程如下：首先通过FFT（快速傅里叶变换）和IFFT（快速傅里叶逆变换）算法获得信道粗估计；随后对信道粗估计进行同频干扰消除，获得基本不含同频干扰的信道估计结果；最后再对其进行噪声消除获得接近理想的信道估计结果。

根据传统方法，势必会不利地影响信道估计性能。在一些情形下，可能会去除信道估计中所期望的结果；而在其他情形下，可能会保留大量噪声，这都无法达到信道估计所期望的结果。

由此可知，现有信道估计中降噪方式需要被进一步改进和完善。

发明内容

根据传统方法，在对信道估计进行噪声消除的时候，传统方法仅利用估计出的噪声功率作为降噪处理中的唯一因素，来获得降噪门限进行降噪处理。然而，采用与噪声功率相关的单一降噪门限值，势必会不利地影响信道估计性能。如果单一噪声消除门限值设置较高，则可能会去除信道估计中所期望的结果；如果单一噪声消除门限值设置较低，则可能会保留大量噪声，这都无法达到信道估计所期望的结果。

为了解决上述问题，本发明的实施例提供一种例如用于TD-SCDMA系统的信道估计中的降噪方法、装置、计算机程序及计算机可读存储介质，通过利用信道估计的多径信息，结合信道估计中的有用信号功率和噪声功率来确定降噪门限值，对信道估计结果进行降噪处理，从而能够有效降低噪声对信道估计结果的干扰，提高信道估计的精确度。

在本发明的一个实施例中，设置预设的第一降噪门限值和预设的第二降噪门限值；当降噪门限因子小于预设的第一降噪门限值时，将降噪门限因子调整为等于预设的第一降噪门限值；当降噪门限因子大于预设的第二降噪门限值时，将降噪门限因子调整为等于预设的第二降噪门限值；当降噪门限因子大于等于预设的第一降噪门限值，且小于等于预设的第二降噪门限值时，降噪门限因子保持不变。如果针对较高的信噪比，可采用较低的降噪门限制，因为采用较低的降噪门限值足以满足降噪处理的要求。而针对较低的信噪比的情况，由于噪声功率相对信号功率较高，因此可采用较高的降噪门限值。

本发明的实施例具有如下有益效果：首先，在信道估计的降噪过程中，将噪声功率和信号功率作为降噪处理的相关因素，能够更好的去除信道估计结果中的噪声干扰。其次，利用各个用户窗中各有效径的相关信息，得到信号质量因子，然后利用得到的信号质量因子去设定降噪门限因子，然后利用降噪门限因子和噪声功率值计算出降噪门限值，从而可根据信号功率和噪声功率的相对情况自适应地控制降噪门限值，同时保护有用信号。最后，进一步提高了在较低信噪比条件下的系统性能。

当然，本发明的实施例并不局限于以上的特征和优点，实际上，本领域普通技术人员通过阅读以下的具体实施方式以及附图，将领会其他的特征和优点。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明的实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，例示了本发明的实施例的优选的实施方式，并与文字说明一起用来解释本发明的实施例的原理。

图1为本发明的实施例中信道估计中的降噪方法的流程图；

图2为本发明的实施例中信道估计中的降噪方法的流程图；

图3为本发明的实施例中仿真结果的示意图；

图4为本发明的实施例中仿真结果的示意图；

图5为本发明的实施例中仿真结果的示意图；以及

图6为本发明的实施例中信道估计中的降噪装置的方框图。

具体实施方式

在本发明的实施例中，首先根据信道估计结果计算出噪声功率值，以及根据信道估计结果分别计算出每个用户窗中各径的功率值；然后根据每个用户窗中各径的功率值和噪声功率值，计算出降噪门限因子；然后根据噪声功率值和降噪门限因子，计算出降噪门限值；最后利用得到的降噪门限值，对信道估计结果进行降噪处理。由于将噪声功率和信号功率作为降噪处理的相关因素，从而能够更好的去除信道估计结果中的噪声干扰。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式。但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求的精神和内涵范围内的所有变化、修改和替换。

如图1所示，为本发明的实施例中的信道估计中的降噪方法的流程图，具体步骤如下：

步骤S101，根据信道估计结果计算出噪声功率值，以及根据信道估计结果分别计算出每个用户窗中各径的功率值。

在本发明的实施例中，可首先通过FFT和IFFT算法获得信道粗估计；随后对信道粗估计进行同频干扰消除，获得基本不含同频干扰的信道估计结果；然后根据同频干扰消除后的信道估计结果计算出噪声功率值，以及根据这样信道估计结果分别计算出每个用户窗中各径的功率值。

在本发明的实施例中，可采用现有的算法计算得到噪声功率值，以及计算得到每个用户窗中各径的功率值，在此不再敷述。

在本发明的实施例中，用户窗是指与该用户对应的信道冲激响应窗。例如，在TD-SCDMA系统中，Midamble的有效长度是128码片。假设归属于该系统的所有用户占用相同的时隙并且Kcell的值是8，则信道冲激响应窗长度是16。基于信道估计，可以获得处于信道冲激响应窗内的各径的冲激响应的值。

步骤S102，根据每个用户窗中各径的功率值和噪声功率值，计算出降噪门限因子。

在执行完步骤S102后，还可进一步利用预设的第一降噪门限值PP1和预设的第二降噪门限值PP2，对降噪门限因子Thrd_PP进行调整，调整方式如下：

当降噪门限因子Thrd_PP小于预设的第一降噪门限值PP1时，将降噪门限因子Thrd_PP调整为等于预设的第一降噪门限值PP1；当降噪门限因子Thrd_PP大于预设的第二降噪门限值PP2时，将降噪门限因子Thrd_PP调整为等于预设的第二降噪门限值PP2；并且当降噪门限因子Thrd_PP大于等于预设的第一降噪门限值PP1，且小于等于预设的第二降噪门限值PP2时，降噪门限因子Thrd_PP保持不变。例如采用如下公式进行调整：

调整后的$>{\mathrm{Thrd}}_{\mathrm{PP}}=\left(\begin{array}{cc}{\mathrm{Thrd}}_{\mathrm{PP}}& \mathrm{PP}1\le {\mathrm{Thrd}}_{\mathrm{PP}}\le \mathrm{PP}2\\ \mathrm{PP}1& {\mathrm{Thrd}}_{\mathrm{PP}}<\mathrm{PP}1\\ \mathrm{PP}2& {\mathrm{Thrd}}_{\mathrm{PP}}>\mathrm{PP}2\end{array}\right)$>

当然可以理解的是，在本发明的实施例中并不限定上述预设的第一降噪门限值PP1和预设的第二降噪门限值PP2的具体取值，可根据具体情况进行调整。

步骤S103，根据噪声功率值和降噪门限因子，计算出降噪门限值。

在本发明的实施例中，可采用如下公式计算降噪门限值：

Thrd_DeNoise＝Thrd_PP×σ_ISCP/x

其中：Thrd_DeNoise表示降噪门限值；Thrd_PP表示降噪门限因子；σ_ISCP表示噪声功率值；而x表示Midamble的有效长度，例如x=128。

步骤S104，利用得到的降噪门限值，对信道估计结果进行降噪处理。

在本发明的实施例中，可通过如下方式进行降噪处理：将得到的降噪门限值与信道估计结果的各径的功率值进行比较；如果信道估计结果的各径的功率值小于等于降噪门限值，则对信道估计结果的该径进行置零处理。

由此可知，在本发明的实施例中，根据信道估计的多径信息，结合信道估计中的有用信号功率和噪声功率来确定降噪门限值，对信道估计结果进行降噪处理，能够有效降低噪声对信道估计结果的干扰，并提高信道估计的精确度。

实施例1

为了便于理解本发明的实施例中降噪方法，下面结合应用在TD－SCDMA系统中的降噪过程进行介绍。当然可以理解的是，本发明的实施例中的降噪处理过程也可应用在其他TDD系统中，在此不再敷述。

该实施例中参数，见表1：

表1

通信系统TD-SCDMA小区数1Midamble号0调制方式QPSK码道数16码道号1～16时隙数1

图2为本发明的更优选实施例（即，实施例1）中信道估计中的降噪方法的流程图。该方法可包括如下步骤：

步骤S201，对信道估计结果进行同频干扰消除处理，然后由噪声功率估计器计算出噪声功率值σ_ISCP。

当然可以理解的是，步骤S201中的同频干扰消除处理过程是一种可选的处理过程。通过对信道估计结果进行同频干扰消除处理，能够提高信道估计结果的准确度，进而可提高噪声功率值σ_ISCP的准确性。

步骤S202，对信道估计结果进行同频干扰消除处理以得到新的信道估计结果；通过利用该新的信道估计结果计算出每个用户窗中各径的功率值。

当然可以理解的是，步骤S202中的同频干扰消除处理过程是一种可选的处理过程。通过对信道估计结果进行同频干扰消除处理，能够提高信道估计结果的准确度，进而可提高每个用户窗中各径的功率值的准确性。

假设，同频干扰消除后的信道估计结果为：

其中，n表示各用户窗的窗序号，n＝1～8；每个用户窗中各径的功率值为：m表示每个用户窗中各径的序号，m＝1～16。

步骤S203，对所有用户窗中所有有效径的功率值按照从大到小依次排序；

其中，m1表示在用户窗中的最大径的序号；而m16表示在用户窗中的最小径的序号。

步骤S204，按照预定策略，对所有用户窗中的所有径的功率值进行选取，得到每个用户窗中各有效径的功率值。

在本发明的实施例中，该预定策略可以包括如下中的至少一个：

首先，每个用户窗中的有效径的数量不得超过预定数量L，例如该预定数量L＝3或4；

其次，每个用户窗中的各有效径的功率值与每个用户窗中的各有效径的最大功率值之差不得超过预定功率值，例如，该预定功率值为10dB；

$>P_{m1}^{\left(n\right)}-P_{\mathrm{mk}}^{\left(n\right)}<10\mathrm{dB}.$>

其中，为每个用户窗中有效径的最小功率值。

如果满足上述预定策略，则认为该径为各用户窗的有效径，获得的有效径列表为：

其中，为第n个用户窗中的各有效径的最小功率值。

当然可以理解的是，在本发明的实施例中并不限定预定数量L和预定功率值的具体取值范围。

步骤S205，根据步骤S204中得到的每个用户窗中的各有效径的功率值求和，得到有用信号功率值，然后利用干扰信号码功率值（σ_ISCP）和有用信号功率值，计算出信号质量因子。

在本发明的实施例中，可采用如下公式计算信号质量因子：

$>{\mathrm{Qua}}_{\mathrm{SNR}}=\Sigma P_{\mathrm{mi}}^{\left(n\right)}-{\sigma }_{\mathrm{ISCP}}$>

其中，Qua_SNR表示信号质量因子，表示有用信号功率值。

步骤S206，从S205步骤所获得的各用户窗中有效径的最小功率值的集合中，选出有效径的最小功率值。

例如，从所有可选的用户窗中有效径的最小功率值中，选出具有最小功率值的有效径的最小功率值H_minpower。

步骤S207，通过步骤S205计算的信号质量因子来调整预设的第二降噪门限值。当信号质量因子小于预设的信号质量因子Qua时，预设的第二降噪门限值被调整为等于预设的门限值σ_High；并且当信号质量因子大于等于预设的信号质量因子Qua时，预设的第二降噪门限值被调整为等于预设的门限值σ_low。

在本发明的实施例中可采用如下公式来调整预设的第二降噪门限值PP2：

$>\mathrm{PP}2=\left(\begin{array}{cc}{\sigma }_{\mathrm{High}},& {\mathrm{Qua}}_{\mathrm{SNR}}<\mathrm{Qua}\\ {\sigma }_{\mathrm{Low}},& {\mathrm{Qua}}_{\mathrm{SNR}}\ge \mathrm{Qua}\end{array}\right)$>

其中，σ_High＝16，σ_Low＝8，Qua为预设的信号质量因子的标准值，例如Qua＝-5dB。

当然可以理解的是，在本发明的实施例中并不限定σ_High、σ_Low和Qua的具体取值范围。

步骤S208，根据各用户窗中各径的最小功率值和噪声功率值σ_ISCP，计算出降噪门限因子。

在本发明的实施例中，可采用如下公式计算降噪门限因子Thrd_PP：

$>{\mathrm{Thrd}}_{\mathrm{pp}}=H_{\min \mathrm{power}}\times \frac{x}{{\sigma }_{\mathrm{ISCP}}}-\Delta$>

其中，H_minpower表示各有效径的最小功率值；Δ表示保护因子，而x表示Midamble的有效长度，例如x=128。

通过保护因子Δ可避免在降噪处理时，删除与各用户窗中最小功率值H_minpower对应的有效径。

进一步，在本发明的实施例中，可通过预设的第一降噪门限值PP1和预设的第二降噪门限值PP2对降噪门限因子Thrd_PP进行调整。

例如采用如下公式对降噪门限因子Thrd_PP进行调整：

$>{\mathrm{Thrd}}_{\mathrm{PP}}=\left(\begin{array}{cc}{\mathrm{Thrd}}_{\mathrm{PP}}& \mathrm{PP}1\le {\mathrm{Thrd}}_{\mathrm{PP}}\le \mathrm{PP}2\\ \mathrm{PP}1& {\mathrm{Thrd}}_{\mathrm{PP}}<\mathrm{PP}1\\ \mathrm{PP}2& {\mathrm{Thrd}}_{\mathrm{PP}}>\mathrm{PP}2\end{array}\right)$>

在本发明的实施例中，预设的第一降噪门限值PP1=4，预设的第二降噪门限值PP2=16（Qua_SNR＜Qua）。当然可以理解的是，在本发明的实施例中并不限定预设的第一降噪门限值PP1和预设的第二降噪门限值PP2的具体取值范围。

步骤S209，根据噪声功率值和降噪门限因子，计算出降噪门限值，然后利用降噪门限值对信道估计结果进行降噪处理。

在本发明的实施例中，为了降低噪声的干扰，利用降噪门限因子Thrd_PP和噪声功率值σ_ISCP，通过如下公式计算得到降噪门限值Thrd_DeNoise：

Thrd_DeNoise＝Thrd_pp×σ_ISCP/x

其中，x表示Midamble的有效长度，例如x=128。当信道估计结果的径的功率值小于该门限时，将该信道估计结果的该径设置为零。

利用用户窗中有效径的相关信息，得到信号质量因子，然后利用得到的信号质量因子去设定降噪门限因子，然后利用降噪门限因子和噪声功率值计算出降噪门限值，从而可根据信号功率和噪声功率的相对情况自适应地控制降噪门限值，同时保护有用信号。

针对一个实施方式描述和/或实例的特征，可以在一个或更多个其他实施方式中以相同部分的存在，但不排除一个或更多个其他特征、要件、步骤、组成部分或他们的组合的存在或增加。

下面用TD-SCDMA系统的仿真结果，验证本发明的实施例提出的降噪处理的优越性。其中，具体的仿真参数请参见3GPP25.102。现将若干重要仿真参数列举如下：

在上述的仿真配置和信道环境下，仿真结果如图3～图5所示。基于本发明的实施例的降噪处理以较低的算法复杂度，获得了比传统算法更优异的性能。图中原有的JD是指传统的降噪过程，门限式JD是指本发明的实施例中的降噪过程。可以看到在图3中，当BLER=0.01时，本发明的实施例中的降噪方法会比传统降噪方法好0.5dB左右。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本相似的顺序或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或功能，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

图6为本发明的实施例中信道估计中的降噪装置的方框图。如图6所示，该降噪装置包括：功率计算单元61，根据信道估计结果计算出噪声功率值，

以及根据信道估计结果分别计算出用户窗中各径的功率值；降噪门限因子计算单元62，根据用户窗中各径的功率值和噪声功率值，计算出降噪门限因子；

降噪门限值计算单元63，根据噪声功率值和降噪门限因子，计算出降噪门限值；以及降噪处理单元64，利用得到的降噪门限值，对信道估计结果进行降噪处理。

在本发明的实施例中，功率计算单元61中包括一个或多个子单元，被配置为：对信道估计结果进行同频干扰消除处理以得到新的信道估计结果；利用新的信道估计结果，计算出噪声功率值和分别计算出用户窗中各径的功率值。

在本发明的实施例中，降噪门限因子计算单元62中包括一个或多个子单元，被配置为：从每个用户窗中各径的功率值中，选取出用户窗中各有效径的最小功率值H_minpower；利用最小功率值H_minpower和噪声功率值，计算出所述降噪门限因子。

在本发明的实施例中，降噪处理单元64包括一个或多个子单元，被配置为：将所述降噪门限值与所述信道估计结果的径的功率值进行比较；并且

如果所述信道估计结果的径的功率值小于等于所述降噪门限值，则将所述信道估计结果的该径进行置零处理。

在本发明的实施例中，提供了一种用于信道估计中降噪处理的计算机程序。当所述计算机程序被执行时使得计算机执行以下步骤：功率计算步骤，根据信道估计结果计算出噪声功率值和每个用户窗中各径的功率值；降噪门限因子计算步骤，根据所述每个用户窗中各径的功率值和所述噪声功率值，计算出降噪门限因子；降噪门限值计算步骤，根据所述噪声功率值和所述降噪门限因子，计算出降噪门限值；以及降噪处理步骤，利用得到的所述降噪门限值，对所述信道估计结果进行降噪处理。

在本发明的实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，存储用于信道估计中降噪处理的计算机程序。当所述计算机程序被执行时使得计算机执行以下步骤：功率计算步骤，根据信道估计结果计算出噪声功率值和每个用户窗中各径的功率值；降噪门限因子计算步骤，根据所述每个用户窗中各径的功率值和所述噪声功率值，计算出降噪门限因子；降噪门限值计算步骤，根据所述噪声功率值和所述降噪门限因子，计算出降噪门限值；以及降噪处理步骤，利用得到的所述降噪门限值，对所述信道估计结果进行降噪处理。

由上述技术方案可知，本发明的实施例具有如下有益效果。

首先，在信道估计的降噪过程中，将噪声功率和信号功率作为降噪处理的相关因素，能够更好的去除信道估计结果中的噪声干扰；其次，利用用户窗中有效径的相关信息，得到信号质量因子，然后利用得到的信号质量因子去设定降噪门限因子，然后利用降噪门限因子和噪声功率值计算出降噪门限值，从而可根据信号功率和噪声功率的相对情况自适应地控制降噪门限值，同时保护有用信号；最后，本发明的实施例中的降噪处理过程实现复杂度较低，使得系统的性能提升，特别是进一步提高了在较低信噪比条件下的系统性能。

当然，本发明实施例并不局限于以上的特征和优点，实际上，本领域普通技术人员通过阅读具体实施方式以及附图，将领会其他的特征和优点。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路（ASIC），可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

上述文字说明和附图示出了本发明的各种不同特征。应当理解，本领域普通技术人员可以准备合适的计算机代码来实现上面描述且在附图中例示的各个步骤和过程。还应当理解，上面描述的各种终端、计算机、服务器、网络等可以是任何类型的，并且可以根据公开内容来准备所述计算机代码以利用所述装置来实现本发明。