迭代式干扰消除方法
【专利摘要】本发明涉及一种蜂窝式无线通信系统的接收器节点中的迭代式导频符号干扰消除方法，所述接收器节点用于接收源于至少一个服务小区和一个或多个干扰小区的一个或多个叠加信号，所述方法包括以下步骤：a）接收一种叠加的信号，包括与服务小区相关联的导频符号和数据符号以及与一个或多个干扰小区相关联的导频符号；b）从所述叠加的信号提取第一集合，其中第一集合包括多个与所述服务小区相关联的数据符号，所述数据符号受到来自一个或多个干扰小区的干扰的影响；c）估计所述第一集合的干扰；d）通过经估计的干扰移除来自所述第一集合的干扰；e)估计所述多个数据符号；f）从所述第一集合减去经估计的多个数据符号；以及g）重复步骤c）-f）i次，其中i≥1。此外，本发明还涉及一种接收器节点设备、一种计算机程序以及一种计算机程序产品。
【专利说明】迭代式干扰消除方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种接收器节点中的干扰消除方法。此外，本发明还涉及一种接收器 节点设备、以及一种计算机程序产品。
【背景技术】
[0002] 在如LTE (长期演进）和LTE-A (增强型LTE)等0FDM (正交频分复用）系统中，导 频符号根据预先设计的图样插入到数据符号中并且和数据一起发送出去。在接收器侧，根 据已知的导频符号，UE (用户设备）可以对数据检测至关重要的CSI (信道状态信息）进行 估计。为了减少通信系统的开销，导频符号的量通常较少，这使CSI估计变的更困难。
[0003] 原则上，UE首先会在导频位置上进行CSI估计，然后根据维纳（Winner)滤波准则 对导频位置的CSI估计值进行滤波插值得到数据位置上的CSI估计。为了保证估计性能， 导频符号的发射功率通常会得到提高并且要高于数据符号的发射功率。
[0004] 因此，当UE在多小区场景中操作时，来自干扰小区的导频符号传输将会比来自干 扰小区的数据传输带来更多的干扰。同样地，LTE/LTE-A中已经引入了 ABS (Almost Blank Subframe子帧）的概念用于相邻eNB (演进型网络基站）之间的合作以减少下行链路传输。 服务小区在干扰小区进行传输ABS时将会调度下行链路传输。在这种情况下，来自干扰小 区的数据符号不会产生干扰。然而，仍然传输来自干扰小区的导频符号用于信道测量和在 接收器侧报告，在接收器侧报告意味着接收器节点只会受到来自干扰小区的导频符号的干 扰。上述内容表明，在多小区场景下，这种基于导频的0FDM系统中需要一种更好的导频干 扰的1C (干扰消除)。
[0005] 根据多小区场景下的网络配置，干扰小区的已传输的导频图样可以与服务小区的 导频图样相同或不同。这意味着，当服务小区受到干扰小区的导频符号干扰时，该干扰可以 干扰服务小区的导频符号或数据符号。在存在一个以上的干扰小区的情况下，来自不同小 区的导频干扰可同时与服务小区的数据符号和导频符号相冲突。
[0006] 根据第一现有技术解决方案，在接收器侧，UE估计干扰小区的CSI并随后在解调 服务小区数据之前从已接收的信号中减去再生干扰信号。然而，由于服务小区的已传输的 数据符号在接收节点处是未知的，该第一现有技术解决方案存在干扰小区的CSI估计不准 的问题。在没有来自服务小区已传输的数据符号的任何信息时，已传输的数据符号只好视 为噪声，所以其将会降低干扰估计性能。
[0007] 根据第二现有技术解决方案，在进行编码之前，UE将受干扰数据位置上所有LLR (对数似然比)的值设置为零。然而，该第二现有技术解决方案受限于以下事实：由于LLR值 在受干扰位置上被设置为零，因此在受干扰位置上的数据信息正在丢失。因此，解码性能将 会降低。此外，如果所有数据位置都受到干扰，LLR置零将不再适用。
【发明内容】
[0008] 本发明的一个目的是提供一种消除或解决现有技术解决方案中的缺点和问题的 解决方案。
[0009] 另一目的是提供一种相比于现有技术解决方案具有改进的性能的解决方案。
[0010] 根据本发明的第一方面，上文提到的目的通过一种蜂窝式无线通信系统的接收器 节点中的迭代式导频符号干扰消除方法实现，所述接收器节点用于接收源于至少一个服务 小区和一个或多个干扰小区的一个或多个叠加的信号，所述方法包括以下步骤：
[0011] a)接收一种叠加的信号，包括与服务小区相关联的导频符号和数据符号以及与一 个或多个干扰小区相关联的导频符号；
[0012] b)从所述叠加的信号中提取第一集合，其中所述第一集合包括多个与所述服务小 区相关联的数据符号，所述数据符号受到来自所述一个或多个干扰小区的干扰的影响；
[0013] c)估计所述第一集合的干扰；
[0014] d)通过经估计的干扰移除来自所述第一集合的干扰；
[0015] e)估计所述多个数据符号；
[0016] f)从所述第一集合减去经估计的多个数据符号；以及
[0017] g)重复步骤c)-f) i次，其中i彡1。
[0018] 根据本发明的第一方面，上文提到的目的通过一种蜂窝式无线通信系统的接收器 节点设备实现，所述接收器节点包括处理单元和存储器单元并且用于接收源于至少一个服 务小区和一个或多个干扰小区的一个或多个叠加的信号，以及所述接收器节点设备进一步 包括：
[0019] a)接收单元，用于接收一种叠加的信号，包括与服务小区相关联的导频符号和数 据符号以及与一个或多个干扰小区相关联的导频符号；
[0020] b)提取单元，用于从所述叠加的信号中提取第一集合，其中所述第一集合包括多 个与所述服务小区相关联的数据符号，所述数据符号受到来自所述一个或多个干扰小区的 干扰的影响；
[0021] c)估计单元，用于估计所述第一集合的干扰；
[0022] d)移除单元，用于通过经估计的干扰移除来自所述第一集合的干扰；
[0023] e)估计单元，用于估计所述多个数据符号；
[0024] f)减法单元，用于从所述第一集合减去经估计的多个数据符号；以及
[0025] g)重复单元，使得步骤c)_f)重复i次，其中i彡1。
[0026] 本解决方案提供了一种相比之下改进的性能，这是因为利用了来自解调器或解码 器的已传输的数据信息反馈，并在干扰估计之前减去了服务小区的数据。这样，提高了干扰 估计准确性，因此提供了一种更好的下行链路性能。
[0027] 同样地，本解决方案根据一些实施例采用基于SAGE (空间交替的广义期望最大 化）-MAP (最大后验概率）的算法用于进行服务小区CSI估计和干扰估计，这种算法在存在 一个以上的干扰小区时能提供良好性能。该SAGE-MAP算法可以在硬件中或DSP上实施，CSI 估计和干扰消除可以重用所述组件。
[0028] 此外，根据实施例，本发明采用LMMSE (线性最小均方误差）-PIC (并行干扰消除） 算法作为检测器用于ΜΙΜΟ (多入多出）情况，可进一步提高数据检测性能。
[0029] 本发明的其他应用和优点从以下具体说明中显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 附图旨在阐明和解释本发明的各个实施例，其中：
[0031] 图1示出了数据的提取，该数据受到干扰的影响，即，受到源于干扰小区的干扰；
[0032] 图2示出了本发明的第一实施例；
[0033] 图3示出了本发明的第二实施例；
[0034] 图4示出了本发明的第三实施例；
[0035] 图5所示为本发明的性能结果；以及
[0036] 图6所示为本发明的性能结果。
【具体实施方式】
[0037] 为了实现上述和更多的目的，本发明涉及一种蜂窝式无线通信系统的接收器节点 中的迭代式导频符号干扰消除方法。接收器节点用于接收源于至少一个服务小区和一个 或多个干扰小区的一个或多个叠加的信号，这些干扰小区通常都是服务小区的相邻小区。 服务小区服务于接收器节点，这意味着接收器节点对从服务小区传输来的数据符号进行检 测。为了实现更好的数据检测性能，在检测服务小区的数据符号时应该考虑来自一个或多 个干扰小区的干扰。
[0038] 根据本发明的实施例，蜂窝式系统可以为使用时/频资源元素（RE)用于进行无线 信号传输的系统(例如，0FDM系统)。上述无线信号可包括不同信道和/或导频符号，该信 道可以为，例如，广播信道、控制信道、同步信道和数据信道，而导频符号可以为在系统中使 用的CRS (公共参考信号）或任何其他导频符号。该蜂窝式系统可以根据相关规范优选为 由3GPP指定的系统，例如LTE或增强型LTE。
[0039] 本迭代式干扰消除方法包括以下步骤：a)接收一种叠加的信号，包括与服务小区 相关联的导频符号和数据符号以及与一个或多个干扰小区相关联的导频符号；b)从所述叠 加的信号提取第一集合，其中第一集合包括多个与所述服务小区相关联的数据符号，所述 数据符号受到来自一个或多个干扰小区的干扰的影响；c)估计第一集合的干扰；d)通过经 估计的干扰移除来自第一集合的干扰；e)估计多个数据符号；f)从第一集合减去经估计的 多个数据符号；以及g)重复步骤c) -f) i次，其中i彡1。较大的i值将会提供更好的下 行链路性能，因为接收器将会迭代多次，但其代价是接收器中的复杂度较高以及处理延迟。 由于迭代次数的增加，性能增益也变得越来越小，所以，实际上，迭代次数i可以设置为1或 2,这样可以在代价合理的前提下提供具良好的性能增益。
[0040] 本迭代式方法提供了一种相比于现有解决方案具有改进的性能的解决方案。这是 因为该迭代式方法提高了干扰估计，产生更好的解码性能。
[0041] 根据本发明的优选实施例，根据基于最大后验概率的空间交替的广义期望最大化 (SAGE-MAP)算法执行估计干扰和移除干扰的步骤。
[0042] 参考图2所示的实施例：一般来说，在接收器侧已接收的叠加的信号可以划分为3 个集合，即：
[0043] ?第一集合，包括与服务小区相关联的多个数据符号，所述数据符号受到来自一个 或多个干扰小区的干扰的影响；
[0044] ?第二集合，包括与服务小区相关联的导频符号，所述导频符号受到干扰的影响； 以及
[0045] ?第三集合，包括与服务小区相关联的多个数据符号，所述多个数据符号不受干扰 影响。
[0046] 已接收的第二集合用于服务小区的CSI估计。当其受到来自干扰小区的导频干扰 时，需要从已接收的叠加的信号中获取CSI估计。由于所有已传输的导频信息在接收器侧 是已知的，SAGE-MAP算法可以用于分解已叠加的信号并且获得用于导频位置上服务小区的 CSI估计。通过维纳（Wiener)过滤，可以获得第一和第三集合中数据位置的CSI估计。 [0047] 此外，已接收的第一和第三集合用于通过从第二集合获得的CSI估计进行数据检 测。已接收的第三集合是没有干扰的，所以数据符号检测在单个小区情况下是相同的。已 接收的第一集合受到干扰小区的导频干扰。SAGE-MAP算法可以用于分解已叠加的信号并移 除干扰。然而，由于已传输的服务小区数据在接收器侧是未知的，所以降低了干扰估计的准 确性，因此本发明提出了迭代式干扰消除算法利用来自检测器或解码器的数据信息反馈以 提高干扰估计。应注意，对于第二集合的处理，所有已传输的导频符号在接收器侧都已知并 且不需要迭代式结构，而对于第三集合的处理，不需要干扰消除而只进行数据检测。
[0048] 迭代式导频干扰消除结构主要是指已接收的第一信号集的处理，其包括两部分： 基于SAGE-MAP的干扰估计和实施例所述的基于LMMSE-PIC的数据检测。在迭代式结构 中，来自数据检测部分的数据反馈首先在干扰估计之前从最初已接收的信号中移除，在此 之后，经估计的干扰也在数据检测之前从已接收的信号中移除。其可在迭代式方案中实 施以提高干扰估计准确性并提供更好的数据性能。因此，根据本发明的另一实施例，根据 LMMSE-PIC方法可执行估计多个数据符号的步骤。
[0049] 进一步地，为了透彻了解本发明，下面的描述中将更详细地展现无线信号传播模 型以及SAGE-MAP和LMMSE-PIC算法。
[0050] A、无线信号传播方面
[0051] -般来说，干扰小区和服务小区之间可能存在一定的时延。假设，接收器节点处已 接收的信号与服务小区同步，干扰小区和服务小区之间的时延为τ个样本（τ小于循环前 缀（CP)长度)，在移除CP以及进行Ν (根据特定网络配置的可用子载波数目）点FFT到UE 侧已接收的时域样本中，在频点k处的干扰小区的已传输的信号将会被旋转一个因子，这 个旋转因子取决于指数k和时延τ，如下：
[0052]
【权利要求】
1. 蜂窝式无线通信系统的接收器节点中的迭代式导频符号干扰消除方法，其特征在 于，所述接收器节点用于接收源于至少一个服务小区和一个或多个干扰小区的一个或多个 叠加信号，所述方法包括以下步骤： a) 接收一种叠加的信号，包括与服务小区相关联的导频符号和数据符号以及与一个或 多个干扰小区相关联的导频符号； b) 从所述叠加的信号中提取第一集合，其中所述第一集合包括多个与所述服务小区相 关联的数据符号，所述数据符号受到来自所述一个或多个干扰小区的干扰的影响； c) 估计所述第一集合的干扰； d) 通过经估计的干扰移除来自所述第一集合的干扰； e) 估计所述多个数据符号； f) 从所述第一集合减去经估计的多个数据符号；以及 g) 重复步骤c)_f)i次，其中i彡1。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据广义交替最大-最大后验概率 (SAGE-MAP)方法执行步骤c)和d)。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据线性最小均方误差-并行干扰消除 (LMMSE-PIC)方法执行步骤e)。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c)包括： 从所述叠加信号提取第二集合，其中所述第二集合包括多个与所述服务小区相关联的 数据符号，所述数据符号受到来自一个或多个干扰小区的干扰的影响； 使用所述第二集合用于进行所述一个或多个干扰小区的信道和噪声估计。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤e)包括： 解调所述第一集合，以及 重构所述解调的第一集合，以获得所述多个数据符号的软估计和所述多个数据符号各 自在所述第一集合中的方差。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤： 从所述叠加的信号中提取第三集合，其中第三集合包括多个与服务小区相关联的数据 符号，所述数据符号不受干扰影响； 解调所述第三集合； 组合所述第一和第三解调的集合；以及 对所述组合的集合进行解码。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤： 从所述叠加的信号中提取第三集合，其中第三集合包括多个与服务小区相关联的数据 符号，所述数据符号不受干扰影响； 解调所述第三集合；以及 其中步骤e)包括： 解调所述第一集合； 组合所述第一和第三解调的集合；以及 对所述组合的集合进行解码；以及 重构所述已解码的第一集合，以获得多个数据符号的软估计和它们各自在所述第一集 合中的方差。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蜂窝式无线通信系统为正交频分复 用（OFDM)系统。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述接收器节点为移动站或中继站。
10. 计算机程序，其特征在于，编码单元，所述编码单元由处理单元运行时，使所述处理 单元执行根据权利要求1-9中任一权利要求所述的方法。
11. 一种计算机程序产品，包括计算机可读媒介以及根据权利要求10所述的计算机程 序，其特征在于，所述计算机程序包括在所述计算机可读媒介中，并且由包括以下项的组中 的一项或多项组成：ROM(只读存储器）、PR0M(可编程ROM)、EPR0M(可擦除PROM)、闪存、 EEPR0M(电EPROM)以及硬盘驱动器。
12. 蜂窝式通信系统的接收器节点设备，其特征在于，所述接收器节点包括处理单元和 存储器单元以及用于接收源于至少一个服务小区和一个或多个干扰小区的一个或多个叠 加的信号，以及所述接收器节点设备进一步包括： a) 接收单元，用于接收一种叠加的信号，包括与服务小区相关联的导频符号和数据符 号以及与一个或多个干扰小区相关联的导频符号； b) 提取单元，用于从所述叠加的信号中提取第一集合，其中所述第一集合包括多个与 所述服务小区相关联的数据符号，所述数据符号受到来自所述一个或多个干扰小区的干扰 的影响； c) 估计单元，用于估计所述第一集合的干扰； d) 移除单元，用于通过经估计的干扰移除来自所述第一集合的干扰； e) 估计单元，用于估计所述多个数据符号； f) 减法单元，用于从所述第一集合减去经估计的多个数据符号；以及 g) 重复单元，使得步骤c)-f)重复i次，其中i彡1。
【文档编号】H04J11/00GK104160643SQ201380002882
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年3月11日 优先权日:2013年3月11日
【发明者】胡沙, 吴更石, 巴苏基·恩达·帕里延多, 弗雷德里克·鲁塞克, 沙希·康德, 陈建军 申请人:华为技术有限公司