２０１４年第６期 信息通信 ２０１４ （总第１３８期） １ＮＦＯＲＭＡＴＩｏＮ＆Ｃ０ＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ （Ｓｕｍ．Ｎｏ １３８） 基于并行干扰消除算法的信道估计 佘远俊 （中兴通讯股份有限公司，江苏南京２１００１２） 摘要：为降低ＴＤ．ＳＣＤＭＡ系统同频组网时同频邻区对终端信道估计造成的同频干扰，提出了一种时域的平行干扰消除 算法，相对于串行干扰消除算法，在有多个强同频邻区干扰的条件下，表现出了更好的性能。 关键词：信道估计；平行干扰消除 中图分类号：ＴＮ９２９．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—１１３１（２０１４）０６—００７３—０２ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ＣａｎｃｅＨａｔｉｏｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ｐａｒａｌｌｅｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｅ ａｄ— ｊａｃｅｎｔ ｃｅｌｌｓ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ＴＤ－ＳＣＤＭＡ ｎｅｔｗｏｒｋ．ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｓｅｒｉａｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｍｈ，ｐａｒａｌｌｅｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｓ ｂｅｔｔｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｈａｎｎｅｌ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ；ｐａｒａｌｌｅｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ ＴＤ．ＳＣＤＭＡ系统是中国有自主知识产权的第三代移动 １单小区信道估计方法 通信标准，目前ＴＤ．ＳＣＤＭＡ工作的频率主要在２０１０ＭＨｚ～ ＴＤ．ＳＣＤＭＡ每个时隙采用的突发格式如下图所示： ２０１５ＭＨｚ这１５ＭＨｚ的频带之内，只有９个载频可供选择，两 个频点留给室内使用，７个频点构成Ｎ频点同频组网，其中一 激群符 ｌ Ｍ￣ｄａｍｂｌｅ ｌ 敢搬符时 ｌ Ｇｐ ３５２ｃｈｉｐｓ ｌ １４４ｃｈ Ｉ ３５２ ｐｓ Ｉ ＧＰ 个频点为主频点，其余６个频点为辅频点，每个相邻小区的主 频点之间异频，公共控制信道只在主载频发送，业务信道可在 图１ ＴＤＳＣＤＭＡ的时隙突发格式 主载频和辅载频发送。由于载频数量较少，难免会有很多终 突发由两个长度分别为３５２ｃｈ￣ｓ的数据块、一个长为 端工作在不同小区相同的频点上，造成同频干扰。同频干扰 １４４ｃｈｉｐｓ的ｍｉｄａｍｂｌｅ和一个长为１６ｃｈｉｐｓ的保护间隔组成。一 对终端信道估计的准确度影响很大，而信道估计的准确度又 个无线信道资源单位（ＲＵ）定义为一个时隙内的一个扩频码，每 直接影响ＴＤ．ＳＣＤＭＡ的下行联合检测，如果信道估计不准， 个ＲＵ所含的ｍｉｄａｍｂｌｅ码，网络通过系统消息会告知各个终 会导致误码率大大增加，因此需要采用消除同频干扰的信道 端，终端一般采用１４４ｃｈｉｐｓ中的后１２８个ｃｈｉｐ来进行信道估 估计方法，来抵消同频邻区的干扰，获得准确的信道估计。同 计，工作在一个小区的同一个时隙的所有用户采用同一个训练 频干扰消除技术主要包含串行干扰消除技术和平行干扰消除 序列ｍｉｄａｍｂｌｅ码。 技术。并行干扰消除技术延时小，而且各小区之间不用按照 ＴＤ．ＳＣＤＭＡ单小区的信道估计是先在频域计算，通过ｉｍ 信号强度大小排序，实际的系统中也往往无法准确估计这些 反变换，得到时域信道估计值，再通过信道估计后处理去掉噪 同频小区的信号大小，因此在实际系统中并行干扰消除算法 声影响。 的性能表现会更好。 先计算接收的１２８ｃｈｉｐ的Ｍｉｄａｍｂｌｅ部分数据的频域值： ・十－＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋”—●一一＋”＋“＋一＋”＋”＋＊—－＋一”—■一一” 升，进一步期待实现提高防盗报警电路的响应速度、灵敏度和 抗干扰性，对智能建筑中智能防盗报警系统的研究设计提供了 一定的依据。 参考文献： ［１］范王壮远，宋跃，等．一种智能远程防盗系统的硬件设计［Ｊ］． 实验室研究与探索，２０１２，３ １（１ １）：６６．６９ ［２］ 尚小燕，姜旭，等．热释电红外报警系统设计［Ｊ］．现代科学仪 器，２０１２，４（２）：６５—６７ 【３］朱高中．基于热释电红外传感器防盗系统设计［Ｊ］．电子产品 世界，２０ １ ２（６）：３３．３５ ［４］ 王芳，杨桂勇，等．大电流宽频带热释电红外探测器优化设 计［Ｊ］．功能材料与器件学报，２０１ １，１７（５）：４４０．４４４ 图４ ＢＪＦＥＴ的输出特性 ［５］张佳一．热释电红外传感器放大电路的设计及其应用［Ｊ］．广 ４结语 西通信技术，２０１０（３）：２４．２６ 本文在构建基于热释电红外传感器防盗报警系统硬件框 图基础上，重点优化设计了含ＢＪＦＥＴ的热释电红外传感器前 作者简介：宋艳（１９８５．），女，河南信阳人，硕士，助教，研究方向 置放大电路，理论上实现了热释电红外传感器感应灵敏度的提 为电路与系统。 ７３ 信息通信 ｒｅｃｚｉｖｅｄｎ￣ｌａｍｂｌｅｍ Ｊ劈０。ｃＩｅ 酿埘蛐＿＿佘远俊：基于并行干扰消除算法的信道估计 ｌｅ） （１） 法如下： Ⅳ 信道估计值的计算是先将两个频域值相除，结果再ＩＦＦＴ 变换到时域，得到信道估计： ，＿一ｍｌ－ｒ—ｍ一∑ ，．一ｍ ｌ 量■， （６） ｃｂ锄戚 诳陋溉 瑚ｊｄａ 如母・／ｂｕｉｃ＿ｍｉＯａｍｂ￣ｍ） （２） 其中 是部分干扰消除的系数，取值在０－１之间。 从上面公式６，可以求出接收到的干扰消除后的各个小区 的较干净的ｍｉｄａｍｂｌｅ码，如下 第一个小区的干净ｍｉｄａｍｂｌｅ为： ｒ＿信道估计后处理就是将上面信道估计的结果和一个设定 的门限比较，小于门限的信道估计抽头置０。单小区信道估计， 在没有同频干扰的情况下，对小区的信道估计还是比较准，一 旦出现同频干扰，则性能急剧下降。 ｍ１＝ｒ＿ｍ－２ｔ ｒ－ｍ 一 ｒ＿ｍ ２基于时域的同频平行干扰消除算法进行信道估计的 第二个小区的干净ｍｉｄａｍｂｌｅ为： 原理 将单小区信道估计结构进行扩展，加上同频干扰抵消处理， 就构成了多小区信道估计。信道估计的关键是希望从接收到 的多个小区的ｍｉｄａｍｂｌｅ码中检测出本小区的ｍｉｄａｍｂｌｅ码，然 后进行信道估计，得到较好的信道冲击响应，消除邻近小区的 干扰。 干扰消除算法是根据接收到的多个小区ｍｉｄａｍｂｌｅ码，对 多个小区并行进行信道估计，经过信道估计的去噪处理后，用 基本ｍｉｄｍａｂｌｅ码和信道估计恢复出各个小区的ｍｉｄａｍｂｌｅ码， 然后从接收的总的ｍｉｄａｍｂｌｅ码中减去非本小区恢复的ｍｉｄ． ａｍｂｌｅ码，这样得到本小区较为干净的接收ｍｉｄａｍｂｌｅ码。由于 采用了并行处理，克服了串行干扰消除算法延时大的缺点，并 且无需在小区信号强度发生改变时重新排序。 假定有三个同频小区，其中第一个是本小区，即服务小区， 另外两个是同频邻小区，终端接收到的三个同频小区的总的 ｍｉｄａｍｂｌｅ表示为： ｒ＿ｍ Ｉ￣ＷｔＩ＋ ＋ （３） 其中第一个小区的ｍｉｄａｍｂｌｅ表示为ｒ ｍ，，第二个小区的 ｍｉｄａｍｂｌｅ表示为ｒ ｍ２，第三个小区的ｍｉｄａｍｂｌｅ表示为ｒ ｍ 。 ２．１单小区信道估计 针对三个不同的同频小区，分别进行信道估计，得到 唧 ，２ （４） 其中ｒ ｍ ＝ｒｎｌ，ｂａｓｉｃ ｍ 是第ｉ个小区的基本ｍｉｄａｍｂｌｅ码。 ２．２信道估计后处理 前面的单小区信道估计，会出现很多的噪声径，判断出 某个小区信道估计的所有窗中最强径，然后取一个小于１的 系数１，，丫的大小由仿真获取，用ｖ乘以最强径作为门限，低于 这个门限的径当作噪声虚假径全清零，获得较为准确的信道 估计 ’ｔ。 ２－３各小区信号重构 对于每个小区而言，经过信道后处理，得到了去噪后的较 为准确的信道估计，而每个小区的基本ｍｉｄａｍｂｌｅ码网络会告 知终端，因此可按下式重构出该小区经无线信道后的信号 ，．埘 ＝日疆 既 矗砒一一％）×州 １）） ，２，３ （５） 如果认为第一个小区是本小区，那么重构出的第二个小区 信号和第三个小区信号就认为是本小区接收ｍｉｄａｍｂｌｅ码的干 扰分量。 ２．４干扰消除 从总的接收信号中，减去重构出的其他小区的干扰分量， 就得到本小区较干净的接收信号，这里采用部分干扰消除，方 ７４ ｒ＿ｍ２＝ ｍ一九 ｒ－ｍ，１一九 ｒ＿ｍ 第三个小区的干净ｍｉｄａｍｂｌｅ为： ｒ＿ｍ３＝Ｌ ｍ－２ｔ＊ｒ＿ｍ 一九 ｒ＿ｍ 然后转入步骤（１），进行迭代处理，多次迭代后，得到的各个 小区的ｍｉｄａｂｌｅ码会比较干净，自然会得到比较准确的信道估计。 ３试验数据及结果 在３ＧＰＰ定义的三种多径衰落环境下（也称三种ｃａｓｅ），选 择４个同频小区，４个同频小区的功率比关系为［０，－５，．１０，．２０】 ｄＢ，其中本小区信号强度最小，干扰消除算法迭代４次，对并行 干扰消除和串行干扰消除两种算法的性能进行了比较，这里测 试的业务为ＰＳ ６４Ｋ数据业务，用误块率的大小来衡量两种算 法的优劣，试验结果如下表１。 表１试验结果数据 ３ＧＰＰ定义的三种ｃａｓｅ 本小区信号灵敏度 并行干扰消除算法 的误块率 串行干扰消除算法 的误块率 Ｃａｓｅ０ —７０ｄｂｍ ２％ ６％ Ｃａｓｅ１ ．７０ｄｂｍ ５％ １１％ Ｃａｓｅ３ ．７０ｄｂｍ ８％ ｌ３％ 从上述试验结果看出，存在多个强同频干扰小区的情况下， 并行干扰消除算法明显好于串行干扰消除算法。而且并行干 扰消除算法具有延时小，不用对同频小区功率大小进行排序， 而实际场景中各同频小区的信号强度不一定可准确知道，并且 强度在实时变化，在这些实际的场景中，采用并行干扰消除算 法，能较好地提高系统的性能，并在实际运用中取得了较好的 效果。 参考文献： ［１］李小文，李贵勇，陈贤亮．ＴＤ．ＳＣＤＭＡ第三代移动通信系统、 信令及实现Ｉ－Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００３ ［２ Ｓｔ２］ｅｉｎｅｒＢ，ＢａｉｅｒＷ口Ｌｏｗ Ｃｏｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｕｐｌｉｎｋ Ｒｅｃｅ ｉｖｅｒ ｏｆ ＣＤＭＡ Ｍｏｂｉｌｅ Ｒａｄｉｏ Ｓｙｓｔｅｍｓ￣Ｊ］．Ｆｒｅ— ｑｕｅｎｚ，１９９３，４７：１１－１２ ［３］Ｎ．Ｂｅｎｖｅｎｕｔｏ ａｎｄ Ｇ．Ｓｏｓｔｒａｔｏ，“Ｊｏｉｎｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｌｏｗ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｆｏｒ Ｈｙｂｒｉｄ ＴＤ－－ＣＤＭＡ Ｓｙｓ－－ ｔｅｍｓ”，ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｖｏ１．１９，Ｎｏ．１，Ｊａｎ．２００１ ［４】唐富祥，黄联芬．联合ＭＭＳＥ和ＰＩＣ的ＤＳ．ＣＤＭＡ单载波 频域均衡［Ｊ］．现代电子技术，２０１３，２５（１０）：１５０．１５４ 作者简介：佘远俊（１９７６．），男，重庆人，工程师，研究方向为移 动通讯。
