一种ofdm系统载波干扰噪声比测量方法

专利名称：一种ofdm系统载波干扰噪声比测量方法
技术领域：
本发明涉及无线数字通讯，具体涉及一种正交频分复用接入(Orthogonal Frequency Division Multiplexing ， OFDM ) 系统载波干扰噪声比 (carrier-to-interference and noise ratio, CINR)观'J量方、法。
背景技术：
新一代无线通信系统需要较高的传输速率，OFDM技术应运而生。它将 串行数据分成N个不同的并行数据流，如图1所示，在N个载波上并行传 输，相互没有干扰，极大的提高了系统的传输速率，而且，每个子载波的数 据流具有较低的比特速率，提高了传输的可靠性。OFDM将经过编码调制后的数据作为频域信息，通过傅立叶逆变换 (Inverse Discrete Fourier Transform, IDFT)变换到时域，在信道上进行传输， 而在接收端通过逆变换离散傅立叶变换(Discrete Fourier Transform, DFT) FFT，得到经过信道后的原始调制数据。在数据传输时，每个子载波上的总功率包含两部分， 一部分时信号功率， 另一部分是噪声加干扰的功率。载波干扰噪声比就是信号功率与干扰加噪声 功率的比值。载波干扰噪声比CINR是反应信道质量的一个重要参数，精确 估计出载波干扰噪声比是OFDM系统进行自适应调制编码和功率控制所必 需的。传统的CINR测量的基本公式为 <formula>formula see original document page 4</formula>其中k为任意符号的任意子载波，义W为该符号该子载波上的发送信号，i/("为该符号该子载波上的信道响应，W(A:)为该符号该子载波上的干扰和噪声之和。N为参与统计的所有符号所有子载波之和，利用该式进行 CINR的测量，必须获得精确的信道响应H估计值以及噪声的估计值，因此 造成该测量方法相对复杂。发明内容本发明需要解决的技术问题是如何提供一种OFDM系统载波干扰噪声 比测量方法，能够利用OFDMA系统信号特点简化CINR测量，从而更好地 跟踪信道的变化，实时地反应信道的质量。本发明的上述技术问题这样解决，提供一种OFDM系统载波干扰噪声 比测量方法，利用在信道响应一致或基本一致巧=7/2子载波上进行分配的已 知序列，包括以下步骤1.1) 将接收到的与所述已知序列对应的频域序列y均分成两组i;和72 ， 每组位于不同子载波(对应巧和//2 )上；1.2) 根据^=￡[|04-司|2]/2计算干扰和噪声的功率，其中J-VA, ^ = y2 /z2,《和x2是与k和r2对应的已知发送序列；1.3) 根据C/k =刮"2)2—计算载波干扰噪声比C/M 。按照本发明提供的测量方法，所述信道响应一致或基本一致巧=仏子载 波是连续子载波。按照本发明提供的测量方法，所述信道响应一致或基本一致巧*//2子载 波是信道响应小于相干带宽的非连续子载波。按照本发明提供的测量方法，所述OFDM系统是IEEE 802.16系统。 按照本发明提供的测量方法，所述已知序列是Ranging或Sounding序列。按照本发明提供的测量方法，所述OFDM系统是所有使用OFDM调制 方式的系统，如802.11等。按照本发明提供的测量方法，所述步骤l.l)中均分包括但不限制于以下 二种5(-)按频域子载波序列y序号的奇、偶分，奇序列是i;，偶序列是k。t)按频域子载波序列所在的符号奇、偶分，奇数符号分为一组K,偶数 符号为另一组^，"和k序列中相同序号的数据位于相同子栽波上。按照本发明提供的测量方法，该测量方法应用于下行干扰噪声比测量。 按照本发明提供的测量方法，该测量方法应用于上行干扰噪声比测量。本发明提供的一种OFDM系统载波干扰噪声比测量方法，利用了同 一符号上频率的自相关性，认为相邻子载波的信道响应相同，来计算 CINR，在OFDM系统中，如果存在已知序列位于相邻的频域资源区域， 这种方法均适用，进一步可以延伸，同一符号的两个子载波，如果它们的 信道响应小于相干带宽，不局限于子载波必须是完全连续的情况，也可以 使用本发明方法进行测量。本发明方法具有良好的CINR估计性能，能够 较好的跟踪信道的变化，实时地反应信道的质量。


下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。图1为OFDM系统的频i普示意图；图2为OFDM系统传输的基带的等效模型示意图；图3为802.16的上行系统的传输原理及ranging所在的位置示意图；图4为本发明CINR估计流程示意图；图5为802.16中上行普通块tile的结构示意图。
具体实施方式
首先，说明本发明基础在OFDMA系统中，大多有一个连续的时频资源，其系统信号具备一定 特点，例如在电子电气工程师协会正EE 802.16系统中的ranging以及探 测sounding序列，其中Ranging主要用于多用户上行接入初始化，带宽请 求，跃区切换，周期性同步等；Sounding可以用作测距等。第二步，说明本发明关键步骤步骤l:将接收到的频域序列分成两组，具体可以是奇数分为一组， 为、偶数分为一组，为&。保证相同序号的《和K中的数是位于相邻子载 波上的。(也可以是第一个符号分为一组，为《；第二个符号分为一组， 为K 。保证^和K中的数位于相邻符号的同一子载波上)步骤2:分别计算《和^的信道响应A和仏，假设发送为A和S2的话， 则/f,V^， ^2=1^X2。 A和A为对应的发送的原始序列。步骤3:认为巧与A相等的情况下，计算平均的噪声干扰功率 Power_NI。步骤4:用接收到信号的总功率减去步骤4中得到的噪声干扰功率 Power—NI,得到信号的功率Power—S。步骤5:利用步骤3和步骤4分别得到的噪声干扰功率和以及信号功率， 计算CINR。第三步，结合具体实施例详细说明本发明OFDM系统中，发端经过IDFT把数据变换到时域，而收端经过DFT 又把数据变换至频域，数据在不同频点的，相互正交的子载波上发送。因此， OFDM系统的传输模型可以等效为如图2所示的结构。设Z("为发射信号在频域内的表示，^W为信道在频域内的响应， 表示加性白噪声，，)为干扰。t为子载波序号。H")，""和^W均 为复数。这里合并干扰和噪声为7V/(&) = /(*) + #(*)。设接收的频域信号用"" 表示，则有単)=単).歸)+ ，) ( 1 )以IEEE 802.16系统为例。Ranging在一个OFDM符号上，通常占用144 个子载波。如图3所示，其中，ranging序列为A，…，^+"3,这144个子载波 会经过基于802.16e标准的通信系统的上行PUSC (partial usage of subchannels)的排列，顺序会被打乱，但是这种打乱PUSC区域的普通tile 为单位(在802.16中的块tile结构如图5,其中导频占4个对角线，对于ranging 来说，在频域上占用了 32个这样的tile资源，符号域上不受PUSC必须是3的倍数的限制)，对于每4个子载波，它们先后顺序不变。本发明的意图， 就是在基站已经匹配出ranging后，即ranging码为已知的情况下，利用 ranging码进行上行的CINR测量。IEEE 802.16系统中，ranging通常可以占用多个个符号。进行CINR测 量时，样本点越多，测量的精度就越大，因此就要尽可能地使用每个用户所 有的ranging ;斧源。利用IEEE 802.16系统中的ranging进行CINR测量的方法，具体如下。将所测量用户发送的所有ranging序列按照子载波的顺序排成一列(此处i人为ranging已经经过匹配，为已知；而且排列permutation不改变相邻ranging两个子载波的先后顺序，permutation的影响忽略不计)。假设其序 号为l,2，…,iV。将接收到的所有的奇数序号的数据提出为 一组，组称序列k ,偶数序列 的数据提出组成序列k。相同序号的、k对应的数据在帧中是位于同一符 号，相邻子载波上的。通理，得到已知发送序列a和^。计算干扰和噪声的功率，方法如下设<formula>formula see original document page 8</formula>则<formula>formula see original document page 8</formula>在此认为发送信号，噪声，干扰，信道响应之间是独立不相关的。噪 声和干扰的均值为0， ^表示噪声和干扰总的功率即方差。假设相邻子载波 信道频域信道响应完全相关，即^=^2 ,又有<formula>formula see original document page 8</formula>，则(2)式等 于2"2，记做其中<formula>formula see original document page 8</formula>。 则噪声和干扰的功率为<formula>formula see original document page 9</formula> (4) 计算信号功率。由于噪声，干扰，发送信号，以及信道响应之间是完全不相关的，因此 信号功率为接收信号的总功率减去步骤3中计算出来的噪声功率。即<formula>formula see original document page 9</formula>5.计算CINR。利用(3)和(4)的结果<formula>formula see original document page 9</formula>战=1另外，在IEEE 802.16系统中，上行同时可用sounding序列来进行CINR 的测量，具体实现方法与ranging相同。同时，本发明所提及的CINR测量方法，并不局限于IEEE 802.16系统 中，在任意OFMD系统，无论是上行还是下行，只要存在有连续的子载波， 它们在频域上的信道响应可以认为是完全相关的，则就可以用本发明提出的 测量方法进行CINR的测量。进一步，本发明提及的CINR测量方法，也并不局限于子载波必须是完 全连续的情况，它可以延伸使用。同一符号的两个子载波，如果它们的信道 响应小于相干带宽，也可以使用本文中提到的CINR方法进行测量。它也属 于本专利的保护范围之内。
权利要求
1、一种OFDM系统载波干扰噪声比测量方法，其特征在于，利用在信道响应一致或基本一致H1≈H2子载波上进行分配的已知序列，包括以下步骤1.1)将接收到的与所述已知序列对应的频域序列Y均分成两组Y1和Y2，每组位于不同子载波上；1.2)根据σ2＝E[|(A-B)|2]/2计算干扰和噪声的功率，其中A＝Y1/X1，B＝Y2/X2，X1和X2是与Y1和Y2对应的已知发送序列；1.3)根据<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><mover> <mi>CINR</mi> <mo>^</mo></mover><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>E</mi><mrow> <mo>(</mo> <msup><mrow> <mo>|</mo> <mi>Y</mi> <mo>|</mo></mrow><mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msup> <mi>&sigma;</mi> <mn>2</mn></msup> </mrow> <msup><mi>&sigma;</mi><mn>2</mn> </msup></mfrac> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0001" file="S2008100041082C00011.gif" wi="148" he="45" img-content="drawing" img-format="tif"/-->计算载波干扰噪声比。
2、 根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述信道响应一致 或基本一致& //2子载波是连续子载波。
3、 根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述信道响应一致 或基本一致Z/^/^子载波是信道响应小于相干带宽的非连续子载波。
4、 根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述OFDM系统是 IEEE 802.16系统。
5、 根据权利要求4所述测量方法，其特征在于，所述已知序列是 Ranging或Sounding序歹'J 。
6、 根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述OFDM系统是 IEEE802.il系统。
7、 根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述步骤l.l)中均 分是按子载波序列序号的奇、偶分，奇序列是《，偶序列是K。
8、 根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述步骤l.l)中均 分是按序列所在符号的奇、偶分，奇数符号是一组i;，偶数符号是另一組《， 《和72序列中相同序号的数据位于相同子载波上。
9、 根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，该测量方法应用于 下行干扰噪声比测量。
10、 根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，该测量方法应用于 上行干扰噪声比测量。
全文摘要
本发明涉及一种OFDM系统载波干扰噪声比测量方法，利用在H₁≈H₂子载波上进行分配的已知序列，包括将接收到的频域序列Y均分成两组Y₁和Y₂，每组位于不同子载波上；根据σ²＝E[|(A-B)|²]/2计算干扰和噪声的功率，其中A＝Y₁/X₁，B＝Y₂/X₂，X₁和X₂是与Y₁和Y₂对应的已知发送序列；根据CINR=E(｜Y｜²)-σ²/σ²计算载波干扰噪声比CINR。这种方法利用了同一符号上频率的自相关性，有良好的CINR估计性能，能够较好的跟踪信道的变化，实时地反应信道的质量。
文档编号H04L27/26GK101217526SQ200810004108
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月17日 优先权日2008年1月17日
发明者磊 张, 李玉洁, 路 赵 申请人:中兴通讯股份有限公司