LTE同频干扰环境下干扰抑制检测算法的研究

2013-05-12谢奔

山西电子技术 2013年6期

关键词：协方差信道天线

谢奔

(重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆4000065)

LTE系统采用全同频组网。同频干扰［1］是基站和终端需要共同解决的问题之一，作为终端，需要考虑如何均衡同频信道环境，从存在同频干扰的信号中检测出有用信息，将同频干扰的影响降到最低。

1 信号模型

根据参考文献［3］可知，单小区环境下，在一个OFDM符号周期，接收天线i在第k个子载波上接收到的信号为:

其中hij(k)代表接收天线i与发射天线j在此OFDM符号周期第k个子载波上的频率信道相应，xj(k)为发送天线j在此OFDM符号周期第k个子载波上传输的信号，ni(k)为接收天线i在此OFDM符号周期第k个子载波上接收到的加性高斯白噪声。

考虑L个同频干扰源，则接收信号可以表示为:

2 发射分集传输模式

根据参考文献［2］可知，如果目标小区和干扰小区均采用传输分集有:

如果目标小区采用传输分集，而干扰小区传输模式为单天线，则有:

如果目标小区采用传输分集，而干扰小区传输模式为空间复用，则有:

3 单天线传输模式

如果目标小区和干扰小区传输模式为单天线，则有:

如果目标小区传输模式为单天线，干扰小区传输模式为发射分集或者空间复用，则有:

4 算法核心思想

根据第三节的分析可知，无论干扰小区和目标小区采用哪种传输模式，UE接收到的信号均可描述为:

其中y为UE接收到的信息，H为目标小区信道信息，x为目标小区发送的有用信息，Gi为第i个干扰小区基站到UE的信道状态信息，Zi为第i个干扰小区发送的信息，L为干扰小区个数。

(1)已知H＆G

对每根天线接收到的信息乘以不同的加权向量ω，从而获得发射信息x的有效估计^x，加权向量ω根据选取的准则确定，最小均方误差准则在这一类问题中受到广泛应用，基于MMSE准则的代价函数为:

上述加权矩阵的表达式可设为:

上式中Rnn为噪声功率协方差矩阵。H为目标小区信道状态信息，Gi为第i个干扰小区基站到UE的信道状态信息，H和Gi依据目标小区和干扰小区的传输模式而确定，形如式(3)～(7)中所示。

由(10)式可以看出，其与基于MMSE准则的最大比合并(MRC)算法不同之处是考虑了抑制同频干扰的影响，因此该算法被称为干扰抑制合并(IRC)算法。

本方法需要已知目标小区和干扰小区信道状态信息，本文将其命名为IRC(H＆G)。

(2)未知H＆G

IRC算法要求UE已知目标小区和干扰小区的信道状态信息，当工程中不能获得干扰小区的信道状态信息时，可以通过盲估的方式获得干扰的协方差矩阵［2］，观察(10)式中一项，显然有:

近似认为H和Gi在一定的时间和频率范围内保持不变，则可以通过对该范围内的yyH求平均而获得HHH+Rnn+的有效估计，以一定的性能损失为代价换取干扰小区信道估计信息的获取。

具体而言，加权矩阵ωH为:

其中:

上式中N表示用于估计干扰协方差的频域维度，以检测次数为单位(传输分集，1个检测对应2个子载波，单天线1个检测对应1个子载波)，L表示时域维度，以OFDM符号个数为单位。如果用于估计干扰协方差矩阵的样本过少，则显然估计的结果不准确，如果采用的样本过多，则导致样本包含的H和Gi的特性发生变化，性能也会下降，从参考文献［2］的研究结论看，优选1个PRB(物理资源块)。

如果目标小区采用的是传输分集模式，则R为1个4×4的共轭对称矩阵;如果目标小区采用的是单天线传输模式，则R为1个2×2的共轭对称矩阵。

本方法假定1个PRB范围内的干扰统计特性不变，通过盲估的方法获得干扰协方差矩阵，本文将其命名为IRC(PRB)。