CN104052706A - 噪声加干扰空间协方差矩阵确定装置、干扰抑制合并装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种确定噪声加干扰空间协方差矩阵的装置、干扰抑制合并装置及接收机。该确定噪声加干扰空间协方差矩阵的装置包括：信号接收单元，用于接收信号；第一计算单元，根据接收的信号计算每个区域导频符号占据的资源元素上的干扰加噪声信号N（n_i,j,k_i,j）；第一估计单元，用于根据每个区域的导频符号占据的资源元素的数量、以及每个区域的N（n_i,j,k_i,j）来估计每个区域初始的噪声加干扰空间协方差矩阵特征值分解单元用于对每个区域的进行特征值分解；功率计算单元，根据每个区域的特征值来估计噪声功率；第二计算单元，根据噪声功率和调整系数来确定每个区域中需要抑制的干扰信号的数量；第二估计单元用于根据干扰信号的数量、噪声功率对进行调整，以获得每个区域的噪声加干扰空间协方差矩阵。

Description

噪声加干扰空间协方差矩阵确定装置、干扰抑制合并装置

技术领域

本发明涉及通信技术，特别涉及一种确定噪声加干扰空间协方差矩阵的装置、干扰抑制合并装置、以及接收机。

背景技术

目前，不断增加的支持更多的高速率数据传输的用户设备的需求导致在密集的网络部署中频率重用，这样，同信道干扰成为主要的性能限制因素，并且在接收机设计中必须考虑该因素。近些年来，正交频分复用（OFDM，Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing）技术受到重视，并且对于无线通信系统一直是受欢迎的调制方式，如IEEE802.16和3GPP LTE/LTE-A。

目前，同信道干扰可由接收机基于干扰抑制合并（IRC，Interference RejectionCombining）技术来处理。在进行干扰抑制合并时，需要获知干扰和噪声协方差矩阵（IN-SCM），该IN-SCM通常由导频符号（Pilot Symbol）或者训练序列估计。通常，增加导频符号或者训练序列的数量可用较大的信号开销来提高IN-SCM估计的准确性，减少导频符号或者训练序列会降低IN-SCM估计的质量。在仅有热噪声影响的场景下，IN-SCM估计不准确带来的影响特别明显。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本发明实施例提供一种确定噪声加干扰空间协方差矩阵的装置、干扰抑制合并装置、以及接收机，在不同的干扰场景下都能获得好的性能，解决了现有技术中存在的问题。

根据本发明实施例的第一个方面提供了一种确定噪声加干扰空间协方差矩阵的装置，该装置包括：

信号接收单元，该信号接收单元用于从接收机的若干个接收天线接收发射机发送的信号；

第一计算单元，该第一计算单元用于根据接收到的信号分别计算每个区域导频符号占据的资源元素上的干扰加噪声信号；其中，该区域是指在频域上占据N_RB个资源块，在时域上占据n个正交频分复用符号的时频范围；其中，N_RB、n为大于零的整数；

第一估计单元，该第一估计单元用于根据每个区域的该导频符号占据资源元素的数量、以及计算获得的每个区域的该干扰加噪声信号来估计每个区域初始的噪声加干扰空间协方差矩阵；

特征值分解单元，该特征值分解单元用于对每个区域的该初始的噪声加干扰空间协方差矩阵分别进行特征值分解，以获得每个区域的初始的噪声加干扰空间协方差矩阵的特征值，该特征值的数量与接收天线的数量相同；

功率计算单元，该功率计算单元用于根据每个区域的该特征值来估计噪声功率；

第二计算单元，该第二计算单元用于根据该噪声功率和调整系数来确定每个区域中需要抑制的干扰信号的数量；

第二估计单元，该第二估计单元用于根据该干扰信号的数量、噪声功率对该初始的噪声加干扰空间协方差矩阵进行调整，以获得每个区域的噪声加干扰空间协方差矩阵。

根据本发明实施例的第二个方面提供了一种干扰抑制合并装置，该装置包括：

协方差矩阵计算单元，该协方差矩阵计算单元用于确定噪声加干扰空间协方差矩阵，包括本发明实施例第一个方面所述的装置。

第三计算单元，该第三计算单元用于根据信道估计矩阵和该噪声加干扰空间协方差矩阵来计算每个区域内导频符号和数据符号占据的资源元素的均衡矩阵；

信号估计单元，该信号估计单元用于根据该均衡矩阵对接收到的信号进行处理，以获得估计信号。

根据本发明实施例的第三个方面提供了一种接收机，该接收机包括本发明实施例的第二个方面所述的干扰抑制合并装置。

本发明实施例的有益技术效果在于，通过上述装置，在不同的干扰场景下都能获得好的性能，解决了现有技术中存在的问题。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1是本发明实施例1的确定噪声和干扰空间协方差矩阵的构成示意图；

图2是本发明实施例1的确定噪声加干扰空间协方差矩阵的流程图；

图3是本发明实施例2的干扰抑制合并装置的构成示意图；

图4是本发明实施例2的干扰抑制合并的流程图；

图5是本发明实施例5的作为示例的接收机的结构示意图；

图6是采用不同的方法进行干扰抑制的对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的各种实施方式进行说明。这些实施方式只是示例性的，不是对本发明的限制。为了使本领域的技术人员能够容易地理解本发明的原理和实施方式，本发明的实施方式以具备N_R个接收天线数量、N_T个发射天线的MIMO-OFDM通信系统的确定噪声加干扰空间协方差矩阵、干扰抑制合并为例进行说明。但应该注意的是，本发明的实施方式适用于所有涉及确定噪声加干扰空间协方差矩阵、干扰抑制合并的通信系统。

本发明实施例提供一种确定噪声加干扰空间协方差矩阵的装置、干扰抑制合并装置和接收机。

实施例1

图1是本发明实施例1的确定噪声加干扰空间协方差矩阵（IN-SCM）的装置构成示意图。如图1所示，装置100包括：信号接收单元101、第一计算单元102、第一估计单元103、特征值分解单元104、功率计算单元105、第二计算单元106和第二估计单元107；其中，

信号接收单元101，用于从接收机的若干个（N_R）接收天线接收发射机发送的信号；

第一计算单元102，用于根据接收到的信号分别计算每个区域内导频符号（RS）占据的资源元素上的干扰加噪声信号；其中，该区域是指在频域上占据的N_RB个资源块（RB），在时域上占据n个正交频分复用（OFDM）符号的时频范围；N_RB、n为大于零的整数；

第一估计单元103，用于根据每个区域的导频符号（RS）占据资源元素的数量、以及计算获得的每个区域导频符号（RS）占据的资源元素上的干扰加噪声信号来估计每个区域初始的噪声加干扰空间协方差矩阵；

特征值分解单元104，用于对每个区域的该初始的噪声加干扰空间协方差矩阵分别进行特征值分解，以获得每个区域的该初始的噪声加干扰空间协方差矩阵的特征值，该特征值的数量与接收天线的数量相同；

功率计算单元105，用于根据每个区域的该特征值来估计噪声功率；

第二计算单元106，用于根据该噪声功率和调整系数来确定每个区域中需要抑制的干扰信号的数量；

第二估计单元107，用于根据该干扰信号的数量、噪声功率对该初始的噪声加干扰空间协方差矩阵进行调整，以获得每个区域的噪声加干扰空间协方差矩阵。

由上述实施例可知，通过上述装置确定每个区域的噪声加干扰空间协方差矩阵，可在不同的干扰场景下都能获得好的性能，解决了现有技术中存在的问题。

在本实施例中，以具备N_R个接收天线数量、N_T个发射天线的MIMO-OFDM通信系统为例进行说明。

对于MINO-OFDM系统，在第n个OFDM符号的第k个子载波上，信号接收单元101接收的接收信号向量可表示为：

Y(n,k)=H(n,k)S(n,k)+N(n,k)；         （1）

在式（1）中，Y(n,k)表示接收信号向量；H(n,k)表示N_R×N_T信道矩阵；S(n,k)表示N_T×1发射信号矢量；N(n,k)表示干扰加噪声矢量；N_R表示接收机的接收天线数量；N_T表示发射机的发射天线数量。

在本实施例中，第一计算单元102计算的每个区域内导频符号（RS）占据的资源元素上的干扰加噪声信号N（n_i,j,k_i,j）可为：

$N(n_{i,j},k_{i,j})=Y(n_{i,j},k_{i,j})-\tilde{H}(n_{i,j},k_{i,j})S_{\mathrm{RS}}(n_{i,j},k_{i,j});---\left(2\right)$

在式（2）中，Y(n_i,j,k_i,j)表示每个区域内导频符号（RS）占据的资源元素上的的接收信号；表示每个区域内导频符号（RS）占据的资源元素上的信道估计矩阵，维数是N_R×N_T；S_RS(n_i,j,k_i,j)表示每个区域内导频符号（RS）占据的资源元素上的N_T×1发射导频信号矢量；i表示第i个区域，j表示第j个导频符号；i、j为大于零的整数。

在本实施例中，第一估计单元103估计的每个区域的初始的噪声加干扰空间协方差矩阵为：

${\tilde{Q}}^{\left(i\right)}\frac{1}{N_{\mathrm{RS}}}\underset{j=1}{\overset{N_{\mathrm{RS}}}{\mathrm{\Σ}}}\left\{\left[N(n_{i,j},k_{i,j})\right]{\left[N(n_{i,j},k_{i,j})\right]}^H\right\}---\left(3\right)$

在式（3）中，表示第i个区域的初始噪声加干扰空间协方差矩阵；N_RS表示区域内导频符号所占资源元素的数量；N（n_i,j,k_i,j）表示每个区域内导频符号所占资源元素上的干扰加噪声信号；(n_i,j,k_i,j)表示在第i个区域内由导频符号占据资源元素的索引，即是指第i个区域内第n_i,j个OFDM符号和第k_i,j个子载波。

特征值分解单元104，对第一估计单元103获得的初始的噪声加干扰空间协方差矩阵进行特征值分解所获得的矩阵为：

${\tilde{Q}}^{\left(i\right)}=U^{\left(i\right)}{\mathrm{\Δ}}^{\left(i\right)}{U}^{\left(i\right)H};---\left(4\right)$

其中，U⁽ⁱ⁾是N_R×N_R的特征向量的矩阵，表示为：

$U^{\left(i\right)}=\left[\begin{array}{cccc}{U}_1^{\left(i\right)}& U_2^{\left(i\right)}& ...& U_{N_R}^{\left(i\right)}\end{array}\right];---\left(5\right)$

在式（5）中，是N_R×1的矢量，表示U⁽ⁱ⁾的第j列；

Δ⁽ⁱ⁾是N_R×N_R对角矩阵，且对角元素为特征值，该对角矩阵为：

在式（6）中，是第i个区域的特征值，按照降序排列，即

这样，特征值分解单元104通过对初始的噪声加干扰空间协方差矩阵进行特征值分解，从而可获得第i个区域初始的噪声加干扰空间协方差矩阵的N_R个特征值。

在本实施例中，功率计算单元105估计的噪声功率为：

${\mathrm{\σ}}^2=\frac{1}{N_{\mathrm{region}}{N}_{\mathrm{\λ}}}\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{region}}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=N_R-N_{\mathrm{\λ}}+1}{\overset{N_R}{\mathrm{\Σ}}}{w}_j^{\left(i\right)}{\mathrm{\λ}}_j^{\left(i\right)};---\left(7\right)$

在式（7）中，σ²表示估计的噪声功率；N_region为全部带宽内的区域的数量或者为所分配带宽内的区域的数量；N_λ表示在一个区域内用于噪声功率估计时所用的特征值的数量；表示对应第i个区域第j个特征值的滤波系数。

由式（7）可知，当时，功率计算单元105估计的噪声功率为：

${\mathrm{\σ}}^2=\frac{1}{N_{\mathrm{region}}{N}_{\mathrm{\λ}}}\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{region}}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=N_R-N_{\mathrm{\λ}}+1}{\overset{N_R}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\λ}}_j^{\left(i\right)}.---(7-1)$

例如，在本实施例中，在基于公共参考信号（CRS，Cell-specific Reference Signals）进行噪声加干扰空间协方差矩阵的估计时，N_region表示全部带宽内的区域的数量；在基于解调参考信号（DMRS,Demodulation Reference Signals）进行噪声加干扰空间协方差矩阵的估计时，N_region表示所分配带宽内的区域的数量。

例如，为了保证该噪声功率估计的准确性，可使N_λ的取值为：

或者，在干扰严重且干扰源比较多的情况下，N_λ=1且这种情况下，噪声功率为： ${\mathrm{\σ}}^2=\frac{1}{N_{\mathrm{region}}}\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{region}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\λ}}_{N_R}^{\left(i\right)}.---\left(8\right)$

考虑到较大的特征值会含有干扰分量，而越小的特征值含有干扰分量的可能性和干扰分量的值越小，从而用其估计得到的噪声功率越准确，在本实施例中，在特征值的数量取1个时，该特征值的取值可取该区域中所有特征值中的最小值

但不限于此，还可取值为比最小值大的值。

在本实施例中，第二计算单元106确定的每个区域的干扰信号的数量为：

$m^{\left(i\right)}=\underset{{\mathrm{\λ}}_j^{\left(i\right)}\≥\mathrm{\α}{\mathrm{\σ}}^2}{\max }\left\{j\right\};---\left(9\right)$

在式（9）中，m⁽ⁱ⁾表示第i个区域的干扰信号的数量；α表示调整系数，是不小于1的正数；该α的取值为：

$\mathrm{\α}=\left\{\begin{array}{cc}2,& N_R=2\\ 4,& N_R=4\end{array}\right..---\left(10\right)$

在本实施例中，第二估计单元107估计的每个区域的噪声加干扰空间协方差矩阵为：

${\hat{Q}}_m^{\left(i\right)}=U_m^{\left(i\right)}({\mathrm{\Δ}}_m^{\left(i\right)}-{\mathrm{\σ}}^2{I}_{m^{\left(i\right)}})U_m^{\left(i\right)H}+{\mathrm{\σ}}^2{I}_{N_R};---\left(11\right)$

其中，表示第i个区域的噪声加干扰空间协方差矩阵；为矩阵U⁽ⁱ⁾的左侧部分、维数为N_R×m⁽ⁱ⁾的矩阵；表示m⁽ⁱ⁾×m⁽ⁱ⁾的对角矩阵，该对角矩阵的对角元素对应最大的m⁽ⁱ⁾个特征值（即N_R个特征值中取m⁽ⁱ⁾个较大的值）；I_N表示N×N的单位矩阵，N的取值为N_R和m⁽ⁱ⁾，即为N_R×N_R的单位阵，为m⁽ⁱ⁾×m⁽ⁱ⁾的单位阵。

在式（11）中， $U_m^{\left(i\right)}=\left[\begin{array}{cccc}{U}_1^{\left(i\right)}& U_2^{\left(i\right)}& ...& U_{m^{\left(i\right)}}^{\left(i\right)}\end{array}\right]---\left(12\right)$

以下结合附图对本发明实施例1的装置的工作流程进行说明。

图2是本发明实施例1的确定噪声加干扰空间协方差矩阵的流程图。如图2所示，包括：

步骤S201，信号接收单元101从接收机的若干个（N_R）接收天线接收发射机发送的信号；

在本实施例中，接收信号向量如式（1）所示，此处不再赘述。

步骤S202，第一计算单元102根据接收到的信号分别计算每个区域内导频符号（RS）占据的资源元素上的干扰加噪声信号N（n_i,j,k_i,j）；

其中，该区域（region）是指在频域上占据的N_RB个资源块（RB），在时域上占据n个正交频分复用（OFDM）符号的时频范围；N_RB、n为大于零的整数；

在本实施例中，每个区域的干扰加噪声信号N（n_i,j,k_i,j）如式（2）所示，此处不再赘述。

步骤S203，第一估计单元103根据每个区域的导频符号（RS）占据资源元素的数量、以及计算获得的每个区域导频符号（RS）占据资源元素的干扰加噪声信号来估计每个区域初始的噪声加干扰空间协方差矩阵

在本实施例中，该初始的噪声加干扰空间协方差矩阵如公式（3）所述，此处不再赘述。

步骤S204，特征值分解单元104对每个区域的该初始的噪声加干扰空间协方差矩阵分别进行特征值分解，以获得每个区域该初始的噪声加干扰空间协方差矩阵的特征值该特征值的数量与接收天线的数量相同；

在本实施例中，对每个区域的该初始的噪声加干扰空间协方差矩阵分别进行特征值分解所获得的矩阵如公式（4）至（6）所示；获得的N_R个特征值如公式（6）所示，此处不再赘述。

步骤S205，功率计算单元105根据每个区域的该特征值来估计噪声功率σ²；

在本实施例中，估计的噪声功率可通过公式（7）或者（8）等获得，此处不再赘述。

步骤S206，第二计算单元106根据该噪声功率和调整系数来确定每个区域中需要抑制的干扰信号的数量；

在本实施例中，每个区域中需要抑制的干扰信号的数量可由式（9）和（10）获得，此处不再赘述。

步骤207，第二估计单元107根据该干扰信号的数量、噪声功率对该初始的噪声加干扰空间协方差矩阵进行调整，以获得每个区域的噪声加干扰空间协方差矩阵；

在本实施例中，第二估计单元107最终获得的每个区域的噪声加干扰空间协方差矩阵可通过式（11）-（12）获得，此处不再赘述。

在现有技术中，仅通过公式（3）来估计噪声加干扰空间协方差矩阵，该噪声加干扰空间协方差矩阵的估计相对不准确，对于某些场景，如仅有热噪声的场景，使得噪声加干扰空间协方差矩阵的估计不准确带来的影响特别严重。

由上述实施例可知，对由公式（3）估计的初步的噪声加干扰空间协方差矩阵进行处理，在任何场景下均可获得准确的噪声加干扰空间协方差矩阵。

实施例2

图3是本发明实施例2的干扰抑制合并装置构成示意图。如图3所示，装置200包括：协方差矩阵计算单元301、第三计算单元302和信号估计单元303；其中，

协方差矩阵计算单元301用于确定噪声加干扰空间协方差矩阵，其构成可为上述实施例所述的装置；第三计算单元302用于根据估计的信道矩阵和协方差矩阵计算单元301确定的噪声加干扰空间协方差矩阵来计算每个区域内各资源元素（包括导频符号占据的资源元素和数据符号占据的资源元素）的均衡矩阵；信号估计单元303用于根据第三计算单元302均衡矩阵对接收到的信号进行处理，以获得估计信号。

在本实施例中，协方差矩阵计算单元301确定的噪声加干扰空间协方差矩阵如实施例的公式（11）-（13）所示，此处不再赘述。

在本实施例中，例如，第三计算单元302所确定的均衡矩阵为基于最小均方误差的干扰抑制均衡（MMSE-IRC）矩阵。

在本实施例中，均衡矩阵权重可表示为：

$W(n,k)=\tilde{H}(n,k){(\tilde{H}(n,k)\tilde{H}{(n,k)}^H+Q_m^{\left(i\right)})}^{-1};---\left(14\right)$

在本实施例中，干扰抑制合并单元303获得的估计信号为：

$\tilde{S}(n,k)=W(n,k)Y(n,k).---\left(15\right)$

以下结合附图4对本发明实施例2的干扰抑制合并装置的工作流程进行说明。

图4是本发明实施例2的干扰抑制合并流程图。如图4所示，包括：

步骤S401，协方差矩阵计算单元301确定噪声加干扰空间协方差矩阵；

其中，可通过实施例1的装置来获得该噪声加干扰空间协方差矩阵

步骤S402，第三计算单元302根据估计的信道矩阵、确定的噪声加干扰空间协方差矩阵来计算每个区域内各资源元素（包括导频符号占据的资源元素和数据符号占据的资源元素）的均衡矩阵，如基于最小均方误差的干扰抑制均衡（MMSE-IRC）；

在本实施例中，可通过公式（14）来计算，此处不再赘述。

步骤S403，信号估计单元303根据该均衡矩阵对接收到的信号进行处理，以获得估计信号；

在本实施例中，可通过式（15）获得该估计信号

由上述实施例可知，由于能够获得准确的噪声加干扰空间协方差矩阵，因此能够对同信道干扰进行有效的抑制。

实施例3

本发明实施例3还提供一种接收机，该接收机包括实施例2所述的干扰抑制合并装置。

图5是作为根据本发明的实施例3的接收机使用的移动终端的示意图。如图5所示，该终端设备包括干扰抑制合并单元，其构成如实施例2所述。

例如，该终端设备为移动电话，该图仅仅是示例性的；移动电话500还可以具有其他类型的电路部件，来补充或代替该操作电路，以实现通信功能或其他功能。具体而言，该移动电话500包括主控制电路501、收发机502、输入单元503、音频处理单元504、存储器505、显示器506、以及干扰抑制合并单元507；其中，主控制电路501接收输入并控制移动电话500的各个部件的操作。

和常规一样，输入单元503提供多种用户输入操作。例如，输入单元503一般包括字母数字键，其用于允许输入字母数字信息，如电话号码、电话列表、联系人信息、备注等。另选地或替代地，输入单元503可以是触摸屏。键或类似键的功能还可以实施为与显示器507相关的触摸屏。

显示器507向用户显示诸如工作状态、时间、电话号码、联系人信息、各种导航菜单等信息，使得用户能够使用移动电话500的各种功能。

移动电话500包括耦接到收发机502的天线511。收发机502包括用于通过天线511发送和接收信号的射频发射器和接收器。

此外，收发机502还经由音频处理单元504耦合到扬声器504-2和麦克风504-1，以经由扬声器504-2提供音频输出，以及接收来自麦克风504-1的音频输入。音频处理单元504可以包括任何合适的缓冲器、解码器、放大器等。另外，音频处理单元504还耦合到主控制电路501，从而使得可以通过麦克风504-1在该移动电话1上进行录音，且使得可以通过扬声器504-2来播放存储器505中存储的音频信号。

存储器505例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。

干扰抑制合并单元507可对接收信号进行处理，以获得估计信号，具体如实施例2所述，此处不再赘述。

移动电话500的各部件可以通过专用硬件、固件、软件或其结合来实现，而不偏离本发明的范围。

以下结合实例进行说明。

以LTE FDD系统、2个小区为例进行说明，服务小区ID为0，干扰小区ID为1；4x4MIMO且MCS#10，服务小区和干扰小区的传输模式均为TM6，。使用最大多普勒频移为5HZ的扩展的典型城市（ETU，Extended Typical Urban）信道模型，带宽是10MHz且全部50个PRBs被配置给PDSCH传输。该区域是在频域上占据1个RB，且在时域上占据1个子帧。

图6显示了采用本发明实施例的方法、以及采用现有的最大比合并（MRC）和传统的干扰抑制方法（MMSE-IRC）进行干扰抑制得到的吞吐量性能的对比，由图中可以看出，采用本发明实施例的干扰抑制合并方法在任何场景下均可获得好的性能。

关于包括以上多个实施例的实施方式，还公开下述的附记。

附记1、一种确定噪声加干扰空间协方差矩阵的装置，所述装置包括：

信号接收单元，所述信号接收单元用于从接收机的若干个接收天线接收发射机发送的信号；

第一计算单元，所述第一计算单元用于根据接收到的信号分别计算每个区域导频符号占据的资源元素上的干扰加噪声信号；其中，所述区域是指在频域上占据N_RB个资源块，在时域上占据n个正交频分复用符号的时频范围；其中，N_RB、n为大于零的整数；

第一估计单元，所述第一估计单元用于根据每个区域的所述导频符号的数量、以及计算获得的每个区域的所述干扰加噪声信号来估计每个区域初始的噪声加干扰空间协方差矩阵；

特征值分解单元，所述特征值分解单元用于对每个区域的所述初始的噪声加干扰空间协方差矩阵分别进行特征值分解，以获得每个区域的所述初始的噪声加干扰空间协方差矩阵的特征值，所述特征值的数量与接收天线的数量相同；

功率计算单元，所述功率计算单元用于根据每个区域的所述特征值来估计噪声功率；

第二计算单元，所述第二计算单元用于根据所述噪声功率和调整系数来确定每个区域中需要抑制的干扰信号的数量；

第二估计单元，所述第二估计单元用于根据所述干扰信号的数量、噪声功率对所述初始的噪声加干扰空间协方差矩阵进行调整，以获得每个区域的噪声加干扰空间协方差矩阵。

附记2、根据附记1所述的装置，其中，

所述第一估计单元估计的每个区域初始的噪声加干扰空间协方差矩阵表示为：

${\tilde{Q}}^{\left(i\right)}=\frac{1}{N_{\mathrm{RS}}}\underset{j=1}{\overset{N_{\mathrm{RS}}}{\mathrm{\Σ}}}\left\{\right[N(n_{i,j},k_{i,j})\left]{\left[N(n_{i,j},k_{i,j})\right]}^H\right\};$

其中，表示第i个区域的初始噪声加干扰空间协方差矩阵；N_RS表示区域内导频符号占据的资源元素的数量；N（n_i,j,k_i,j）表示每个区域导频符号占据的资源元素上的干扰加噪声信号；(n_i,j,k_i,j)表示在第i个区域内由导频符号占据资源元素的索引，i表示第i个区域，j表示第j个导频符号；i、j为大于零的整数；

每个区域的所述干扰加噪声信号N（n_i,j,k_i,j）表示为：

$N(n_{i,j},k_{i,j})=Y(n_{i,j},k_{i,j})-\tilde{H}(n_{i,j},k_{i,j})S_{\mathrm{RS}}(n_{i,j},k_{i,j});$

其中，Y(n_i,j,k_i,j)表示每个区域内导频符号占据资源元素的接收信号；表示每个区域内导频符号占据资源元素的信道估计矩阵，维数是N_R×N_T；S_RS(n_i,j,k_i,j)表示每个区域内导频符号占据资源元素的N_T×1发射导频信号矢量；N_R表示接收机的天线数量；N_T表示发射机的天线数量；

所述特征值分解单元对所述初始的噪声加干扰空间协方差矩阵进行特征值分解所获得的矩阵表示为：

${\tilde{Q}}^{\left(i\right)}=U^{\left(i\right)}{\mathrm{\Δ}}^{\left(i\right)}{U}^{\left(i\right)H};$

其中，U⁽ⁱ⁾是N_R×N_R的特征向量的矩阵，表示为：

$U^{\left(i\right)}=\left[\begin{array}{cccc}{U}_1^{\left(i\right)}& U_2^{\left(i\right)}& ...& U_{N_R}^{\left(i\right)}\end{array}\right];$

其中，(1≤j≤N_R)是N_R×1的矢量，表示U⁽ⁱ⁾的第j列；

Δ⁽ⁱ⁾是N_R×N_R对角矩阵，且对角元素为特征值，所述对角矩阵表示为：

其中，是第i个区域的特征值，

附记3、根据附记2所述的装置，其中，所述功率计算单元估计的噪声功率为：

${\mathrm{\σ}}^2=\frac{1}{N_{\mathrm{region}}{N}_{\mathrm{\λ}}}\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{region}}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=N_R-N_{\mathrm{\λ}}+1}{\overset{N_R}{\mathrm{\Σ}}}{w}_j^{\left(i\right)}{\mathrm{\λ}}_j^{\left(i\right)};$

其中，σ²表示估计的噪声功率；N_region为全部带宽内的区域的数量或者为所分配带宽内的区域的数量；N_λ表示在一个区域内用于噪声功率估计时所用的特征值的数量；

表示对应第i个区域第j个特征值的滤波系数，为大于零的数。

附记4、根据附记3所述的装置，其中，在基于公共参考信号（CRS）进行噪声加干扰空间协方差矩阵估计时，N_region表示全部带宽内的区域的数量；在基于解调参考信号（DMRS）进行噪声加干扰空间协方差矩阵估计时，N_region表示所分配带宽内的区域的数量。

附记5、根据附记3或4所述的装置，其中，或者N_λ=1；

并且在N_λ=1且时，所述噪声功率为： ${\mathrm{\σ}}^2=\frac{1}{N_{\mathrm{region}}}\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{region}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\λ}}_{N_R}^{\left(i\right)}.$

附记6、根据附记3或4所述的装置，其中，所述特征值的取值为：特征值中的最小值

附记7、根据附记3或4所述的装置，其中，所述第二计算单元确定的每个区域的干扰信号的数量为：

$m^{\left(i\right)}=\underset{{\mathrm{\λ}}_j^{\left(i\right)\≥\mathrm{\α}{\mathrm{\σ}}^2}}{\max }\left\{j\right\};$

其中，m⁽ⁱ⁾表示第i个区域的干扰信号的数量；α是不小于1的正数。

附记8、根据附记7所述的装置，其中，所述α的取值为：

$\mathrm{\α}=\left\{\begin{array}{cc}2,& N_R=2\\ 4,& N_R=4\end{array}\right..$

附记9、根据附记7或8所述的装置，其中，所述第二估计单元估计的每个区域的噪声加干扰空间协方差矩阵Q_m为：

${\hat{Q}}_m^{\left(i\right)}=U_m^{\left(i\right)}({\mathrm{\Δ}}_m^{\left(i\right)}-{\mathrm{\σ}}^2{I}_{m^{\left(i\right)}})U_m^{\left(i\right)H}+{\mathrm{\σ}}^2{I}_{N_R};$

$U_m^{\left(i\right)}=\left[\begin{array}{cccc}{U}_1^{\left(i\right)}& U_2^{\left(i\right)}& ...& U_{m^{\left(i\right)}}^{\left(i\right)}\end{array}\right];$

其中，表示第i个区域的噪声加干扰空间协方差矩阵；为矩阵U⁽ⁱ⁾的左侧部分、维数为N_R×m⁽ⁱ⁾的矩阵；表示m⁽ⁱ⁾×m⁽ⁱ⁾的对角矩阵，所述对角矩阵的对角元素对应最大的m⁽ⁱ⁾个特征值；I_N表示N×N的单位矩阵，N的取值为N_R和m⁽ⁱ⁾。

附记10、一种干扰抑制合并装置，所述装置包括：

协方差矩阵计算单元，所述协方差矩阵计算单元用于确定噪声加干扰空间协方差矩阵Q_m，包括附记1至8的任一项附记所述的装置。

第三计算单元，所述第三计算单元用于根据估计的信道矩阵和所述噪声加干扰空间协方差矩阵Q_m来计算每个区域内各资源元素（包括导频符号占据的资源元素和数据符号占据的资源元素）的均衡矩阵W(n,k)。

信号估计单元，所述信号估计单元用于根据所述均衡矩阵W(n,k)对接收到的信号进行处理，以获得估计信号

附记11、根据附记10所述的装置，其中， $W(n,k)=\tilde{H}(n,k){(\tilde{H}(n,k)\tilde{H}{(n,k)}^H+{\hat{Q}}_m^{\left(i\right)})}^{-1};$

$\tilde{S}(n,k)=W(n,k)Y(n,k).$

附记12、一种接收机，所述接收机包括附记10或11所述的干扰抑制合并装置。

附记13、一种确定噪声加干扰空间协方差矩阵的方法，所述方法包括：

从接收机的若干个接收天线接收发射机发送的信号；

根据接收到的信号分别计算每个区域导频符号占据的资源元素上的干扰加噪声信号；其中，所述区域是指在频域上占据N_RB个资源块，在时域上占据n个正交频分复用符号的时频范围；其中，N_RB、n为大于零的整数；

根据每个区域的所述导频符号的数量、以及计算获得的每个区域的所述干扰加噪声信号来估计每个区域初始的噪声加干扰空间协方差矩阵；

对每个区域的所述初始的噪声加干扰空间协方差矩阵分别进行特征值分解，以获得每个区域的所述初始的噪声加干扰空间协方差矩阵的特征值，所述特征值的数量与接收天线的数量相同；

根据每个区域的所述特征值来估计噪声功率；

根据所述噪声功率和调整系数来确定每个区域中需要抑制的干扰信号的数量；

根据所述干扰信号的数量、噪声功率对所述初始的噪声加干扰空间协方差矩阵进行调整，以获得每个区域的噪声加干扰空间协方差矩阵。

附记14、根据附记13所述的方法，其中，

估计的每个区域初始的噪声加干扰空间协方差矩阵表示为：

${\tilde{Q}}^{\left(i\right)}=\frac{1}{N_{\mathrm{RS}}}\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{RS}}}{\mathrm{\Σ}}}\left\{\right[N(n_{i,j},k_{i,j})\left]{\left[N(n_{i,j},k_{i,j})\right]}^H\right\};$

其中，表示第i个区域的初始噪声加干扰空间协方差矩阵；N_RS表示区域内导频符号占据资源元素的数量；N（n_i,j,k_i,j）表示每个区域的导频符号占据资源元素上的干扰加噪声信号；(n_i,j,k_i,j)表示在第i个区域内由导频符号占据资源元素的索引，i表示第i个区域，j表示第j个导频符号；i、j为大于零的整数；

每个区域的所述干扰加噪声信号N（n_i,j,k_i,j）表示为：

$N(n_{i,j},k_{i,j})=Y(n_{i,j},k_{i,j})-\tilde{H}(n_{i,j},k_{i,j})S_{\mathrm{RS}}(n_{i,j},k_{i,j});$

其中，Y(n_i,j,k_i,j)表示每个区域内导频符号占据资源元素的接收信号；表示每个区域的导频符号占据资源元素上的信道估计矩阵，维数是N_R×N_T；S_RS(n_i,j,k_i,j)表示每个区域的导频符号占据资源元素上的N_T×1发射导频信号矢量；N_R表示接收机的天线数量；N_T表示发射机的天线数量；

对所述初始的噪声加干扰空间协方差矩阵进行特征值分解所获得的矩阵表示为：

${\tilde{Q}}^{\left(i\right)}=U^{\left(i\right)}{\mathrm{\Δ}}^{\left(i\right)}{U}^{\left(i\right)H};$

其中，U⁽ⁱ⁾是N_R×N_R的特征向量的矩阵，表示为：

$U^{\left(i\right)}=\left[\begin{array}{cccc}{U}_1^{\left(i\right)}& U_2^{\left(i\right)}& ...& U_{N_R}^{\left(i\right)}\end{array}\right];$

其中，(1≤j≤N_R)是N_R×1的矢量，表示U⁽ⁱ⁾的第j列；

Δ⁽ⁱ⁾是N_R×N_R对角矩阵，且对角元素为特征值，所述对角矩阵表示为：

其中，是第i个区域的特征值，

附记15、根据附记14所述的方法，其中，估计的噪声功率为：

${\mathrm{\σ}}^2=\frac{1}{N_{\mathrm{region}}{N}_{\mathrm{\λ}}}\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{region}}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=N_R-N_{\mathrm{\λ}}+1}{\overset{N_R}{\mathrm{\Σ}}}{w}_j^{\left(i\right)}{\mathrm{\λ}}_j^{\left(i\right)};$

其中，σ²表示估计的噪声功率；N_region为全部带宽内的区域的数量或者为所分配带宽内的区域的数量；N_λ表示在一个区域内用于噪声功率估计时所用的特征值的数量；

表示对应第i个区域第j个特征值的滤波系数，为大于零的数。

附记16、根据附记15所述的方法，其中，在基于公共参考信号（CRS）进行噪声加干扰空间协方差矩阵估计时，N_region表示全部带宽内的区域的数量；在基于解调参考信号（DMRS）进行噪声加干扰空间协方差矩阵估计时，N_region表示所分配带宽内的区域的数量。

附记17、根据附记15或16所述的方法，其中，或者N_λ=1；

并且在N_λ=1且时，所述噪声功率为： ${\mathrm{\σ}}^2=\frac{1}{N_{\mathrm{region}}}\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{region}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\λ}}_{N_R}^{\left(i\right)}.$

附记18、根据附记15或16所述的方法，其中，所述特征值的取值为：特征值中的最小值

附记19、根据附记15或16所述的方法，其中，确定的每个区域的干扰信号的数量为：

$m^{\left(i\right)}=\underset{{\mathrm{\λ}}_j^{\left(i\right)}\≥\mathrm{\α}{\mathrm{\σ}}^2}{\max }\left\{j\right\};$

其中，m⁽ⁱ⁾表示第i个区域的干扰信号的数量；α是不小于1的正数。

附记20、根据附记19所述的方法，其中，所述α的取值为：

$\mathrm{\α}=\left\{\begin{array}{cc}2,& N_R=2\\ 4,& N_R=4\end{array}\right..$

附记21、根据附记19或20所述的方法，其中，估计的每个区域的噪声加干扰空间协方差矩阵Q_m为：

${\tilde{Q}}_m^{\left(i\right)}=U_m^{\left(i\right)}({\mathrm{\Δ}}_m^{\left(i\right)}-{\mathrm{\σ}}^2{I}_{m^{\left(i\right)}})U_m^{\left(i\right)H}+{\mathrm{\σ}}^2{I}_{N_R};$

$U_m^{\left(i\right)}=\left[\begin{array}{cccc}{U}_1^{\left(i\right)}& U_2^{\left(i\right)}& ...& U_{m^{\left(i\right)}}^{\left(i\right)}\end{array}\right];$

其中，表示第i个区域的噪声加干扰空间协方差矩阵；为矩阵U⁽ⁱ⁾的左侧部分、维数为N_R×m⁽ⁱ⁾的矩阵；表示m⁽ⁱ⁾×m⁽ⁱ⁾的对角矩阵，所述对角矩阵的对角元素对应最大的m⁽ⁱ⁾个特征值；I_N表示N×N的单位矩阵，N的取值为N_R和m⁽ⁱ⁾。

附记22、一种干扰抑制合并方法，所述方法包括：

确定噪声加干扰空间协方差矩阵Q_m，采用附记13至21的任意一项附记所述的方法；

根据估计的信道矩阵和所述噪声加干扰空间协方差矩阵Q_m来计算每个区域内各资源元素（包括导频符号占据的资源元素和数据符号占据的资源元素）的均衡矩阵W(n,k)。

根据所述均衡矩阵W(n,k)对接收到的信号进行处理，以获得估计信号

附记23、根据附记22所述的方法，其中，

$W(n,k)=\tilde{H}(n,k){(\tilde{H}(n,k)\tilde{H}{(n,k)}^H+{\tilde{Q}}_m^{\left(i\right)})}^{-1};$

$\tilde{S}(n,k)=W(n,k)Y(n,k).$

本发明以上的装置和方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本发明涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。

以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种确定噪声加干扰空间协方差矩阵的装置，所述装置包括：

信号接收单元，所述信号接收单元用于从接收机的若干个接收天线接收发射机发送的信号；

第一计算单元，所述第一计算单元用于根据接收到的信号分别计算每个区域导频符号占据的资源元素上的干扰加噪声信号；其中，所述区域是指在频域上占据N_RB个资源块，在时域上占据n个正交频分复用符号的时频范围；其中，N_RB、n为大于零的整数；

第一估计单元，所述第一估计单元用于根据每个区域的所述导频符号占据资源元素的数量、以及计算获得的每个区域的所述干扰加噪声信号来估计每个区域初始的噪声加干扰空间协方差矩阵；

特征值分解单元，所述特征值分解单元用于对每个区域的所述初始的噪声加干扰空间协方差矩阵分别进行特征值分解，以获得每个区域的初始噪声加干扰空间协方差矩阵的特征值，所述特征值的数量与接收天线的数量相同；

功率计算单元，所述功率计算单元用于根据每个区域的所述特征值来估计噪声功率；

第二计算单元，所述第二计算单元用于根据所述噪声功率和调整系数来确定每个区域中需要抑制的干扰信号的数量；

第二估计单元，所述第二估计单元用于根据所述干扰信号的数量、噪声功率对所述初始的噪声加干扰空间协方差矩阵进行调整，以获得每个区域的噪声加干扰空间协方差矩阵。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，

所述第一估计单元估计的每个区域初始的噪声加干扰空间协方差矩阵表示为：

${\tilde{Q}}^{\left(i\right)}=\frac{1}{N_{\mathrm{RS}}}\underset{j=1}{\overset{N_{\mathrm{RS}}}{\mathrm{\Σ}}}\left\{{\left[N(n_{i,j},k_{i,j})\right]\left[N(n_{i,j},k_{i,j})\right]}^H\right\};$

其中，表示第i个区域的初始噪声加干扰空间协方差矩阵；N_RS表示区域内导频符号占据的资源元素的数量；N（n_i,j,k_i,j）表示每个区域导频符号占据的资源元素上的干扰加噪声信号；(n_i,j,k_i,j)表示在第i个区域内由导频符号占据资源元素的索引，i表示第i个区域，j表示第j个导频符号；i、j为大于零的整数；

每个区域的所述干扰加噪声信号N（n_i,j,k_i,j）表示为：

$N(n_{i,j},k_{i,j})=Y(n_{i,j},k_{i,j})-\tilde{H}(n_{i,j},k_{i,j})S_{\mathrm{RS}}(n_{i,j},k_{i,j});$

其中，Y(n_i,j,k_i,j)表示每个区域内导频符号占据资源元素的接收信号；表示每个区域内导频符号占据的资源元素上的信道估计矩阵，维数是N_R×N_T；S_RS(n_i,j,k_i,j)表示每个区域内导频符号占据的资源元素上的N_T×1发射导频信号矢量；N_R表示接收机的天线数量；N_T表示发射机的天线数量；

所述特征值分解单元对所述初始的噪声加干扰空间协方差矩阵进行特征值分解所获得的矩阵表示为：

${\tilde{Q}}^{\left(i\right)}=U^{\left(i\right)}{\mathrm{\Δ}}^{\left(i\right)}{U}^{\left(i\right)H};$

其中，U⁽ⁱ⁾是N_R×N_R的特征向量矩阵，表示为：

$U^{\left(i\right)}=\left[\begin{array}{cccc}{U}_1^{\left(i\right)}& U_2^{\left(i\right)}& ...& U_{N_R}^{\left(i\right)}\end{array}\right];$

其中，是N_R×1的矢量，表示U⁽ⁱ⁾的第j列；

Δ⁽ⁱ⁾是N_R×N_R对角矩阵，Δ⁽ⁱ⁾的对角元素为特征值，所述对角矩阵表示为：

其中，是第i个区域的特征值，

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述功率计算单元估计的噪声功率为：

${\mathrm{\σ}}^2=\frac{1}{N_{\mathrm{region}}{N}_{\mathrm{\λ}}}\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{region}}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=N_R-N_{\mathrm{\λ}}+1}{\overset{N_R}{\mathrm{\Σ}}}{w}_j^{\left(i\right)}{\mathrm{\λ}}_j^{\left(i\right)};$

其中，σ²表示估计的噪声功率；N_region为全部带宽内的区域的数量或者为所分配带宽内的区域的数量；N_λ表示在一个区域内用于噪声功率估计时所用的特征值的数量；表示对应第i个区域第j个特征值的滤波系数，为大于零的数。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，或者N_λ=1；

并且在N_λ=1且时，所述噪声功率为：

5.根据权利要求3所述的装置，其中，所述特征值的取值为：特征值中的最小值

6.根据权利要求3所述的装置，其中，所述第二计算单元确定的每个区域的干扰信号的数量为：

$m^{\left(i\right)}=\underset{{\mathrm{\λ}}_j^{\left(i\right)}\≥\mathrm{\α}{\mathrm{\σ}}^2}{\max }\left\{j\right\};$

其中，m⁽ⁱ⁾表示第i个区域的干扰信号的数量；α是不小于1的正数。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述α的取值为：

$\mathrm{\α}=\left\{\begin{array}{cc}2,& N_R=2\\ 4,& N_R=4\end{array}\right..$

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第二估计单元估计的每个区域的噪声加干扰空间协方差矩阵为：

${\hat{Q}}_m^{\left(i\right)}=U_m^{\left(i\right)}({\mathrm{\Δ}}_m^{\left(i\right)}-{\mathrm{\σ}}^3{I}_{m^{\left(i\right)}})U_m^{\left(i\right)H}+{\mathrm{\σ}}^2{I}_{N_R};$

$U_m^{\left(i\right)}=\left[\begin{array}{cccc}{U}_1^{\left(i\right)}& U_2^{\left(i\right)}& ...& U_{m^{\left(i\right)}}^{\left(i\right)}\end{array}\right];$

其中，表示第i个区域的噪声加干扰空间协方差矩阵；为矩阵U⁽ⁱ⁾的左侧部分、维数为N_R×m⁽ⁱ⁾的矩阵；表示m⁽ⁱ⁾×m⁽ⁱ⁾的对角矩阵，所述对角矩阵的对角元素对应最大的m⁽ⁱ⁾个特征值；I_N表示N×N的单位矩阵，N的取值为N_R和m⁽ⁱ⁾。

9.一种干扰抑制合并装置，所述装置包括：

协方差矩阵计算单元，所述协方差矩阵计算单元用于确定噪声加干扰空间协方差矩阵，包括权利要求1至8的任一项权利要求所述的装置。

第三计算单元，所述第三计算单元用于根据信道估计矩阵和所述噪声加干扰空间协方差矩阵来计算每个区域内导频符号和数据符号占据的资源元素的均衡矩阵；

干扰抑制合并单元，所述干扰抑制合并单元用于根据所述均衡矩阵对接收到的信号进行处理，以获得估计信号。

10.一种接收机，所述接收机包括权利要求9所述的干扰抑制合并装置。