祁卿峰，周小林，梁文橋，許 翰

（復(fù)旦大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200433）

GGE單天線干擾消除中信道估計(jì)技術(shù)研究

祁卿峰，周小林，梁文橋，許 翰

（復(fù)旦大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200433）

分析了GGE下行鏈路和相應(yīng)的單天線干擾消除技術(shù)，設(shè)計(jì)了LMS自適應(yīng)信道估計(jì)的方法，以此提高線性濾波的性能和系統(tǒng)干擾抑制的能力.為應(yīng)對多小區(qū)異步干擾，所研究的LMS自適應(yīng)信道估計(jì)添加了自適應(yīng)遍歷方向判斷算法，以便擴(kuò)展信道估計(jì)的適用范圍，提高異步多小區(qū)自適應(yīng)信道估計(jì)的性能.

多小區(qū)異步干擾；單天線干擾消除；信道估計(jì)

0 引 言

同道干擾（co-channel interference，CCI）是由于多個(gè)用戶在相同的信道內(nèi)傳輸信息而產(chǎn)生的［1-3］.在多小區(qū)GSM系統(tǒng)中，同道干擾作為一種主要的干擾必須進(jìn)行抑制.針對下行鏈路中終端硬件條件，單天線干擾消除技術(shù)（Single Antenna Interference Cancellation，SAIC）無疑是一種比較好的解決同道干擾抑制問題的方法［4-5］.

常規(guī)的SAIC方法有MIC（Mono Interference Cancellation）、聯(lián)合檢測、去耦線性濾波非線性均衡等幾大類方法.MIC自由度不足，使用條件苛刻，尤其不能適應(yīng)EPSK調(diào)制的干擾信號.聯(lián)合檢測抑制干擾能力強(qiáng)，但是復(fù)雜度高，因此綜合考慮性能和復(fù)雜度，可以使用去耦線性濾波非線性均衡法來抑制干擾.由于該方法無需估計(jì)干擾信號的信道情況，因此可以降低復(fù)雜度.同時(shí)由于該方法對調(diào)制類型不敏感，可以同時(shí)適用于GMSK調(diào)制和EPSK調(diào)制的信號，適用面比MIC更廣.

圖1 自適應(yīng)估計(jì)結(jié)構(gòu)圖

從去耦線性濾波非線性均衡技術(shù)的原理來看，提高干擾抑制性能，可以從3個(gè)方面入手：一是改進(jìn)濾波器系數(shù)生成方法，提高濾波性能；二是使用更接近期望信道的信道估計(jì)值；三是提供在原有訓(xùn)練序列基礎(chǔ)上更長的參考序列.其中，后二者為在固定濾波器系數(shù)生成方法下，得到更有效的濾波器系數(shù).由于存在異步干擾，單純由訓(xùn)練序列估計(jì)信道沖激響應(yīng)，可靠度會下降.需要在信道估計(jì)上做出改進(jìn)，以使得信道估計(jì)值更貼近期望信道值，提高去耦線性濾波器對異步干擾的抑制能力.

1 算法設(shè)計(jì)

由于受到1個(gè)或多個(gè)異步干擾的影響，單純利用訓(xùn)練序列來估計(jì)信道沖激響應(yīng)，會使得不同受干擾部分估計(jì)結(jié)果產(chǎn)生較大的偏差.因此，針對這種各點(diǎn)變化較多的接收信號，采用自適應(yīng)信道估計(jì)方法會比較好.

接收機(jī)如圖1所示，接收信號r有如下標(biāo)準(zhǔn)形式：

其中，r（n）是接收信號的第n個(gè)符號，h是期望信道沖激響應(yīng)，a是期望序列，g是第i個(gè)干擾用戶的沖激響應(yīng)，b是第i個(gè)用戶的序列，n（n）為高斯白噪聲.

接下來，進(jìn)行自適應(yīng)估計(jì)過程，其系統(tǒng)框圖如圖1所示.對序列r進(jìn)行嘗試均衡估計(jì)，以得到作為參考基準(zhǔn)的a的估計(jì)值.首先，利用采用加權(quán)原理的最小二乘估計(jì)來估計(jì)h的估計(jì)值利用MLSE來估計(jì)得到.然后，確定自適應(yīng)的方向.為簡化邊界檢測，將長度為156的Burst從中間分為兩部分，左右各78個(gè)點(diǎn).分別計(jì)算兩邊的平均功率值，得到左右兩邊的平均功率比

由于無需知道干擾的具體邊界位置，因此不采用邊界檢測中干擾定位的算法，而是對左右兩邊平均功率比的大小做出判斷，來確定方向.判據(jù)以一個(gè)界限n（n＞1）為參考點(diǎn)，分為p≤1/n，1/n＜p＜n，p≥n 3種情況，第一種向左做自適應(yīng)估計(jì)，第三種向右做自適應(yīng)估計(jì)，第二種為過渡帶，不做自適應(yīng)估計(jì).當(dāng)n取得過于靠近1，則過于敏感的方向判斷會使得自適應(yīng)難以收斂，n取得過大則不利于對異步干擾情況做出處理.

其中μ是步長，決定了收斂速度和最后的誤差，需要在實(shí)驗(yàn)中測試得到.ε（n）的表示為

單路信號弱判斷向左自適應(yīng)，則從訓(xùn)練序列右側(cè)開始向左，反之則從訓(xùn)練序列左側(cè)開始向右.奇偶兩路采樣信號分別進(jìn)行估計(jì)，得到2組估計(jì)值，.遍歷過程中，為提高自適應(yīng)的收斂性，減弱干擾邊界和突發(fā)性干擾對自適應(yīng)的影響，對自適應(yīng)中的梯度值進(jìn)行平滑操作.平滑操作采用線性平均值的形式，即取一段值的梯度的均值來代替原來某個(gè)點(diǎn)的梯度值.設(shè)當(dāng)前自適應(yīng)點(diǎn)的梯度值為Nk，則取長度為L段內(nèi)的梯度值得均值來代替原梯度值.于是，實(shí)際梯度值變?yōu)?/p>

2 仿真和分析

為了驗(yàn)證方案的可行性，在3GPP-TU50（城市小區(qū)，移動速度50 km/h）信道下進(jìn)行了相關(guān)系統(tǒng)性能仿真.結(jié)果如圖2～4所示

圖2 期望信號受同步同道干擾BER曲線

圖3 期望信號一半被干擾覆蓋的BER曲線

圖4 期望信號訓(xùn)練序列段未被干擾的BER曲線

在仿真圖中，圖2～4分別針對干擾信號延遲0、50%、70%，其依此代表期望信號受同步干擾、期望信號一半被干擾、期望信號訓(xùn)練序列段未被干擾3種典型情況.

從仿真結(jié)果來看，0偏移和0.7偏移的自適應(yīng)信道估計(jì)收益較小，約2～3 dB，0.5偏移時(shí)，收益較高.當(dāng)干擾接近同步或者干擾未覆蓋訓(xùn)練序列段時(shí)，有無LMS自適應(yīng)估計(jì)結(jié)果基本一致.原因在于此時(shí)直接在訓(xùn)練序列段進(jìn)行估計(jì)，結(jié)果更接近于理想估計(jì)值.而當(dāng)干擾有偏移時(shí)，自適應(yīng)信道估計(jì)利用未覆蓋干擾段的信息，將更多參考點(diǎn)（除訓(xùn)練序列以外的）利用起來，提高了信道估計(jì)質(zhì)量，從而提高性能.從中顯示，本研究能夠在對付異步同道干擾時(shí)表現(xiàn)出比較好的增益.

3 結(jié) 論

本文作者對LMS自適應(yīng)信道估計(jì)算法進(jìn)行了研究.對應(yīng)于傳統(tǒng)SAIC方案，采用LMS自適應(yīng)信道估計(jì)技術(shù)之后，能夠取得一定的性能增益，改善CCI線性濾波的效果，提升SAIC系統(tǒng)的干擾抑制能力.

［1］ LINH T T T，DANG H B.Design a Decoupled Receiverwith One Dual-Polarized Antenna to Cancel CCI for GSM Network［C］.2013 15th ICACT，Pyeong Chang：Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc，2013.

［2］ LEHMANN A M，RUDERM A，GERSTACKERW H，et al.Single-Antenna Interference Cancellation for Complex-Valued Signal Constellations with Applications to GSM/EDGE［C］.IEEE 22nd International Symposium on Personal，Indoor and Mobile Radio Communications，Toronto：Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc，2011.

［3］ MENG X L，LIU Z，JIANGW L.A Single Antenna Interference Cancellation Algorithm Based on Fictitious Channels Filtering［J］.2012 11th ICSP，Beijing：Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc，2012.

［4］ BADRI-HOEHER S，HOEHER PA，XUW，et al.Single-Antenna Co-Channel Interference Cancellation for TDMA Cellular Radio Systems［J］.IEEE Transaction on Wireless Communications，2005，12（2）：30-37.

［5］ MEYER R，GERSTACKERW H，SCHOBERR，etal.Huber，A Single Antenna Interference Cancellation Algorithm for Increased GSM Capacity［J］.IEEE Transaction on Wireless Communications，2006，5（7）：1616-1621.

Study on a channel estimation scheme for GGE single antenna interference cancellation technology

QIQingfeng，ZHOU Xiaolin，LIANGWenqiao，XU Han
（School of Information Science and Technology，F(xiàn)udan University，Shanghai200433，China）

The paper studies the downlink of GGE and related single antenna interference cancellation（SAIC）technology.A LMSadaptive channel estimation algorithm is proposed to improve the performance of linear filtering and enhance the capability of interference cancellation.For suppressing themulticell asynchronous interference，an adaptive judgmentmechanism is designed in LMS adaptive channel estimations to extend the applicative range of LMSand improve the performance of channel estimation in asynchronousmulticell scenarios.

multicell asynchronous interference；single antenna interference cancellation；channel estimation

TN 929.5

A

1000-5137（2015）05-0533-04

（責(zé)任編輯：包震宇）

10.3969/J.ISSN.1000-5137.2015.05.013

2015-06-18

03國家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目（2012ZX03001013-004）

周小林，中國上海市楊浦區(qū)邯鄲路220號，復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，郵編：200433，E-mail：zhouxiaolin@fudan.edu.cn