專利名稱：：適用于多載波傳輸系統(tǒng)的噪聲功率估計方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及適于在多載波傳輸系統(tǒng)中使用的噪聲功率估計方法和裝置。
背景技術(shù)：
：多輸入多輸出(MIMO)空間分集系統(tǒng)由于能夠提供分集增益并且能夠極大地提高無線通信系統(tǒng)的頻譜效率，因此近年來備受關(guān)注。尤其是各種空時編碼技術(shù)(包括分層空時編碼、格狀空時編碼以及空時分組碼等等)的大量應(yīng)用，使得空間分集技術(shù)成為下一代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。另外正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)可以把頻率選擇性信道轉(zhuǎn)化為多個并行的平衰落信道，從而可以有效地克服無線信道的多徑所導(dǎo)致的碼元間干擾，極大地提高寬帶無線通信系統(tǒng)的可靠性，因此正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)已經(jīng)被世界各種標(biāo)準(zhǔn)化組織采納為物理層的主要傳輸技術(shù)之一，例如無線局域網(wǎng)(WLAN)IEEE802.11a/i、歐洲數(shù)字音頻廣播DAB、歐洲數(shù)字視頻廣播DVB等等。因此正交頻分復(fù)用(OFDM)可以與多輸入多輸出(MMO)技術(shù)相結(jié)合，充分利用兩種技術(shù)優(yōu)勢達到提高整個通信系統(tǒng)的傳輸速率和可靠性的目的。因此MIMO-OFDM架構(gòu)已經(jīng)成為高速無線局域網(wǎng)(WLAN)正EE802.1H的備選方案，并且該架構(gòu)已被Wimax組織列為IEEE802.16d/e標(biāo)準(zhǔn)的物理層主要傳輸方案之一。由于Wimax系統(tǒng)具有較高服務(wù)質(zhì)量(QOS)要求，因此該系統(tǒng)需要根據(jù)信道狀態(tài)信息(CSI)對發(fā)送端和接收端進行重配置和自適應(yīng)調(diào)整，以滿足寬帶信息傳輸?shù)囊蟆６诺罓顟B(tài)信息(CSI)的測量通常是通過信噪比(SNR)的測量而得到的。而針對OFDM系統(tǒng)的每個子載波上的信噪比(SNR)的測量首先需要對噪聲功率進行估計，并且當(dāng)該MIMO-OFDM系統(tǒng)采用最小均方誤差(MMSE)譯碼算法時以及隨后的Turbo譯碼等均需要準(zhǔn)確的噪聲功率估計。如果噪聲功率估計不準(zhǔn)確將導(dǎo)致用于信道狀態(tài)信息測量的信噪比估計準(zhǔn)確度下降，并且對于MIMO譯碼和信道譯碼而言也不能得到最優(yōu)譯碼性能。因此噪聲功率估計的準(zhǔn)確性和可靠性將會直接影響系統(tǒng)的性能。美國專禾U申請No.6，456，653"Fastandaccuratesignal-to-noiseratioestimationtechniqueforOFDMsystems"(2002年9月24日)提出了通過OFDM系統(tǒng)的虛載波來對噪聲功率進行估計的方法，但是該方法容易受到相鄰基站和相鄰扇區(qū)的帶外泄露信號功率的干擾，從而嚴(yán)重影響噪聲功率估計的準(zhǔn)確性。美國專利申請No.6，317,456"Methodsofestimatingsignal-to-noiseratios"(2001年11月13日)提出了通過QPSK調(diào)制模式的同相分量和正交分量具有相同功率的關(guān)系來對噪聲功率進行估計的方法，該方法在加性高斯白噪聲信道下性能較好，而在衰落信道下容易受到信道衰落的影響，從而導(dǎo)致噪聲功率估計準(zhǔn)確性嚴(yán)重下降。
發(fā)明內(nèi)容鑒于上述問題，提出了本發(fā)明。本發(fā)明致力于提供一種適用于多載波傳輸系統(tǒng)的噪聲功率估計方法和裝置，其能夠利用接收信號中的處于相同子載波位置的導(dǎo)頻子載波和/或數(shù)據(jù)子載波的接收功率來對噪聲功率進行估計，實現(xiàn)簡單，噪聲功率估計準(zhǔn)確，并且無需信道估計信息和準(zhǔn)確的信道統(tǒng)計信息以及恒模調(diào)制等限制條件。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種適用于多載波傳輸系統(tǒng)的噪聲功率估計方法，其能夠利用接收信號中的處于相同子載波位置的導(dǎo)頻子載波和/或數(shù)據(jù)子載波的接收功率來對噪聲功率進行估計，所述噪聲功率估計方法包括以下步驟對接收信號進行碼元和頻率同步以及傅利葉快速變換，從而輸出頻域信號；利用所述頻域信號中具有不同功率系數(shù)的相同子載波位置處的同一區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波的接收功率和/或不同區(qū)中的兩個導(dǎo)頻子載波的接收功率和/或不同區(qū)中的兩個數(shù)據(jù)子載波的接收功率，來估計子載波的噪聲功率；以及對所有子載波上的估計噪聲功率進行平均。在上述噪聲功率估計方法中，利用以下公式來估計子載波的噪聲功率<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>其中，k是表示子載波位置的正整數(shù)，Powe;u、尸o腳^分別表示第k子載波處的同一區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波的接收功率，或者第k子載波處的不同區(qū)中的兩個導(dǎo)頻子載波的接收功率，或者第k子載波處的不同區(qū)中的兩個數(shù)據(jù)子載波的接收功率，A、^分別表示同一區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波的功率系數(shù)，或者不同區(qū)中的兩個導(dǎo)頻子載波的功率系數(shù)，或者不同區(qū)中的兩個數(shù)據(jù)子載波的功率系數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種適用于多載波傳輸系統(tǒng)的噪聲功率估計裝置，其能夠利用接收信號中的處于相同子載波位置的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波的接收功率來對噪聲功率進行估計，所述噪聲功率估計裝置包括導(dǎo)頻子載波位置提取單元，其接收頻域信號，并提取導(dǎo)頻子載波的位置信息；噪聲功率估計單元，其根據(jù)所述導(dǎo)頻子載波位置提取單元提取出的位置信息，利用所述頻域信號中具有不同功率系數(shù)的相同子載波位置處的同一區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波的接收功率和/或具有不同功率系數(shù)的相同子載波位置處的不同區(qū)中的兩個導(dǎo)頻子載波的接收功率和/或具有不同功率系數(shù)的相同子載波位置處的不同區(qū)中的兩個數(shù)據(jù)子載波的接收功率，來估計子載波的噪聲功率，并對所有子載波上的噪聲功率進行平均；以及平均單元，其對所述噪聲功率估計單元估計出的各區(qū)域中的噪聲功率進行平均，由此獲得最終的功率估計值。在上述噪聲功率估計裝置中，所述噪聲功率估計單元利用以下公式來估計子載波的噪聲功率<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中，k是表示子載波位置的正整數(shù)，Pmv巧，pP。，^分別表示第k子載波處的同一區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波的接收功率，或者第k子載波處的不同區(qū)中的兩個導(dǎo)頻子載波的接收功率，或者第k子載波處的不同區(qū)中的兩個數(shù)據(jù)子載波的接收功率，A、^分別表示同一區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波的功率系數(shù)，或者不同區(qū)中的兩個導(dǎo)頻子載波的功率系數(shù)，或者不同區(qū)中的兩個數(shù)據(jù)子載波的功率系數(shù)。本發(fā)明所提供的上述噪聲功率估計方法和裝置，不需要任何關(guān)于信道的先驗信息，并且不要求調(diào)制必需為恒模調(diào)制等苛刻條件，而適用于任何調(diào)制方式，但是要求對星座圖的發(fā)射功率進行歸一化處理(通信系統(tǒng)一般都會滿足該條件)。優(yōu)選的是，所述噪聲功率估計方法和裝置僅僅利用導(dǎo)頻子載波和與之相對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波的接收功率來對噪聲功率進行估計，然后通過針對多個子載波和多個碼元進行統(tǒng)計平均，從而能夠準(zhǔn)確估計系統(tǒng)當(dāng)前的噪聲功率。圖1是示出噪聲功率估計裝置在MIMO-OFDM系統(tǒng)中的位置的示意圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的接收機中的噪聲功率估計裝置的示意圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的噪聲功率估計裝置中所包括的第一噪聲功率估計單元的示意圖，該第一噪聲功率估計單元利用前導(dǎo)區(qū)(Preamble)中的導(dǎo)頻子載波和與之相對應(yīng)的隨后一個OFDM碼元中的相同子載波位置處的數(shù)據(jù)子載波來進行噪聲功率估計；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的噪聲功率估計裝置中所包括的第二噪聲功率估計單元的示意圖，該第二噪聲功率估計單元利用FCH&DL—MAP&UL一MAP(幀頭控制消息、下行幀映射消息、上行幀映射消息)區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和與之相對應(yīng)的OFDM碼元中的相同子載波位置處的數(shù)據(jù)子載波來進行噪聲功率估計；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的噪聲功率估計裝置中所包括的第三噪聲功率估計單元的示意圖，該第三噪聲功率估計單元利用排列區(qū)(PermutationZone)中的導(dǎo)頻子載波和與之相對應(yīng)的OFDM碼元中的相同子載波位置處的數(shù)據(jù)子載波來進行噪聲功率估計；圖6是示出一根接收天線上的一個簇(cluster)內(nèi)的頻域接收信號的幀結(jié)構(gòu)的示意圖，其中包括前導(dǎo)區(qū)、FCH&DL一MAP&UL一MAP區(qū)、排列區(qū)以及導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)等；圖7是示出利用前導(dǎo)區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和與之相對應(yīng)的隨后一個OFDM碼元中的相同子載波位置處的數(shù)據(jù)子載波進行噪聲功率估計的分組示意圖；圖8是示出利用FCH&DL—MAP&UL—MAP區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和與之相對應(yīng)的OFDM碼元中的相同子載波位置處的數(shù)據(jù)子載波進行噪聲功率估計的分組示意圖；圖9是示出利用排列區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和與之相對應(yīng)的OFDM碼元中的相同子載波位置處的數(shù)據(jù)子載波進行噪聲功率估計的分組示意圖；圖10是示出在發(fā)射天線上生成發(fā)送端的OFDM碼元的過程的示意圖；以及圖11是示出一根發(fā)射天線上的一個簇(cluster)內(nèi)的頻域發(fā)射信號的幀結(jié)構(gòu)的示意圖，其中包括前導(dǎo)區(qū)、FCH&DL—MAP&UL—MAP區(qū)、排列區(qū)以及導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)等。具體實施方式下面參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的適用于OFDM系統(tǒng)的噪聲功率估計方法和裝置。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，所述噪聲功率估計方法和裝置同樣適用于MIMO-OFDM系統(tǒng)，更廣泛地說，適用于多載波傳輸系統(tǒng)。首先闡述本發(fā)明的基本發(fā)明原理。根據(jù)本發(fā)明，充分利用導(dǎo)頻子載波和與之相對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波的統(tǒng)計功率來對噪聲功率進行準(zhǔn)確估計，而不需要任何關(guān)于信道的先驗信息，并且不要求將調(diào)制限定為恒模調(diào)制，而適用于任何調(diào)制方式，但是需要對星座圖的發(fā)射功率進行歸一化處理。注意，本發(fā)明所使用的導(dǎo)頻碼元可以專門針對信道估計和系統(tǒng)同步而設(shè)計，而不必專門為噪聲估計而設(shè)計。假定導(dǎo)頻子載波上的接收信號的統(tǒng)計功率為A，而與之相對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波上的接收信號的統(tǒng)計功率為A(—般來講，要保持信道估計的準(zhǔn)確性和同步的準(zhǔn)確性，往往需要滿足S一A的條件)，并且假定在導(dǎo)頻子載波和與之相應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波上存在同樣的干擾源。定義fi，為連續(xù)兩個OFDM碼元內(nèi)的導(dǎo)頻子載波的集合，而Q2為與Qt具有相同子載波位置的數(shù)據(jù)子載波的集合。噪聲功率估計的基本步驟為(1)對接收到的兩個連續(xù)OFDM碼元中的導(dǎo)頻子載波上的接收信號(包括干擾和噪聲)功率進行時間上的統(tǒng)計平均。定義。,域內(nèi)的第^個子載波上的導(dǎo)頻子載波的統(tǒng)計平均接收功率為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>其中，A是第/t個子載波上的干擾功率，尸ov^^是信號功率，^是在第/t個子載波估計到的噪聲功率。(2)對接收到的兩個連續(xù)OFDM碼元中與導(dǎo)頻子載波相對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波上的接收信號(包括干擾和噪聲)功率進行時間上的統(tǒng)計平均。定義A域內(nèi)的第A個子載波上的數(shù)據(jù)子載波的統(tǒng)計平均接收功率為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(3)因此在第/t個子載波估計到的噪聲功率為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(4)對所有子載波上估計的噪聲功率進行統(tǒng)計平均，并進行多個OFDM碼元和多幀平均，得到最終的噪聲功率估計值。上面描述了利用導(dǎo)頻子載波和與之相對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波的統(tǒng)計功率來估計噪聲功率的方法。但本發(fā)明并不限于此，更一般地說，可以利用相同子載波位置處的同一區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波的接收功率和/或不同區(qū)中的兩個導(dǎo)頻子載波的接收功率和/或不同區(qū)中的兩個數(shù)據(jù)子載波的接收功率，來估計子載波的噪聲功率。因此，可以將上面的公式(3)修改為、l-其中，k是表示子載波位置的正整數(shù)，Po置^、Povm^分別表示第k子載波處的同一區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波的接收功率，或者第k子載波處的不同區(qū)中的兩個導(dǎo)頻子載波的接收功率，或者第k子載波處的不同區(qū)中的兩個數(shù)據(jù)子載波的接收功率，A、A分別表示同一區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波的統(tǒng)計功率，或者不同區(qū)中的兩個導(dǎo)頻子載波的統(tǒng)計功率，或者不同區(qū)中的兩個數(shù)據(jù)子載波的統(tǒng)計功率。下面，以2x2MIMO-OFDMWimax系統(tǒng)為例，對本發(fā)明的噪聲功率估計方法和裝置進行更詳細的說明。圖1示出了噪聲功率估計裝置在MIMO-OFDM系統(tǒng)中的位置。如圖1所示，首先在碼元與頻率同步單元100處對接收信號進行碼元與頻率同步。然后，將同步后的信號輸入到快速傅立葉變換(FFT)單元101中，在此進行FFT處理。經(jīng)FFT處理后的輸出信號用乂"]表示，n表示信號采樣序號。隨后該輸出信號被輸入到噪聲功率估計裝置103，在此對信號進行噪聲功率估計。下面參照圖2對噪聲功率估計裝置103的構(gòu)成及其操作進行詳細說明。如圖2所示，噪聲功率估計裝置103包括導(dǎo)頻子載波位置提取單元200、第一噪聲功率估計單元201、第二噪聲功率估計單元202、第三噪聲功率估計單元203以及統(tǒng)計平均單元204。FFT單元101輸出的頻域信號M"]首先被輸入到導(dǎo)頻子載波位置提取單元200，在此提取有關(guān)導(dǎo)頻子載波以及與之對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波的位置信息。然后，把提取到的位置信息和接收信號分別輸入給第一噪聲功率估計單元201、第二噪聲功率估計單元202及第三噪聲功率估計單元203，從而分別對接收信號幀的不同位置進行噪聲功率估計。最后，將三個噪聲功率估計單元估計出的噪聲功率輸入給統(tǒng)計平均單元204，在此進行統(tǒng)計平均，從而獲得最終的噪聲功率估計值^。下面，分別參照圖3、4、5對第一噪聲功率估計單元201、第二噪聲功率估計單元202及第三噪聲功率估計單元203的構(gòu)成及相應(yīng)的操作進行說明。第一噪聲估計單元201是通過前導(dǎo)區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和隨后一個OFDM碼元中與之相匹配的數(shù)據(jù)子載波來進行噪聲功率估計的。如圖3所示，第一噪聲功率估計單元201包括前導(dǎo)區(qū)子載波提取部300、子載波接收功率平均部301、子載波分組部302、噪聲功率估計部303。接收機接收到的信號通常包括導(dǎo)頻訓(xùn)練碼元(通常是專為信道估計或系統(tǒng)同步設(shè)計的導(dǎo)頻碼元，但是可以利用其進行噪聲功率估計)和數(shù)據(jù)碼元，并且為了保證信道估計或系統(tǒng)同步的準(zhǔn)確性，系統(tǒng)往往對該導(dǎo)頻碼元的功率進行了增強設(shè)計，以使導(dǎo)頻碼元的發(fā)送功率高于數(shù)據(jù)碼元的發(fā)送功率(例如在IEEE802.16e標(biāo)準(zhǔn)中，導(dǎo)頻子載波的功率為數(shù)據(jù)子載波的16/9倍)。當(dāng)接收機接收到前導(dǎo)碼元以及隨后的一個OFDM碼元后，通過前導(dǎo)區(qū)子載波提取部300來提取前導(dǎo)碼元中的導(dǎo)頻子載波和與之對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波。然后，在子載波接收功率平均部301處，對前導(dǎo)碼元中的導(dǎo)頻子載波和對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波的接收功率分別在時域上針對多個OFDM碼元和多幀進行統(tǒng)計平均。接下來，在子載波分組部302處，對前導(dǎo)碼元中的導(dǎo)頻和隨后與之對應(yīng)的相同子載波位置處的數(shù)據(jù)子載波進行分組處理。最后，在噪聲功率估計部303處，針對每一個分組中的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波按前面的公式(3)對噪聲功率進行估計，并對在所有子載波上估計的噪聲功率進行平均，而得到平均后的噪聲功率。第二噪聲功率估計單元202是通過數(shù)據(jù)幀中的FCH&DL—MAP&UL—MAP區(qū)的導(dǎo)頻碼元和與該導(dǎo)頻碼元相對應(yīng)的數(shù)據(jù)碼元來對噪聲功率進行估計的。如圖4所示，第二噪聲功率估計單元202包括FCH&DL—MAP&UL—MAP區(qū)子載波提取部400、子載波接收功率平均部401、子載波分組部402、噪聲功率估計部403。當(dāng)接收機接收到前導(dǎo)碼元以及隨后的一個OFDM碼元后，通過FCH&DL—MAP&UL—MAP區(qū)子載波提取部400，對FCH&DL—MAP&UL—MAP區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波進行提取。接下來，在子載波接收功率平均部401處，對FCH&DL—MAP&UL—MAP區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波的接收功率分別在時域上針對多個OFDM碼元和多幀進行統(tǒng)計平均。然后，在子載波分組部402處，對前導(dǎo)碼元中的導(dǎo)頻子載波和隨后與之對應(yīng)的相同子載波位置處的數(shù)據(jù)子載波進行分組處理。最后，在噪聲功率估計部403處，針對每一個分組中的的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波按前面的公式(3)對噪聲功率進行估計，并對所有子載波估計的噪聲功率進行平均而得到平均后的噪聲功率。第三噪聲估計單元203是通過數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)排列區(qū)中的導(dǎo)頻碼元和與導(dǎo)頻碼元相對應(yīng)的數(shù)據(jù)碼元來對噪聲功率進行估計的。如圖5所示，第三噪聲功率估計單元203包括數(shù)據(jù)排列區(qū)子載波提取部500、子載波接收功率平均部501、子載波分組部502、噪聲功率估計部503。當(dāng)接收機接收到整個下行幀后，通過數(shù)據(jù)排列區(qū)子載波提取部500來提取數(shù)據(jù)排列區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和與之對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波。然后，在子載波接收功率平均部501處，對提取出的數(shù)據(jù)排列區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波的接收功率分別在時域上針對多個OFDM碼元和多幀進行統(tǒng)計平均。接著，在子載波分組部502處，對數(shù)據(jù)排列區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和隨后與之對應(yīng)的相同子載波位置處的數(shù)據(jù)子載波進行分組處理。最后，在噪聲功率估計部503處，針對每一個分組中的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波按前面的公式(3)對噪聲功率進行估計，并對在所有子載波上估計的噪聲功率進行平均，從而得到平均后的噪聲功率。圖6是在一根接收天線上的一個簇內(nèi)接收到的數(shù)據(jù)幀的經(jīng)FFT處理后的頻域數(shù)據(jù)模型的示意圖(其詳細幀結(jié)構(gòu)見Wimax標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.16e)。該接收信號可以分為A部分、B部分以及C部分，共三個部分。圖7是根據(jù)前導(dǎo)區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和隨后的一個0FDM碼元中與之相匹配的數(shù)據(jù)子載波來對噪聲功率進行估計時的分組示意圖，其對應(yīng)于第一噪聲功率估計單元201中的子載波分組部302的功能。圖8是根據(jù)FCH&DL—MAP&UL—MAP區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和與之相匹配的數(shù)據(jù)子載波來對噪聲功率進行估計時的分組示意圖，其對應(yīng)于第二噪聲功率估計單元202中的子載波分組部402的功能。圖9是根據(jù)數(shù)據(jù)排列區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和與之相匹配的數(shù)據(jù)子載波來對噪聲功率進行估計時的分組示意圖，其對應(yīng)于第三噪聲功率估計單元203中的子載波分組部502的功能。下面結(jié)合圖7、圖8、圖9中所示的分組處理，對噪聲功率估計部303、403以及503的運算處理進行更為詳細的描述。首先描述噪聲功率估計部303的運算處理。如圖7所示，當(dāng)對數(shù)據(jù)幀中的A部分的導(dǎo)頻子載波和與之對應(yīng)的B部分的數(shù)據(jù)子載波進行分組以后，在一個分組中接收到的導(dǎo)頻子載波上的信號和與之對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波上的信號可以分別表示為x=V2V^+",(4)少2=&.X+772(5)其中，2^為前導(dǎo)區(qū)中的導(dǎo)頻子載波上的調(diào)制碼元(具體參見Wimax標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.16e)，x為數(shù)據(jù)子載波上的調(diào)制碼元，h!、112分別表示導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波上的信道沖擊響應(yīng)，n!、ri2分別表示導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波上的噪聲。所以在導(dǎo)頻子載波位置和與之對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波位置上接收到的信號功率可以分別表示為￡[IWI2]=￡[WI2].8"2(6)￡[IWI2]=￡[INI2]'￡[WI2]+<2(7)其中，一為噪聲功率。通常來講，發(fā)送星座碼元的功率經(jīng)過歸一化處理，也就是說，滿足等式￡[||《]=1。信道沖擊響應(yīng)a和/^對應(yīng)于同一物理子載波，針對多個幀或者多個碼元進行平均后，滿足關(guān)系16五=五18.考2||卜考,^二-由此得到的噪聲功率估計值為-8-1、y然后對多個分組估計得到的噪聲功率估計值進行平均化處理。下面描述噪聲功率估計部403的運算處理。首先對數(shù)據(jù)幀中的b部分的導(dǎo)頻子載波和與其對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波的接收功率在時間上進行統(tǒng)計平均，然后進行分組處理，如圖8所示。導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波上的接收信號可以分別表示為_v=Vx+i(9)4}2=/^+"2(!0)其中^表示導(dǎo)頻子載波上調(diào)制的星座碼元(具體參見Wimax標(biāo)準(zhǔn)3IEEE802.16e)。因此接收到的導(dǎo)頻子載波和與其對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波上的信號功率可以分別表示為￡「IWl2MlNI2WH2]+s2(u)其中—為噪聲功率。通常來講，發(fā)送星座碼元的功率經(jīng)過歸一化處理，也就是說，滿足等式￡[|卜『]=1。導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波的信道沖擊響應(yīng)&和/^在時間上的統(tǒng)計平均功率滿足s「I^Xhl121。因此，噪聲功率的估計值可以表示為j2f」(13)i一1然后對多個分組估計得到的噪聲功率估計值進行平均化處理。下面描述噪聲功率估計部503的運算處理。首先數(shù)據(jù)幀中的c部分的導(dǎo)頻子載波和與其對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波的接收功率在時間上進行統(tǒng)計平均，然后進行分組處理，如圖9所示。導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波上的接收信號可以分別表示為4乂-^'j+"！(14)4<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>其中l(wèi)表示導(dǎo)頻子載波上調(diào)制的星座碼元(具體參見Wimax標(biāo)準(zhǔn)IEEES02.16e)。因此，接收到的導(dǎo)頻子載波和與其對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波上信號功率可以表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>通常來講，發(fā)送星座碼元的功率經(jīng)過了歸一化處理，也就是說，滿足等式￡[||^]=1。導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波的信道沖擊響應(yīng)i&、/^和&對應(yīng)于同一子載波索引，但是來自不同的發(fā)送天線，在時間上的統(tǒng)計平均功率滿足￡[|A『]=￡[||、『]=,￡[^『]=￡[1/^:」部分的接收信號為來自不同發(fā)射天線的信號的疊加關(guān)系式￡[||A42|2]，這是因為C因此可以得到以下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>其中—為噪聲功率。所以噪聲功率的估計值為:2.(￡闊+￡闊+(五關(guān)"闊然后對多個分組估計得到的噪聲功率估計值進行平均化處理。如上所述，當(dāng)?shù)谝辉肼暪β使烙媶卧?01、第二噪聲功率估計單元202和第三噪聲功率估計單元203分別完成了噪聲功率估計后，在統(tǒng)計平均單元204處，對三個噪聲功率估計單元得到的噪聲功率進行加權(quán)平均，從而得到最終的噪聲功率估計值。圖IO示出了在發(fā)送天線上生成OFDM碼元的過程。在插入訓(xùn)練碼元(包括前導(dǎo)碼元和導(dǎo)頻)600后，對信號進行N點離散傅立葉逆變換(IFFT)601，然后對時域信號進行并串變換(P/S)602，接著對信號添加循環(huán)前綴(CP)603，最后將信號從天線發(fā)射出去。圖11示出了一個簇內(nèi)詳細的頻域幀結(jié)構(gòu)600，其中包括前導(dǎo)區(qū)、FCH&DL—MAP&UL一MAP區(qū)、排列區(qū)以及導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)等。如上所述，對本發(fā)明的噪聲功率估計方法和裝置進行了描述。本發(fā)明的噪聲功率估計方法和裝置的優(yōu)點在于，實現(xiàn)簡單，噪聲功率估計準(zhǔn)確，并且無需信道估計信息和準(zhǔn)確的信道統(tǒng)計信息，也不要求恒模調(diào)制等限制條件，而僅通過接收信號中的處于相同子載波位置的導(dǎo)頻子載波和/或數(shù)據(jù)子載波的接收功率就可以對噪聲功率進行準(zhǔn)確的估計，而且已成功地應(yīng)用于Wimax系統(tǒng)中。需要說明的是，本發(fā)明的范圍還包括用于執(zhí)行上述噪聲功率估計方法的計算機程序以及記錄有該程序的計算機可讀記錄介質(zhì)。作為記錄介質(zhì)，這里可以使用計算機可讀的軟盤、硬盤、半導(dǎo)體存儲器、CD-ROM、DVD、磁光盤(MO)以及其它介質(zhì)。盡管以上僅選擇了優(yōu)選實施例來例示本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)這里公開的內(nèi)容，很容易在不脫離由所附權(quán)利要求限定的發(fā)明范圍的情況下進行各種變化和修改。上述實施例的說明僅是例示性的，而不構(gòu)成對由所附權(quán)利要求及其等同物所限定的發(fā)明的限制。權(quán)利要求1、一種適用于多載波傳輸系統(tǒng)的噪聲功率估計方法，其能夠利用接收信號中的處于相同子載波位置的導(dǎo)頻子載波和/或數(shù)據(jù)子載波的接收功率來對噪聲功率進行估計，所述噪聲功率估計方法包括以下步驟對接收信號進行碼元和頻率同步以及傅利葉快速變換，從而輸出頻域信號；利用所述頻域信號中具有不同功率系數(shù)的相同子載波位置處的同一區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波的接收功率和/或不同區(qū)中的兩個導(dǎo)頻子載波的接收功率和/或不同區(qū)中的兩個數(shù)據(jù)子載波的接收功率，來估計子載波的噪聲功率；以及對在所有子載波上估計出的噪聲功率進行平均。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲功率估計方法，其中，所述噪聲功率估計方法利用以下公式來估計子載波的噪聲功率<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中，k是表示子載波位置的正整數(shù)，戶，e^、Po柳^分別表示第k子載波處的同一區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波的接收功率，或者第k子載波處的不同區(qū)中的兩個導(dǎo)頻子載波的接收功率，或者第k子載波處的不同區(qū)中的兩個數(shù)據(jù)子載波的接收功率，A、A分別表示同一區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波的功率系數(shù)，或者不同區(qū)中的兩個導(dǎo)頻子載波的功率系數(shù)，或者不同區(qū)中的兩個數(shù)據(jù)子載波的功率系數(shù)。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲功率估計方法，其中，還針對多個碼元和多個幀對子載波上的平均噪聲功率進行了平均。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的噪聲功率估計方法，其中，所述噪聲功率估計方法對前導(dǎo)區(qū)、FCH&DLJMAP&UL一MAP區(qū)以及數(shù)據(jù)排列區(qū)中的任何一個、任何兩個或者全部三個中的噪聲功率進行了估計，然后對所估計出的噪聲功率進行平均。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的噪聲功率估計方法，其中，對前導(dǎo)區(qū)、FCH&DL—MAP&UL一MAP區(qū)以及數(shù)據(jù)排列區(qū)中的任何一個中的噪聲功率進行估計的步驟包括以下步驟從所述區(qū)中提取導(dǎo)頻子載波以及與該導(dǎo)頻子載波對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波；針對多個碼元和多幀對所述導(dǎo)頻子載波以及與該導(dǎo)頻子載波對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波的接收功率進行平均；對所述導(dǎo)頻子載波以及與該導(dǎo)頻子載波對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波進行分組；以及針對每組導(dǎo)頻子載波和對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波，利用它們的平均接收功率來估計噪聲功率，并對所有組的噪聲功率進行平均。6、根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任何一項所述的噪聲功率估計方法，其中，所述導(dǎo)頻子載波可以針對信道估計和系統(tǒng)同步而設(shè)計，或者專門針對噪聲功率估計而設(shè)計。7、根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任何一項所述的噪聲功率估計方法，該噪聲功率估計方法適用于OFDM和MIMO-OFDM系統(tǒng)。8、一種適用于多載波傳輸系統(tǒng)的噪聲功率估計裝置，其能夠利用接收信號中的處于相同子載波位置的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波的接收功率來對噪聲功率進行估計，所述噪聲功率估計裝置包括導(dǎo)頻子載波位置提取單元，其接收頻域信號，并提取導(dǎo)頻子載波的位置信息；噪聲功率估計單元，其根據(jù)所述導(dǎo)頻子載波位置提取單元提取出的位置信息，利用所述頻域信號中具有不同功率系數(shù)的相同子載波位置處的同一區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波的接收功率和/或具有不同功率系數(shù)的相同子載波位置處的不同區(qū)中的兩個導(dǎo)頻子載波的接收功率和/或具有不同功率系數(shù)的相同子載波位置處的不同區(qū)中的兩個數(shù)據(jù)子載波的接收功率，來估計子載波的噪聲功率，并對所有子載波上的噪聲功率進行平均；以及平均單元，其對所述噪聲功率估計單元估計出的各區(qū)域中的噪聲功率進行平均，由此獲得最終的功率估計值。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的噪聲功率估計裝置，其中，所述噪聲功率估計單元利用以下公式來估計子載波的噪聲功率<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中，k是表示子載波位置的正整數(shù)，尸。，&、/^附&分別表示第k子載波處的同一區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波的接收功率，或者第k子載波處的不同區(qū)中的兩個導(dǎo)頻子載波的接收功率，或者第k子載波處的不同區(qū)中的兩個數(shù)據(jù)子載波的接收功率，A、^分別表示同一區(qū)中的導(dǎo)頻子載波和數(shù)據(jù)子載波的功率系數(shù)，或者不同區(qū)中的兩個導(dǎo)頻子載波的功率系數(shù)，或者不同區(qū)中的兩個數(shù)據(jù)子載波的功率系數(shù)。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的噪聲功率估計裝置，其中，所述噪聲功率估計單元包括以下中的任何一個、任何兩個或者全部三個第一噪聲功率估計單元，其根據(jù)所述導(dǎo)頻子載波位置提取單元提取出的位置信息，從接收到的頻域信號中提取出前導(dǎo)區(qū)中的導(dǎo)頻子載波以及與該導(dǎo)頻子載波對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波，由此對前導(dǎo)區(qū)中的噪聲功率進行估計；第二噪聲功率估計單元，其根據(jù)所述導(dǎo)頻子載波位置提取單元提取出的位置信息，從接收到的頻域信號中提取出FCH&DL—MAP&UL—MAP區(qū)中的導(dǎo)頻子載波以及與該導(dǎo)頻子載波對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波，由此對FCH&DL—MAP&UL—MAP區(qū)中的噪聲功率進行估計；第三噪聲功率估計單元，其根據(jù)所述導(dǎo)頻子載波位置提取單元提取出的位置信息，從接收到的頻域信號中提取出數(shù)據(jù)排列區(qū)中的導(dǎo)頻子載波以及與該導(dǎo)頻子載波對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波，由此對數(shù)據(jù)排列區(qū)中的噪聲功率進行估計。11、根據(jù)權(quán)利要求io所述的噪聲功率估計裝置，其中，所述第一噪聲功率估計單元包括前導(dǎo)區(qū)子載波提取部，其提取前導(dǎo)區(qū)中的導(dǎo)頻子載波以及與該導(dǎo)頻子載波對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波；子載波接收功率平均部，針對多個碼元和多幀對所述前導(dǎo)區(qū)中的導(dǎo)頻子載波以及與該導(dǎo)頻子載波對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波的接收功率進行平均；子載波分組部，其對所述前導(dǎo)區(qū)中的導(dǎo)頻子載波以及與該導(dǎo)頻子載波對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波進行分組；以及噪聲功率估計部，其針對每一組導(dǎo)頻子載波以及與該導(dǎo)頻子載波對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波，利用它們的平均接收功率，來估計噪聲功率，并對所有組的噪聲功率進行平均。12、根據(jù)權(quán)利要求10所述的噪聲功率估計裝置，其中，所述第二噪聲功率估計單元包括FCH&DL—MAP&UL_MAP區(qū)子載波提取部，其提取FCH&DL一MAP&UL一MAP區(qū)中的導(dǎo)頻子載波以及與該導(dǎo)頻子載波對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波；子載波接收功率平均部，其針對多個碼元和多幀對所述FCH&DL—MAP&UL一MAP區(qū)中的導(dǎo)頻子載波以及與該導(dǎo)頻子載波對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波的接收功率進行平均；子載波分組部，其對所述FCH&DL一MAP&UL一MAP區(qū)中的導(dǎo)頻子載波以及與該導(dǎo)頻子載波對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波進行分組；以及噪聲功率估計部，其針對每一組導(dǎo)頻子載波以及與該導(dǎo)頻子載波對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波，利用它們的平均接收功率，來估計噪聲功率，并對所有組的噪聲功率進行平均。13、根據(jù)權(quán)利要求10所述的噪聲功率估計裝置，其中，所述第三噪聲功率估計單元包括-數(shù)據(jù)排列區(qū)子載波提取部，其提取數(shù)據(jù)排列區(qū)中的導(dǎo)頻子載波以及與該導(dǎo)頻子載波對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波；子載波接收功率平均部，其針對多個碼元和多幀對所述數(shù)據(jù)排列區(qū)中的導(dǎo)頻子載波以及與該導(dǎo)頻子載波對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波的接收功率進行平均；子載波分組部，其對所述數(shù)據(jù)排列區(qū)中的導(dǎo)頻子載波以及與該導(dǎo)頻子載波對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波進行分組；以及噪聲功率估計部，其針對每一組導(dǎo)頻子載波以及與該導(dǎo)頻子載波對應(yīng)的數(shù)據(jù)子載波，利用它們的平均接收功率，來估計噪聲功率，并對所有組的噪聲功率進行平均。14、根據(jù)權(quán)利要求8-13中的任何一項所述的噪聲功率估計裝置，其中，所述導(dǎo)頻子載波可以針對信道估計和系統(tǒng)同步而設(shè)計，或者專門針對噪聲功率估計而設(shè)計。15、根據(jù)權(quán)利要求8-13中的任何一項所述的噪聲功率估計裝置，該噪聲功率估計裝置適用于OFDM和MIMO-OFDM系統(tǒng)。全文摘要本發(fā)明涉及適用于多載波傳輸系統(tǒng)的噪聲功率估計方法和裝置。該方法和裝置利用接收信號中的導(dǎo)頻碼元和與其處于相同物理子載波上的數(shù)據(jù)碼元的統(tǒng)計功率來對噪聲功率進行估計。通過對多個數(shù)據(jù)幀進行統(tǒng)計平均，該方法和裝置能夠準(zhǔn)確估計噪聲功率。文檔編號H04L27/26GK101309240SQ20071010748公開日2008年11月19日申請日期2007年5月15日優(yōu)先權(quán)日2007年5月15日發(fā)明者凱徐申請人:富士通株式會社