專(zhuān)利名稱(chēng)：Qam接收器中的決策閾值的設(shè)定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)無(wú)線通信中使用的調(diào)制信號(hào)的檢測(cè)。更具體地，本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)中的多級(jí)正交幅值調(diào)制(“M-QAM”)檢測(cè)。
背景技術(shù)：
在數(shù)字通信系統(tǒng)中，在不同節(jié)點(diǎn)(例如，基站、移動(dòng)電話)之間傳送表示信息的數(shù)字碼元，以交換信息。
通常使用被稱(chēng)為開(kāi)放系統(tǒng)互連(“OSI”)模型的分層模型來(lái)描述通信系統(tǒng)。該模型中的最低層(其中傳送由多個(gè)比特構(gòu)成的信息流)通常被稱(chēng)為物理層，并且通常在不同的物理信道上傳送信息。物理信道根據(jù)該結(jié)構(gòu)，以預(yù)定的質(zhì)量提供服務(wù)。在簡(jiǎn)化的描述中，物理信道包括以預(yù)定格式形成多個(gè)比特、編碼、交錯(cuò)、載波的調(diào)制、通過(guò)介質(zhì)的傳輸、下轉(zhuǎn)換、解調(diào)、解交錯(cuò)以及前向糾錯(cuò)。此外，對(duì)于正常操作需要許多其它功能，例如時(shí)間和頻率的同步以及信道估計(jì)。通常在物理信道上的信息碼元之間傳送導(dǎo)頻碼元。隨后在接收器中使用這些導(dǎo)頻碼元，以實(shí)現(xiàn)同步和信道估計(jì)。信道估計(jì)描述了所傳送的碼元如何受到信道(包括調(diào)制器、TX前端、介質(zhì)、RX前端以及解調(diào)器)的影響，并被用于在接收器中重構(gòu)該信號(hào)。另外，信道估計(jì)有助于確定無(wú)線信道的響應(yīng)，使得可以在接收機(jī)處對(duì)無(wú)線信道的響應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。
物理信道可以有專(zhuān)用信道、共享信道以及廣播信道三種類(lèi)型。廣播信道承載提供給所有或一組用戶的信息，而共享信道是可以由多個(gè)用戶使用的數(shù)據(jù)信道。專(zhuān)用物理信道一次僅由一個(gè)用戶使用。
介質(zhì)承載不同節(jié)點(diǎn)的天線之間的電磁或光信號(hào)。在無(wú)線通信系統(tǒng)中，介質(zhì)由“自由空間”構(gòu)成，并且信號(hào)為在該介質(zhì)中傳播的電磁波。
基站通常使用多個(gè)物理信道進(jìn)行傳輸。在時(shí)分多址(“TDMA”)系統(tǒng)中，使用時(shí)間(如果使用多載波，則使用頻率)來(lái)分離來(lái)自相同基站的多個(gè)物理信道。在頻分多址(“FDMA”)系統(tǒng)中，僅使用頻率來(lái)分離不同的物理信道。在碼分多址(“CDMA”)系統(tǒng)中，使用碼(如果使用多載波，則使用頻率)來(lái)分離不同的用戶。
在接收器處，對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行處理，以獲得數(shù)字抽樣的序列或流，在此稱(chēng)為“所接收的樣本”或“所接收的樣本流”，并且這些樣本可以表示為復(fù)數(shù)。例如，可以對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行濾波、放大，以及使用同相和正交本機(jī)振蕩器將其下變頻混合為基帶，并且在模數(shù)(“A/D”)轉(zhuǎn)換和同步處理以后，可以獲得所接收的復(fù)樣本的流。復(fù)樣本流中的每一個(gè)樣本r(n)都可以表示為實(shí)分量和虛分量之和，即，r(n)＝I(n)+jQ(n)，其中I(n)表示樣本的同相分量，Q(n)表示樣本的正交分量，而n表示樣本時(shí)間指數(shù)。
較新的第三代(“3G”)移動(dòng)通信系統(tǒng)主要采用寬帶碼分多址(“WCDMA”)技術(shù)。最近已在第三代伙伴工程(“3GPP”)標(biāo)準(zhǔn)化組織中對(duì)被稱(chēng)為高速下行鏈路分組接入(“HSDPA”)的WCDMA標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。HSDPA將諸如高階調(diào)制和增量冗余的已知技術(shù)引入到3GPP通用移動(dòng)電信系統(tǒng)(“UMTS”)標(biāo)準(zhǔn)中。在HSDPA中引入的高階調(diào)制為M-QAM，更具體地為16態(tài)正交幅值調(diào)制(“16-QAM”)，其有效地使得現(xiàn)有系統(tǒng)所使用的每個(gè)無(wú)線信道能夠傳送的比特?cái)?shù)量加倍。
一般而言，通過(guò)將兩個(gè)四級(jí)脈沖幅值調(diào)制(“PAM”)信號(hào)調(diào)制到兩個(gè)相應(yīng)的正交載波(I和Q)上，以提供42＝16種可能的碼元表示，來(lái)實(shí)現(xiàn)16-QAM。因此，16-QAM碼元包括基于相應(yīng)的I或Q正交載波的相位信息以及幅值信息。相比而言，正交相移鍵控(“QPSK”)檢測(cè)僅包括相位信息。
WCDMA系統(tǒng)中的接收器還依靠基準(zhǔn)信號(hào)(例如，時(shí)間復(fù)用的導(dǎo)頻碼元或編碼復(fù)用的導(dǎo)頻信道)來(lái)計(jì)算無(wú)線信道的響應(yīng)的估計(jì)值(estimate)。通常，為此每個(gè)時(shí)隙都估計(jì)一次公共導(dǎo)頻信道(“CPICH”)的信道增益和相位。該CPICH是僅包括相關(guān)相位信息的QPSK調(diào)制信道，因此僅提供相位基準(zhǔn)。在高速物理下行鏈路共享信道(“HS-PDSCH”)上傳送的16-QAM數(shù)據(jù)需要對(duì)相位和幅值信息進(jìn)行處理，以恢復(fù)該數(shù)據(jù)中的信息。因此，為了除相位基準(zhǔn)之外，還建立用于信道估計(jì)和碼元檢測(cè)的振幅基準(zhǔn)，必須確定對(duì)于接收器未知的CPICH和HS-PDSCH之間的增益偏移。
在不估計(jì)增益偏移的情況下，不能建立對(duì)應(yīng)16-QAM群集(constellation)的決策界限以進(jìn)行正確的檢測(cè)。圖1中示出了平均功率為ES＝2的歸一化16-QAM群集的示例。該群集包括16個(gè)等概率的群集點(diǎn)100-115以及決策邊界的網(wǎng)格120-125。由于無(wú)線信道隨時(shí)間而改變?cè)夹盘?hào)的增益和相位，所以必須持續(xù)更新決策邊界120-125，這需要存儲(chǔ)信息，直到可以估計(jì)決策邊界120-125為止。因此，當(dāng)對(duì)CPICH/HS-PDSCH增益差異進(jìn)行估計(jì)的速度增大時(shí)，接收器中的存儲(chǔ)器需求減小。因此，優(yōu)選地，盡可能快地估計(jì)該增益差異，以節(jié)省開(kāi)銷(xiāo)。因此，增益差異估計(jì)器應(yīng)該能夠快速地(優(yōu)選地在大約半個(gè)時(shí)隙內(nèi))估計(jì)該增益差異。
已經(jīng)公開(kāi)了一些方法，用于估計(jì)M-QAM中的決策邊界。例如，在“AMethod for Blind Determination of Pilot to Data Power Ratio forQAM Signals”，TSG-RAN Working Group 1#21，August 27-31，2001中，決策邊界的估計(jì)基于導(dǎo)頻信道的功率和數(shù)據(jù)信道的功率之間的比值的估計(jì)。這種方法的缺點(diǎn)包括下述的事實(shí)需要濾波和兩個(gè)估計(jì)值之間的除法運(yùn)算。因此，該方法非常復(fù)雜，并導(dǎo)致產(chǎn)生帶有噪聲的決策邊界估計(jì)值。
其它的估計(jì)方法要求決策邊界的估計(jì)基于信號(hào)功率估計(jì)(然后對(duì)估計(jì)值進(jìn)行非線性變換)。該方法的缺點(diǎn)也包括由于該非線性變換而導(dǎo)致的復(fù)雜性和帶有噪聲的估計(jì)值。
以上方法的問(wèn)題在于需要復(fù)雜的計(jì)算，這導(dǎo)致了較慢的估計(jì)速度(該較慢的估計(jì)速度導(dǎo)致存儲(chǔ)器方面的開(kāi)銷(xiāo)增大)以及帶有噪聲的決策邊界估計(jì)值。因此，在通信系統(tǒng)中，存在對(duì)于更快、更簡(jiǎn)單以及產(chǎn)生更少噪聲的M-QAM檢測(cè)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語(yǔ)“包括(comprises)”和“包括(comprising)”在用于本說(shuō)明書(shū)以及權(quán)利要求書(shū)中時(shí)，用于說(shuō)明所述特征、步驟或組成部分的存在；但是這些術(shù)語(yǔ)的使用并不排除存在或附加有一個(gè)或更多個(gè)其它特征、步驟、組成部分或它們的組。
描述了一種用于對(duì)所接收的信號(hào)(例如，CDMA系統(tǒng)中的，或者更具體地，能夠執(zhí)行HSDPA的WCDMA系統(tǒng)中的16-QAM信號(hào))進(jìn)行快速并且簡(jiǎn)單的M-QAM檢測(cè)的系統(tǒng)和方法。根據(jù)一個(gè)方面，一種用于估計(jì)所接收信號(hào)的M-QAM碼元群集決策邊界的方法包括對(duì)多個(gè)碼元確定所接收信號(hào)的同相和正交相分量的幅值信息。對(duì)多個(gè)碼元確定同相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值。對(duì)多個(gè)碼元確定正交相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值。根據(jù)同相和正交相分量的所確定的平均絕對(duì)值來(lái)確定基準(zhǔn)坐標(biāo)，以產(chǎn)生決策邊界估計(jì)值。
根據(jù)另一方面，一種用于估計(jì)所接收信號(hào)的M-QAM碼元群集決策邊界的系統(tǒng)包括用于對(duì)多個(gè)碼元確定所接收信號(hào)的同相和正交相分量的幅值信息的邏輯。包括附加邏輯，用于對(duì)多個(gè)碼元確定同相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值，對(duì)多個(gè)碼元確定正交相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值，以及根據(jù)同相和正交相分量的所確定的平均絕對(duì)值來(lái)確定基準(zhǔn)坐標(biāo)，以產(chǎn)生決策邊界估計(jì)值。
根據(jù)另一方面，一種用于估計(jì)所接收信號(hào)的M-QAM碼元群集決策邊界的方法包括對(duì)多個(gè)碼元確定所接收信號(hào)的同相和正交相分量的幅值信息。對(duì)多個(gè)碼元同時(shí)確定同相分量和正交相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值。根據(jù)同相和正交相分量的所確定的平均絕對(duì)值來(lái)確定基準(zhǔn)坐標(biāo)，以產(chǎn)生決策邊界估計(jì)值。
根據(jù)另一方面，一種用于估計(jì)所接收信號(hào)的M-QAM碼元群集決策邊界的系統(tǒng)包括用于對(duì)多個(gè)碼元確定所接收信號(hào)的同相和正交相分量的幅值信息的邏輯。包括附加邏輯，用于對(duì)多個(gè)碼元確定同相和正交相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值，并根據(jù)同相和正交相位分量的所確定的平均絕對(duì)值來(lái)確定基準(zhǔn)坐標(biāo)，以產(chǎn)生決策邊界估計(jì)值。
根據(jù)另一方面，一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包含用于估計(jì)M-QAM碼元群集決策邊界的計(jì)算機(jī)程序。該計(jì)算機(jī)程序包括多個(gè)指令，用于對(duì)多個(gè)碼元確定所接收信號(hào)的同相和正交相分量的幅值信息，對(duì)多個(gè)碼元確定同相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值，對(duì)多個(gè)碼元確定正交相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值，以及根據(jù)同相和正交相分量的所確定的平均絕對(duì)值來(lái)確定基準(zhǔn)坐標(biāo)，以產(chǎn)生決策邊界估計(jì)值。
根據(jù)另一方面，一種用戶設(shè)備，用于在由該用戶設(shè)備接收到信號(hào)時(shí)估計(jì)M-QAM碼元群集決策邊界，該用戶設(shè)備包括用于對(duì)多個(gè)碼元確定所接收信號(hào)的同相和正交相分量的幅值信息的邏輯。包括附加邏輯，用于對(duì)多個(gè)碼元確定同相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值，對(duì)多個(gè)碼元確定正交相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值，以及根據(jù)同相和正交相分量的所確定的平均絕對(duì)值來(lái)確定基準(zhǔn)坐標(biāo)，以產(chǎn)生決策邊界估計(jì)值。
根據(jù)另一方面，可選地，可以對(duì)決策邊界估計(jì)值進(jìn)行偏差補(bǔ)償。估計(jì)所接收信號(hào)的信擾比(“SIR”)，并將其用于確定適當(dāng)?shù)钠钛a(bǔ)償，以產(chǎn)生經(jīng)偏差校正的決策邊界估計(jì)值。例如，可以從多個(gè)預(yù)定值的表中選擇偏差補(bǔ)償值，其中，所選擇的偏差補(bǔ)償值與包括所確定的SIR的SIR范圍相對(duì)應(yīng)。所選擇的偏差補(bǔ)償值被應(yīng)用于該決策邊界估計(jì)值。


對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，通過(guò)結(jié)合附圖閱讀優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將變得明了，在附圖中，使用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示相同的單元，其中圖1表示歸一化16-QAM群集的示例；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，針對(duì)SIR的決策邊界估計(jì)的曲線圖；圖3是表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的邊界估計(jì)系統(tǒng)的方框圖；圖4是表示根據(jù)本發(fā)明另一方面的具有偏差補(bǔ)償?shù)倪吔绻烙?jì)系統(tǒng)的方框圖；圖5是表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的邊界估計(jì)方法的流程圖；以及圖6是表示根據(jù)本發(fā)明另一方面的具有偏差補(bǔ)償?shù)倪吔绻烙?jì)方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將根據(jù)可以由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多個(gè)單元執(zhí)行的多個(gè)序列的動(dòng)作，結(jié)合示例性實(shí)施例來(lái)說(shuō)明各個(gè)方面。例如，可以認(rèn)識(shí)到，在各個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)專(zhuān)門(mén)的電路或線路(例如，互連以執(zhí)行專(zhuān)門(mén)功能的離散邏輯門(mén))、通過(guò)由一個(gè)或更多個(gè)處理器執(zhí)行的程序指令，或者通過(guò)兩者的組合來(lái)執(zhí)行該各個(gè)動(dòng)作。因此，可以通過(guò)多種不同的形式來(lái)實(shí)施該各個(gè)方面，并且所有這些形式都被認(rèn)為處于所描述內(nèi)容的范圍內(nèi)。對(duì)于該各個(gè)方面中的每一個(gè)，任何這種形式的實(shí)施例在此都可以指“被構(gòu)造用來(lái)執(zhí)行所述動(dòng)作的邏輯”，或者另選地，是指“執(zhí)行或者能夠執(zhí)行所述動(dòng)作的邏輯”。
可以在由指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用的或者與指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置相結(jié)合的任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中實(shí)施該多個(gè)序列的動(dòng)作，該指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置例如為基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)、包含處理器的系統(tǒng)，或者可以從介質(zhì)獲取指令并執(zhí)行這些指令的其他系統(tǒng)。
如在此所使用的，“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”可以是能夠包含、存儲(chǔ)、傳達(dá)、傳播、或傳送程序，以由指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用的或與指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置相結(jié)合的任何裝置。該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)例如可以是但不限于電子、磁、光、電磁、紅外或半導(dǎo)體系統(tǒng)、設(shè)備、裝置或者傳播介質(zhì)。該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的更具體的示例(非窮盡列舉)可以包括具有一根或更多根導(dǎo)線的電連接、便攜式計(jì)算機(jī)磁盤(pán)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM或閃存)、光纖，以及便攜式光盤(pán)只讀存儲(chǔ)器(CDROM)。
為了對(duì)M-QAM信號(hào)(例如16-QAM調(diào)制信號(hào))進(jìn)行檢測(cè)，必須估計(jì)決策邊界。如在以前的方法中那樣，首先估計(jì)能量然后估計(jì)決策邊界會(huì)增加不必要的復(fù)雜性，因此降低了估計(jì)速度。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，估計(jì)了每信道延遲的相移，這提供了執(zhí)行決策邊界的良好估計(jì)的足夠信息。
可以根據(jù)導(dǎo)頻信道(例如根據(jù)WCDMA系統(tǒng)中的CPICH)來(lái)確定每信道延遲的相移。在數(shù)學(xué)上，可以將在RAKE接收器處接收并解擴(kuò)的由dki表示的信道延遲i的第k數(shù)據(jù)碼元建模為dki=αhiuk+ei,i=1,...,Nf]]>表達(dá)式(1)
其中hi為指(finger)i的復(fù)值信道抽頭(channel tap)；uk為第k M-QAM碼元；ei為噪聲；Nf為RAKE接收器中所識(shí)別的信道延遲的數(shù)量；以及α為比例因子。
比例因子α與對(duì)于整個(gè)16-QAM群集進(jìn)行了平均的數(shù)據(jù)碼元(例如，HS-PDSCH數(shù)據(jù)碼元)的均方根(RMS)值成比例。這使得實(shí)際數(shù)據(jù)碼元的平均功率被歸一化為1，即，ε|u|2＝1，根據(jù)導(dǎo)頻信道獲得的信道估計(jì)值為h^i≈βhi,]]>其中β是與導(dǎo)頻碼元的RMS值成比例的比例因子。實(shí)際上，當(dāng)應(yīng)用于支持HSDPA的系統(tǒng)時(shí)，對(duì)于16-QAM群集對(duì)α進(jìn)行平均，而對(duì)于QPSK群集對(duì)β進(jìn)行平均。
然后，可以將來(lái)自RAKE組合器的在時(shí)刻k的組合接收值dk表示為dk=H^HRe-1Dk]]>表達(dá)式(2)其中 為估計(jì)信道抽頭權(quán)重 Re為噪聲和干涉的估計(jì)協(xié)方差函數(shù)，并且Dk=[dk1,...,dkN]T.]]>如本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的，表達(dá)式(2)包括經(jīng)典的最大比例組合(例如，Re=diag(σ12,...,σN2)]]>)以及附加的高級(jí)組合器結(jié)構(gòu)(例如，G-RAKE)兩者的表達(dá)式。此外，假設(shè)信道估計(jì)值是精確的，即H^H≈β[hi*,...,hN*],]]>則可以將表達(dá)式(2)表示為dk={αβHHRe-1H}uk+βHHRe-1e]]>表達(dá)式(3)由于αβHHRe-1H為二次形式，因此為實(shí)值，所以該決策變量為被M-QAM碼元(除了噪聲項(xiàng)以外)乘過(guò)的比例因子(αβHHRe-1H)。在假設(shè)16-QAM碼元為等概率的情況下，可以通過(guò)確定基準(zhǔn)點(diǎn) 將決策邊界的網(wǎng)格估計(jì)為D^=12N(Σk=1N|Redk|+Σk=1N|Imdk|)]]>表達(dá)式(4a)
其中，N為所接收的解擴(kuò)16-QAM碼元的數(shù)量。
因此，根據(jù)表達(dá)式(4a)，可以將決策邊界的估計(jì)值表示為根據(jù)下述的單個(gè)值確定的群集中的基準(zhǔn)點(diǎn)，該單個(gè)值與N個(gè)碼元的同相(實(shí))分量幅值Redk以及正交相(虛)分量幅值Imdk的絕對(duì)值的總和的平均值相對(duì)應(yīng)。由于該基準(zhǔn)點(diǎn)的I坐標(biāo)和Q坐標(biāo)相同，所以可以使用該單個(gè)基準(zhǔn)值來(lái)確定該群集中的基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)，其中如圖1所示，該群集是對(duì)稱(chēng)的。該基準(zhǔn)點(diǎn)表示該群集的坐標(biāo)點(diǎn)的估計(jì)值，根據(jù)該基準(zhǔn)點(diǎn)可以容易地計(jì)算決策邊界。這通過(guò)利用內(nèi)在的對(duì)稱(chēng)性而簡(jiǎn)化了計(jì)算。當(dāng)所發(fā)送碼元的I分量的增益基本上等于所發(fā)送碼元的Q分量的增益時(shí)，該群集是對(duì)稱(chēng)的。可以在考慮偏移的情況下容易地計(jì)算決策邊界。
然而，在這種情況下，當(dāng)該信號(hào)群集不對(duì)稱(chēng)(即，在碼元的I分量和Q分量之間存在增益偏移)時(shí)，分別對(duì)I和Q信道中的每一個(gè)的幅值信息進(jìn)行校正和平均。如下所示，確定基準(zhǔn)點(diǎn)的獨(dú)立的I和Q坐標(biāo)值 和 D^I=1N(Σk=1N|Redk|),D^Q=1N(Σk=1N|Imdk|)]]>表達(dá)式(4b)坐標(biāo)值 和 表示基準(zhǔn)點(diǎn)，該基準(zhǔn)點(diǎn)表示該群集中的坐標(biāo)的估計(jì)值，可以根據(jù)該基準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)估計(jì)決策邊界網(wǎng)格?？梢钥紤]偏移來(lái)容易地計(jì)算該決策邊界。
在對(duì)稱(chēng)或不對(duì)稱(chēng)的情況下，確定該基準(zhǔn)點(diǎn)，并計(jì)算決策邊界，而不需要象現(xiàn)有技術(shù)的方法那樣進(jìn)行非線性變換。相關(guān)的計(jì)算非常簡(jiǎn)單，從而可以通過(guò)硬件或軟件來(lái)獲得和實(shí)現(xiàn)。
圖2的曲線圖與基于信號(hào)功率或方差進(jìn)行決策邊界估計(jì)的傳統(tǒng)方法相對(duì)比地表示了根據(jù)本發(fā)明該方面的適當(dāng)使用表達(dá)式(4a)或(4b)針對(duì)SIR(Es/N0)的決策邊界估計(jì)方法的精度。如圖2所示，與基于信號(hào)功率/方差的傳統(tǒng)方法的估計(jì)值220相比，根據(jù)本發(fā)明該方面的估計(jì)值210相對(duì)于決策邊界值200表現(xiàn)出較小的偏差?；谛盘?hào)功率/方差的估計(jì)值220中存在的較大偏差是由于使用諸如平方根的非線性變換而導(dǎo)致的。除了較大的偏差以外，這種基于功率/方差的估計(jì)值還易于導(dǎo)致帶有較大噪聲的邊界估計(jì)值。因此，申請(qǐng)人的方法不僅在實(shí)現(xiàn)方面比傳統(tǒng)的邊界估計(jì)方法更簡(jiǎn)單和快速，并且還具有較低的偏差，這導(dǎo)致帶有較小噪聲的邊界估計(jì)值。
然而，由于16-QAM對(duì)于決策邊界的誤差非常敏感，所以在16-QAM解調(diào)中，即使該較小的偏差量也是不希望有的。例如，對(duì)于HSDPA，僅可以容許高至6-7％的決策邊界誤差。因此，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開(kāi)了一種用于對(duì)該偏差進(jìn)行補(bǔ)償以提供更精確的邊界估計(jì)值的技術(shù)。
根據(jù)以下關(guān)系，估計(jì)偏差取決于SIRϵ(D^)=D+f(SIR)]]>表達(dá)式(5)其中f(SIR)是隨著SIR減小而增大的函數(shù)。
由于偏差項(xiàng)f(SIR)取決于我們希望估計(jì)的SIR，所以可以使用拔靴法(bootstrap method)來(lái)消除該偏差項(xiàng)。拔靴法涉及統(tǒng)計(jì)分析，該統(tǒng)計(jì)分析使用模擬來(lái)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤差，然后可以對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)誤差計(jì)算補(bǔ)償值，例如偏差校正值?？梢允褂脭?shù)學(xué)公式來(lái)計(jì)算該補(bǔ)償值，以對(duì)誤差進(jìn)行補(bǔ)償。這些值可以根據(jù)需要進(jìn)行計(jì)算，例如，每次SIR發(fā)生很大變化時(shí)，或者可以通過(guò)計(jì)算預(yù)先確定，并參照SIR值列成表格。
如根據(jù)圖2可知，該偏差對(duì)于高SIR問(wèn)題不大。此外，拔靴偏差消除對(duì)于決策邊界估計(jì)值的方差的增大具有負(fù)面影響。因此，可以將對(duì)于偏差校正的需求限制為低SIR。在定量方面，當(dāng)該偏差大于特定的閾值(可以將該閾值指定為SIR閾值，SIRthreshosd)時(shí)，HS-PDSCH上的塊誤差率(“BLER”)急劇下降。因此可以將拔靴法表示為D~=D^-B^]]>表達(dá)式(6)其中 來(lái)自表達(dá)式(6)，而 為所計(jì)算的偏差校正項(xiàng)。優(yōu)選地，對(duì)于不同的SIR值范圍預(yù)先確定該偏差校正項(xiàng) 并將其列成表格。例如，可以根據(jù)下面的表達(dá)式(7)來(lái)預(yù)先確定該偏差校正項(xiàng) 并將其列成表格。
表達(dá)式(7)其中a為常數(shù)。
盡管可以通過(guò)如表達(dá)式(7)所示的兩個(gè)列表值來(lái)表示該偏差校正項(xiàng) 但是還可以基于多個(gè)SIR閾值對(duì)其它的增量校正值進(jìn)行列表，以提高偏差校正的精度。例如，下面的表達(dá)式(8)表示四個(gè)列表值，0和常數(shù)a、b、c，以及對(duì)應(yīng)的增量SIR閾值。當(dāng)然，可以采用更大的表格，以獲得偏差校正的更大分辨率。
表達(dá)式(8)圖3表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的邊界估計(jì)系統(tǒng)的方框圖。在前端接收器300中，對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行下轉(zhuǎn)換和數(shù)字抽樣。將數(shù)字樣本存儲(chǔ)在緩沖器310中，將該緩沖器的輸出(yt)提供給信道估計(jì)器320，該信道估計(jì)器320對(duì)導(dǎo)頻信道進(jìn)行解擴(kuò)，并估計(jì)各個(gè)無(wú)線信道抽頭的信道權(quán)重 還將來(lái)自該緩沖器的輸出提供給RAKE接收器330，該RAKE接收器330對(duì)數(shù)據(jù)信道進(jìn)行解擴(kuò)，并將信號(hào)組合為所接收的16-QAM碼元估計(jì)值。將來(lái)自信道估計(jì)器320的信道抽頭估計(jì)值 提供給RAKE接收器330。將根據(jù)表達(dá)式(2)確定的RAKE接收器330的輸出dk提供給決策邊界估計(jì)器340，該決策邊界估計(jì)器340計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn) (或者 )，并且根據(jù)下面參照?qǐng)D5所述的本發(fā)明的一個(gè)方面來(lái)估計(jì)決策邊界。然后，將所估計(jì)的決策邊界轉(zhuǎn)發(fā)給檢測(cè)器350，以計(jì)算對(duì)數(shù)似然率(log likelihoodratio)，隨后在信道解碼器(未示出)中使用該對(duì)數(shù)似然率進(jìn)行解碼。
圖5的流程圖表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的在決策邊界估計(jì)器340中執(zhí)行的決策邊界估計(jì)方法。為同相(I)和正交相(Q)信道兩者確定N個(gè)所接收的解擴(kuò)碼元的幅值信息(步驟500)。根據(jù)以上表達(dá)式(4a)或(4b)計(jì)算N個(gè)碼元的平均幅值(步驟510)，以確定對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)點(diǎn)?；谠摶鶞?zhǔn)點(diǎn)估計(jì)決策邊界(步驟520)。使用表達(dá)式(4a)或(4b)的線性計(jì)算來(lái)快速并高效地計(jì)算平均幅值，這減少了開(kāi)銷(xiāo)(例如存儲(chǔ)器需求)，并且產(chǎn)生了帶有較少噪聲的邊界估計(jì)值。
由于使用了較高階的調(diào)制，所以如果需要，可以對(duì)該基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行比例縮放(scale)(步驟530)。例如，在處64-QAM信號(hào)的情況下，需要三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，該三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)中的每一個(gè)都可以在控制單元460中根據(jù)16-QAM基準(zhǔn)點(diǎn)的比例縮放版本而獲得。如果表達(dá)式(4a)得到基準(zhǔn)點(diǎn)D^=4,]]>則該基準(zhǔn)點(diǎn)成為用于64-QAM信號(hào)的三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的中值。通過(guò)例如0.5和1.5的乘法因子對(duì) 的值進(jìn)行比例縮放，來(lái)獲得其它的基準(zhǔn)點(diǎn)2和6，以使得D^1=2,]]>D^2=4]]>而D^3=6.]]>根據(jù)本發(fā)明的另一方面進(jìn)行偏差補(bǔ)償，以提高決策邊界估計(jì)精度。由于決策邊界估計(jì)值主要在低SIR的情況下產(chǎn)生偏差(參見(jiàn)表達(dá)式(5))，所以在低SIR的情況下，16-QAM檢測(cè)優(yōu)選地包括偏差校正。
圖4是表示根據(jù)本發(fā)明另一方面的具有偏差校正的邊界估計(jì)系統(tǒng)的框圖。在前端接收器400中對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行下轉(zhuǎn)換并進(jìn)行數(shù)字抽樣。將樣本存儲(chǔ)在緩沖器410中。將該緩沖器的輸出(yt)提供給信道估計(jì)器420，該信道估計(jì)器420對(duì)導(dǎo)頻信道進(jìn)行解擴(kuò)，并估計(jì)各個(gè)無(wú)線信道抽頭的信道權(quán)重 還將來(lái)自該緩沖器的輸出提供給RAKE接收器430，該RAKE接收器430對(duì)數(shù)據(jù)信道進(jìn)行解擴(kuò)，并將信號(hào)組合進(jìn)所接收的16-QAM碼元估計(jì)值。將來(lái)自信道估計(jì)器420的信道抽頭估計(jì)值 提供給RAKE接收器430。將根據(jù)表達(dá)式(2)確定的RAKE接收器430的輸出dk提供給決策邊界估計(jì)器440，該決策邊界估計(jì)器440計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn) (或者 )，并根據(jù)下面參照?qǐng)D6進(jìn)一步說(shuō)明的本發(fā)明的一個(gè)方面來(lái)估計(jì)決策邊界。
將決策邊界估計(jì)值轉(zhuǎn)發(fā)給控制單元460，該控制單元460根據(jù)上述拔靴法對(duì)偏差進(jìn)行校正?？刂茊卧?60還考慮偏差校正中的可以用于說(shuō)明實(shí)際信道增益如何變化的其它信息(由表達(dá)式(3)中的因子β表示)，例如對(duì)于公共導(dǎo)頻信道CPICH的SIR估計(jì)值。此外，該控制單元還可以考慮與對(duì)于HS-PDSCH的功率設(shè)置相關(guān)的其它信息(由表達(dá)式(3)中的因子α表示)。這些因子可以包括與對(duì)于HS-PDSCH的以前功率設(shè)置、當(dāng)前調(diào)制和信道碼率以及當(dāng)前HS-PDSCH塊是否為重傳塊相關(guān)的歷史信息。例如，當(dāng)該當(dāng)前HS-PDSCH塊為重傳塊時(shí)，功率設(shè)置α可以大大低于最初傳輸塊的功率設(shè)置。于是，HS-PDSCH SIR可能變化很大。
在檢測(cè)器450中，使用進(jìn)行了經(jīng)偏差校正的決策邊界估計(jì)值D~=D^-B^]]>來(lái)檢測(cè)所估計(jì)的16-QAM碼元，并計(jì)算所接收比特的對(duì)數(shù)似然率。然后在信道解碼器(未示出)中對(duì)該對(duì)數(shù)似然率進(jìn)行信道解碼，使得可以在接收器中進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
圖6的流程圖表示根據(jù)本發(fā)明該方面的在決策邊界估計(jì)器440和控制單元460中執(zhí)行的偏差校正決策邊界估計(jì)方法。為同相(I)和正交相(Q)信道兩者確定N個(gè)所接收的解擴(kuò)碼元的幅值信息(步驟600)，并且在決策邊界估計(jì)器440中，根據(jù)表達(dá)式(6)計(jì)算N個(gè)碼元的平均幅值(步驟610)。
基于平均幅值(來(lái)自步驟610)和信號(hào)強(qiáng)度以及通過(guò)信道估計(jì)器420使用公知技術(shù)進(jìn)行的導(dǎo)頻信道的干涉估計(jì)，來(lái)估計(jì)SIR值(步驟620)。對(duì)于數(shù)據(jù)信道，使用公知技術(shù)對(duì)導(dǎo)頻信道的干涉估計(jì)值進(jìn)行比例縮放。在Johan Nilssor等人的題目為“Methods and Apparatus for ChannelEstimation Using Plural Channels”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.09/996,513(在此通過(guò)引用將其并入)中描述了一種這樣的公知技術(shù)。
一旦估計(jì)了SIR，就可以在控制單元460中使用上述的拔靴法(例如，使用根據(jù)表達(dá)式(7)或(8)的列表值或其它表格)來(lái)確定對(duì)應(yīng)的偏差補(bǔ)償值。在控制單元460中根據(jù)表達(dá)式(6)，使用該偏差值對(duì)平均幅值進(jìn)行補(bǔ)償(步驟640)，并確定基準(zhǔn)點(diǎn)。由于使用了較高階的調(diào)制，所以如果需要，可以如上所述對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行比例縮放(步驟650)。
在控制單元460中，基于該基準(zhǔn)點(diǎn)產(chǎn)生經(jīng)補(bǔ)償?shù)臎Q策邊界估計(jì)值，并將其提供給檢測(cè)器450，以如上所述進(jìn)行檢測(cè)。
盡管上述說(shuō)明主要針對(duì)16-QAM，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，所要求保護(hù)的系統(tǒng)和方法并不限于這種情況。例如，更高階調(diào)制的情況(例如，64-QAM、256-QAM等)也在所要求保護(hù)的系統(tǒng)和方法的范圍內(nèi)。例如，對(duì)于64-QAM的情況需要三組決策邊界；然而，如上所述，這些附加的邊界僅是16-QAM情況的比例縮放版本。
本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)特點(diǎn)的情況下，可以通過(guò)各種特定的形式來(lái)實(shí)施本發(fā)明。在所有的方面，在此公開(kāi)的實(shí)施例都被認(rèn)為是說(shuō)明性的而不是限制性的。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定，而不是由上述說(shuō)明來(lái)限定，并且旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求的等同物的含義和范圍內(nèi)的所有變化。
權(quán)利要求
1.一種用于估計(jì)所接收信號(hào)的M-QAM碼元群集決策邊界的方法，包括以下步驟對(duì)多個(gè)碼元確定所接收信號(hào)的同相和正交相分量的幅值信息；對(duì)所述多個(gè)碼元確定所述同相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值；對(duì)所述多個(gè)碼元確定所述正交相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值；以及基于所述同相和正交相分量的所確定的平均絕對(duì)值，確定用于產(chǎn)生所述決策邊界估計(jì)值的基準(zhǔn)坐標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括以下的附加步驟對(duì)所確定的基準(zhǔn)坐標(biāo)進(jìn)行偏差補(bǔ)償，以產(chǎn)生經(jīng)偏差校正的決策邊界估計(jì)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述偏差補(bǔ)償基于所接收信號(hào)的估計(jì)信擾比(SIR)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中進(jìn)行偏差補(bǔ)償?shù)乃霾襟E包括從多個(gè)預(yù)定值的表中選擇偏差補(bǔ)償值，所述選擇的偏差補(bǔ)償值與包括所估計(jì)SIR的SIR范圍相對(duì)應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中從所述基準(zhǔn)坐標(biāo)中減去所述偏差補(bǔ)償值，以進(jìn)行偏差補(bǔ)償。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所接收的信號(hào)為通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信道。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)信道是高速物理下行鏈路共享信道(HS-PDSCH)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所接收的信號(hào)是16-QAM調(diào)制信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括以下的附加步驟當(dāng)所接收的信號(hào)為較高階M-QAM調(diào)制信號(hào)時(shí)，對(duì)所述基準(zhǔn)坐標(biāo)進(jìn)行比例縮放，以獲得多個(gè)空間基準(zhǔn)坐標(biāo)。
10.一種用于估計(jì)所接收信號(hào)的M-QAM碼元群集決策邊界的系統(tǒng)，其包括用于對(duì)多個(gè)碼元確定所接收信號(hào)的同相和正交相分量的幅值信息的邏輯；用于對(duì)所述多個(gè)碼元確定所述同相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值的邏輯；用于對(duì)所述多個(gè)碼元確定所述正交相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值的邏輯；以及用于基于所述同相和正交相分量的所確定的平均絕對(duì)值，確定用于產(chǎn)生所述決策邊界估計(jì)值的基準(zhǔn)坐標(biāo)的邏輯。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括用于對(duì)所確定的基準(zhǔn)坐標(biāo)進(jìn)行偏差補(bǔ)償以產(chǎn)生經(jīng)偏差校正的決策邊界估計(jì)值的邏輯。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述偏差補(bǔ)償基于所接收信號(hào)的估計(jì)SIR。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中執(zhí)行偏差補(bǔ)償?shù)乃鲞壿嫲ㄓ糜趶亩鄠€(gè)預(yù)定值的表中選擇偏差補(bǔ)償值的邏輯，所選擇的偏差補(bǔ)償值與包括所述估計(jì)SIR的SIR范圍相對(duì)應(yīng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中從所述基準(zhǔn)坐標(biāo)中減去所述偏差補(bǔ)償值，來(lái)進(jìn)行偏差補(bǔ)償。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所接收的信號(hào)是通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信道。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所接收的信號(hào)是16-QAM調(diào)制信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，包括下述的附加邏輯，該附加邏輯用于在所接收的信號(hào)為較高階M-QAM調(diào)制信號(hào)時(shí)，對(duì)所述基準(zhǔn)坐標(biāo)進(jìn)行比例縮放，以獲得多個(gè)空間基準(zhǔn)坐標(biāo)。
18.一種用于估計(jì)所接收信號(hào)的M-QAM碼元群集決策邊界的方法，包括以下步驟對(duì)多個(gè)碼元確定所接收信號(hào)的同相和正交相分量的幅值信息；對(duì)所述多個(gè)碼元確定所述同相分量和正交相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值；以及基于所述同相和正交相分量的所確定的平均絕對(duì)值，確定用于產(chǎn)生所述決策邊界估計(jì)值的基準(zhǔn)值。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，包括以下的附加步驟對(duì)所確定的基準(zhǔn)值進(jìn)行偏差補(bǔ)償，以產(chǎn)生經(jīng)偏差校正的決策邊界估計(jì)值。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述偏差補(bǔ)償基于所接收信號(hào)的估計(jì)SIR。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中進(jìn)行偏差補(bǔ)償?shù)乃霾襟E包括從多個(gè)預(yù)定值的表中選擇偏差補(bǔ)償值，所述選擇的偏差補(bǔ)償值與包括所述估計(jì)SIR的SIR范圍相對(duì)應(yīng)。
22.一種用于估計(jì)所接收信號(hào)的M-QAM碼元群集決策邊界的系統(tǒng)，其包括用于對(duì)多個(gè)碼元確定所接收信號(hào)的同相和正交相分量的幅值信息的邏輯；用于對(duì)所述多個(gè)碼元確定所述同相分量和正交相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值的邏輯；以及用于基于所述同相和正交相分量的所確定的平均絕對(duì)值，確定用于產(chǎn)生所述決策邊界估計(jì)值的基準(zhǔn)坐標(biāo)的邏輯。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，還包括用于對(duì)所確定的基準(zhǔn)坐標(biāo)進(jìn)行偏差補(bǔ)償以產(chǎn)生經(jīng)偏差校正的決策邊界估計(jì)值的邏輯。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述偏差補(bǔ)償基于所接收信號(hào)的估計(jì)信擾比(SIR)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中執(zhí)行偏差補(bǔ)償?shù)乃鲞壿嫲ㄓ糜趶亩鄠€(gè)預(yù)定值的表中選擇偏差補(bǔ)償值的邏輯，所述選擇的偏差補(bǔ)償值與包括所述估計(jì)SIR的SIR范圍相對(duì)應(yīng)。
26.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包括用于估計(jì)M-QAM碼元群集決策邊界的計(jì)算機(jī)程序，其中該計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行以下步驟對(duì)多個(gè)碼元確定所接收信號(hào)的同相和正交相分量的幅值信息；對(duì)所述多個(gè)碼元確定所述同相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值；對(duì)所述多個(gè)碼元確定所述正交相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值；以及基于所述同相和正交相分量的所確定的平均絕對(duì)值，確定用于產(chǎn)生所述決策邊界估計(jì)值的基準(zhǔn)坐標(biāo)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行以下的附加步驟對(duì)所確定的基準(zhǔn)坐標(biāo)進(jìn)行偏差補(bǔ)償，以產(chǎn)生經(jīng)偏差校正的決策邊界估計(jì)值。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述偏差補(bǔ)償基于所接收信號(hào)的估計(jì)信擾比(SIR)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中進(jìn)行偏差補(bǔ)償?shù)乃霾襟E包括從多個(gè)預(yù)定值的表中選擇偏差補(bǔ)償值，所述選擇的偏差補(bǔ)償值與包括所述估計(jì)SIR的SIR范圍相對(duì)應(yīng)。
30.一種用戶設(shè)備，用于在該用戶設(shè)備接收到信號(hào)時(shí)，估計(jì)M-QAM碼元群集決策邊界，該用戶設(shè)備包括用于對(duì)多個(gè)碼元確定所接收信號(hào)的同相和正交相分量的幅值信息的邏輯；用于對(duì)所述多個(gè)碼元確定所述同相分量和正交相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值的邏輯；以及用于基于所述同相和正交相分量的所確定的平均絕對(duì)值，確定用于產(chǎn)生所述決策邊界估計(jì)值的基準(zhǔn)坐標(biāo)的邏輯。
全文摘要
描述了一種通過(guò)估計(jì)決策邊界來(lái)對(duì)諸如16－QAM信號(hào)的所接收信號(hào)進(jìn)行快速和簡(jiǎn)單的M－QAM檢測(cè)的方法和系統(tǒng)。對(duì)多個(gè)碼元采集所接收信號(hào)的同相和正交相分量的幅值信息。對(duì)該多個(gè)碼元確定同相和正交相分量的幅值信息的絕對(duì)值的平均值。同相和正交相分量的所確定的平均絕對(duì)值提供用于產(chǎn)生決策邊界估計(jì)值的基準(zhǔn)值?；谒邮招盘?hào)的估計(jì)信擾比(SIR)的估計(jì)值用于產(chǎn)生經(jīng)偏差校正的決策邊界估計(jì)值。
文檔編號(hào)H04L27/38GK1817017SQ200480018741
公開(kāi)日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2004年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月30日
發(fā)明者彼得·馬爾姆, 本特·林多夫, 安德里亞·塞德格倫 申請(qǐng)人:Lm愛(ài)立信電話有限公司