專利名稱：Sir估計(jì)技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種確定改進(jìn)的信干比(SIR)測量的通信設(shè)備。
背景技術(shù)：
通常，無線通信系統(tǒng)配置用于使用發(fā)射機(jī)中的最小發(fā)射功率來提供有效的通信。降低的傳輸功率提供了減小的功耗，從而增長了電池壽命。降低的傳輸功率還提供了發(fā)射機(jī)間干擾的減小的電平。最佳地，無線通信系統(tǒng)中的每個(gè)發(fā)射機(jī)將配置用于以在接收機(jī)處提供可靠通信的最小化功率電平進(jìn)行發(fā)射。該最小發(fā)射功率電平是發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的路徑損失、以及加在接收信號(hào)上的來自其它源的干擾量的函數(shù)。
在通信系統(tǒng)中，優(yōu)化發(fā)射功率的普遍技術(shù)是反饋環(huán)路，其中，接收機(jī)向發(fā)射機(jī)通知可靠接收每個(gè)傳輸?shù)哪芰?，以及發(fā)射機(jī)相應(yīng)地調(diào)整發(fā)射功率。如果接收機(jī)報(bào)告接收信號(hào)沒有處于足以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行可靠解碼的電平，則發(fā)射機(jī)增加發(fā)射功率；如果接收機(jī)報(bào)告高于足以實(shí)現(xiàn)可靠解碼的電平，則發(fā)射機(jī)減小發(fā)射功率，直至接收機(jī)報(bào)告不充分電平，在該點(diǎn)，增加發(fā)射功率。最終，將發(fā)射機(jī)功率調(diào)整至充分和不充分功率之間的轉(zhuǎn)換點(diǎn)，從而可靠地提供了通信所需的最小發(fā)射功率。
對(duì)于適當(dāng)?shù)毓ぷ鞯慕邮諜C(jī)-發(fā)射機(jī)功率控制反饋技術(shù)，接收系統(tǒng)必須提供對(duì)接收信號(hào)強(qiáng)度充分性的準(zhǔn)確評(píng)估。對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行有效解碼的接收機(jī)能力的普遍測量是所接收的發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度(S)與總接收干擾/噪聲強(qiáng)度(I)的比率，該比率通常稱為信干比(SIR)。典型地，可以通過多種技術(shù)，例如，依據(jù)發(fā)射機(jī)正在發(fā)射已知信號(hào)(例如，導(dǎo)航符號(hào))還是未知信號(hào)(例如，數(shù)據(jù)信號(hào))、和/或依據(jù)用于區(qū)分發(fā)射信號(hào)與干擾的技術(shù)，對(duì)SIR進(jìn)行估計(jì)。
Ashwin Sampath和Daniel R.Jeske在“Analysis ofSignal-to-Interference Ratio Estimation Methods for WirelessCommunication Systems”(Proceeding of IEEE ICC，2001)和“Signal-to-Interference Ratio Estimation Based on Decision Feedback”(Proceeding of IEEE VTC，Spring 2001)中公開了對(duì)信干比進(jìn)行估計(jì)的技術(shù)。然而，所公開的技術(shù)假設(shè)了BPSK調(diào)制技術(shù)、以及用于傳輸信道的附加高斯白噪(AWGN)模型。Sampath和Jeske公開了對(duì)干擾項(xiàng)的估計(jì)的濾波技術(shù)，并注釋對(duì)信號(hào)功率的估計(jì)不符合長期平滑技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于準(zhǔn)確地估計(jì)接收信號(hào)的信干比(SIR)的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的是提供用于基于對(duì)濾波后的信號(hào)和干擾的估計(jì)來估計(jì)SIR的方法和系統(tǒng)。
使用多種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這些和其它目的。特別注意，對(duì)噪聲/干擾進(jìn)行估計(jì)，從而將所估計(jì)的噪聲/干擾功率估計(jì)的均方誤差(MSE)最小化。一階無線沖激響應(yīng)(IIR)濾波器用于對(duì)信號(hào)功率估計(jì)和噪聲功率估計(jì)進(jìn)行濾波?？蛇x地，使用維納線性預(yù)測濾波器對(duì)平均信號(hào)功率和平均干擾功率的估計(jì)進(jìn)行濾波。SIR估計(jì)是基于包括衰落和干擾的信噪噪聲模型，并適用于在BPSK、QPSK和其它調(diào)制系統(tǒng)中使用。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示例接收機(jī)-發(fā)射機(jī)。
圖2示出了兼容UMTS的傳輸流的示例。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的SIR估計(jì)器的示例結(jié)構(gòu)框圖。
在所有附圖中，相同的參考數(shù)字代表相同的元件、或者實(shí)質(zhì)上執(zhí)行相同功能的元件。
具體實(shí)施例方式
為了易于理解，以下使用兼容UMTS的收發(fā)機(jī)100的范例來呈現(xiàn)本發(fā)明。如本領(lǐng)域公知的，UMTS標(biāo)準(zhǔn)是無線通信普遍使用的標(biāo)準(zhǔn)，例如，該標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)節(jié)在第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)組織伙伴，Valbonne，F(xiàn)rance所公開的“3 GPP Technical Specification，Release 99”中提供。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，這里提出的原理實(shí)質(zhì)上與特定協(xié)議或系統(tǒng)無關(guān)。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示例收發(fā)機(jī)100。收發(fā)機(jī)100包括接收機(jī)110(通常稱為“內(nèi)部接收機(jī)”或“均衡器”)，配置用于接收來自遠(yuǎn)程設(shè)備(未示出)的調(diào)制信號(hào)，并向解碼器120(通常稱為“外部接收機(jī)”)提供解調(diào)信號(hào)。接收機(jī)110配置用于提供信道均衡，以補(bǔ)償不期望的傳輸信道影響、以及減輕干擾影響，從而可以優(yōu)化解碼器120的性能。上述信干比SIR是這種信道均衡有效性的測量，并與在接收機(jī)110的輸出處所期望信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度與干擾的信號(hào)強(qiáng)度的比率相對(duì)應(yīng)。
SIR估計(jì)器130配置用于確定來自接收機(jī)110的輸出的SIR的估計(jì)。SIR的主要應(yīng)用是控制從遠(yuǎn)程設(shè)備到接收機(jī)110的功率。同樣，將SIR估計(jì)器130的輸出提供給功率反饋控制器140，該功率反饋控制器140將所估計(jì)的SIR與目標(biāo)SIR145進(jìn)行比較。典型地，將目標(biāo)SIR定義為在解碼器120的輸出處獲得給定的誤碼率(BER)所需的最小SIR?；谠摫容^，功率反饋控制器140將消息經(jīng)由編碼器180和發(fā)射機(jī)190傳送至遠(yuǎn)程設(shè)備，以引起用于傳輸至該收發(fā)機(jī)100的后續(xù)傳輸?shù)倪h(yuǎn)程設(shè)備的功率輸出的增加或減少(如果需要)，來獲得目標(biāo)SIR145?？蛇x地，遠(yuǎn)程設(shè)備可以基于在遠(yuǎn)程設(shè)備處確定的SIR，將類似的消息傳輸至收發(fā)機(jī)100，來產(chǎn)生對(duì)發(fā)射機(jī)190的功率輸出的類似控制，以在遠(yuǎn)程設(shè)備處實(shí)現(xiàn)目標(biāo)SIR。
圖2示出了從基站傳輸至用戶設(shè)備(在3GPP TechnicalSpecification中分別是“節(jié)點(diǎn)B”和“UE”)的示例性兼容UMTS的傳輸流。典型實(shí)施例中的用戶設(shè)備UE與用戶的移動(dòng)電話相對(duì)應(yīng)。圖2示出了由15個(gè)時(shí)隙250組成的幀結(jié)構(gòu)，每個(gè)時(shí)隙包括數(shù)據(jù)比特(Datal和Data2)210和控制比特(TPC，TFCI和Pilot220)。3GPP規(guī)范提供了多種不同的格式，每個(gè)格式定義了分配給幀中時(shí)隙內(nèi)的Data1、Data2、TPC，TFCI和Pilot字段中的每個(gè)的比特?cái)?shù)。3GPP規(guī)范還定義了每個(gè)時(shí)隙內(nèi)的Pilot比特的比特樣式。因此，每個(gè)時(shí)隙包含預(yù)定個(gè)數(shù)的數(shù)據(jù)比特(ND1+ND2)，這些數(shù)據(jù)比特的值對(duì)于接收機(jī)是未知的，以及包含預(yù)定個(gè)數(shù)的導(dǎo)航比特(NPilot)，在3GPP規(guī)范中定義的導(dǎo)航比特的值對(duì)于接收機(jī)是已知的。在圖1中，將在接收機(jī)處已知的導(dǎo)航符號(hào)示為數(shù)據(jù)組PSym135。
優(yōu)選地，SIR估計(jì)器130配置用于基于傳輸流的接收，來確定SIR的至少三個(gè)估計(jì)相干估計(jì)，基于已知的發(fā)射信號(hào)和所接收的發(fā)射信號(hào)之間差異的特性得以確定，非相干估計(jì)，基于未知的發(fā)射信號(hào)和所接收的發(fā)射信號(hào)之間差異的特性得以確定，判決反饋估計(jì)，基于解碼后(判決后)的但未知的發(fā)射信號(hào)和所接收的發(fā)射信號(hào)之間差異的特性得以確定。
相干估計(jì)如本領(lǐng)域公知的，如果在接收機(jī)處已知諸如導(dǎo)航信號(hào)之類的原始發(fā)射信號(hào)，則可以更加容易地/可靠地從所接收的發(fā)射信號(hào)中區(qū)分所接收的干擾。有效地，所接收的發(fā)射信號(hào)與已知的發(fā)射信號(hào)之間的差異方差與干擾相對(duì)應(yīng)。
非相干估計(jì)如果發(fā)射信號(hào)未知，如，當(dāng)在接收機(jī)處接收數(shù)據(jù)時(shí)，由于與接收信號(hào)相關(guān)聯(lián)的方差中的至少一部分將會(huì)包括與傳輸數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移相對(duì)應(yīng)的方差，所以區(qū)分所接收的發(fā)射信號(hào)與干擾更加困難和/或不太可靠。
判決反饋估計(jì)為了減小與發(fā)射數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移相對(duì)應(yīng)的方差的影響，可以將來自圖1的解碼器120的接收數(shù)據(jù)的解碼值反饋回接收機(jī)110，并用作“假設(shè)已知”的發(fā)射信號(hào)值，來與接收信號(hào)的存儲(chǔ)/延遲值進(jìn)行比較，以確定在產(chǎn)生該假設(shè)已知值的接收信號(hào)處呈現(xiàn)的干擾。即，所接收的發(fā)射信號(hào)與后續(xù)確定假設(shè)已知的發(fā)射信號(hào)之間的差異的方差是從接收信號(hào)的方差中以一定因子得出的(factored out)，以確定與該干擾相對(duì)應(yīng)的方差。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以依據(jù)已知為先驗(yàn)的信息的程度、以及依據(jù)用于從所期望的信號(hào)中區(qū)分出干擾的技術(shù)和其它因素，來采用用于估計(jì)SIR的其它方案。為了易于理解，在區(qū)分干擾的以上三種技術(shù)的背景下呈現(xiàn)本發(fā)明，從而對(duì)于每種技術(shù)來估計(jì)信干比。
通常情況下，將圖1的接收機(jī)110的輸出處的接收信號(hào)定義為r[n]＝α[n]s[n]+v[n](1)其中，s[n]表示來自遠(yuǎn)程設(shè)備的信息信號(hào)，α[n]表示在從遠(yuǎn)程設(shè)備傳送至收發(fā)機(jī)100之后的信息信號(hào)的幅度，以及v[n]表示接收信號(hào)與干擾相對(duì)應(yīng)的部分。通常，平均信干比SIR可以定義為γavg=E{|α[n]|2}E{|v[n]|2},---(2)]]>其中，E{.}表示期望運(yùn)算符。
假設(shè)將噪聲加干擾建模為加性高斯白噪(AWGN)，可以將時(shí)間k處的SIR的估計(jì)定義為γ^(k)=|μ^(k)|2σ^2(k),---(3)]]>其中， 表示信息信號(hào)幅度的估計(jì)， 的平方表示信號(hào)功率的估計(jì)，以及 表示噪聲加干擾的功率的估計(jì)。
在零均值高斯白干擾加噪聲的假設(shè)下，例如，可以通過最大似然或采樣方差估計(jì)量來表達(dá)估計(jì) ，即分別為σ^2(k)=1NΣn=kk+N-1|r[n]-μ^(k)|2orσ^2(k)=1N-1Σn=kk+N-1|r[n]-μ^(k)|2---(4)]]>其中，N是用于確定 的接收符號(hào)的個(gè)數(shù)，例如，可以通過以下描述的采樣平均估計(jì)量來表達(dá) 如果處理過的信息包括已知的信息信號(hào)s，則可以將信息信號(hào)的平均幅度的估計(jì)表示為μ^coh(k)=1NcohΣn=kk+Ncoh-1Re{scoh*[n]r[n]}=1NcohΣn=kk+Ncoh-1Re{scoh*[n](α[n]scoh[n]+v[n])},---(5)]]>其中，上標(biāo)“*”表示復(fù)共軛，以及“coh”下標(biāo)表示提供相干估計(jì)SIRcoh的已知發(fā)射信號(hào)。在零均值高斯白干擾加噪聲的假設(shè)下，證明以上的估計(jì)量是最大似然估計(jì)量。
如果處理后的信息包括未知的信息符合，則可以在QPSK符號(hào)星座的特定情況下將信息信號(hào)的平均幅度估計(jì)定義為μ^incoh(k)=1NincohΣn=kk+Nincoh-112(|Re{r[n]}|+|Im{r[n]}|),---(6)]]>其中，“incoh”下標(biāo)表示提供非相干估計(jì)SIRincoh的估計(jì)的未知發(fā)射信號(hào)。用于任一固定模數(shù)符號(hào)星座(例如，8-PSK)的類似的方式，導(dǎo)致了μ^incoh(k)=1NincohΣn=kk+Nincoh-1|r[n]|=1NincohΣn=kk+Nincoh-1Re{r[n]}2+Im{r[n]2---(7)]]>如果處理后的信息包括“判決的”或“預(yù)測的”、或“解碼的”或“假設(shè)已知的”信息信號(hào) ，則可以將信息信號(hào)的平均幅度的估計(jì)定義為μ^df(k)=1NdfΣn=kk+Ndf-1Re{s^*[n]r[n]}=1NdfΣn=kk+Ndf-1Re{s^*[n](α[n]s[n]+v[n])},---(8)]]>其中，“df”下標(biāo)代表“判決反饋”，并表示與提供判決反饋估計(jì)SIRdf的未知傳輸符號(hào)相對(duì)應(yīng)的解碼/預(yù)測/判決/假設(shè)已知的符號(hào)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的，判決反饋機(jī)制可以由構(gòu)建“判決后”的符號(hào) 、并在數(shù)據(jù)解碼之前形成硬判決估計(jì)組成。該方式具有以下優(yōu)點(diǎn)通過以減小判決符號(hào) 的可靠性為代價(jià)來對(duì)所接收的數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行解碼，避免了所涉及的處理延遲和計(jì)算復(fù)雜度。
Sampath和Jeske的“Analysis of Signal-to-Interference RatioEstimation Methods for Wireless Communication Systems”教授了干擾功率測量的指數(shù)平滑，以提高在傳輸信道中具有加性高斯白噪(AWGN)的假設(shè)、以及統(tǒng)計(jì)衰落的條件下的估計(jì)的準(zhǔn)確性，如下式所示σ~2(k)=Σi=1kwiσ^2(i)---(9)]]>其中， 表示時(shí)隙i處的式(4)的干擾加噪聲估計(jì)，以及wi＝(l-r)k-1，對(duì)于相干、非相干和判決反饋干擾功率估計(jì)中的每個(gè)，wi＝(l-r)k-1，i＝2，3，...，k。
假設(shè)從一個(gè)時(shí)隙到下一時(shí)隙的獨(dú)立信道衰落實(shí)現(xiàn)，則易于應(yīng)用以下表達(dá)來給出SIR估計(jì)γ~(k)=|μ^(k)|2σ~2(k)---(10)]]>其中， 和 與由以上的等式(5)、(7)、(8)和(9)所定義的相干、非相干和判決反饋術(shù)語中的每個(gè)相對(duì)應(yīng)，用于提供相干、非相干和判決反饋SIR估計(jì)中的每個(gè)。
根據(jù)本發(fā)明，通過在連續(xù)時(shí)隙上對(duì)信號(hào)幅度和干擾加噪聲功率的估計(jì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑V波，可以提高以上所述的所有三個(gè)估計(jì)器的估計(jì)準(zhǔn)確性。由于所提出的技術(shù)應(yīng)用與以上的三個(gè)估計(jì)器中的每個(gè)，所以以下并沒有明確地包括下標(biāo)“coh”，“incoh”和“df”。
圖3示出了包括根據(jù)本發(fā)明的濾波元件320-340的SIR估計(jì)器300。典型地，將會(huì)為典型接收機(jī)中的相干、非相干和判決反饋估計(jì)器中的每個(gè)來復(fù)制SIR估計(jì)器300?？蛇x地，2004年4月8日向GiuseppeMontalbano提交的事務(wù)所案號(hào)FR040039的待審EP申請(qǐng)04300186.6“COMBINING SIGNAL-INTERGERENCE-RATIO(SIR)ESTIMATESFOR IMPROVED SIR ESTIMATION”教授了基于與當(dāng)前通信鏈路相關(guān)聯(lián)的參數(shù)(包括通信格式和先驗(yàn)SIR估計(jì))，經(jīng)由選擇這些相干、非相干和判決反饋SIR估計(jì)器之一，來確定合成SIR估計(jì)。當(dāng)與本發(fā)明一起使用時(shí)，可以以將濾波元件與所選估計(jì)器連接的切換機(jī)制、與所選估計(jì)器相對(duì)應(yīng)的濾波器項(xiàng)的相應(yīng)改變來配置SIR估計(jì)器300。
在估計(jì)器300中，向傳統(tǒng)的SIR估計(jì)器組件310、380提供信號(hào)加干擾序列r[n]，該SIR估計(jì)器組件310、380基于平均信號(hào)加干擾信號(hào)幅度 來確定信號(hào)功率的估計(jì)，并基于信號(hào)加干擾信號(hào)幅度的方差 來確定干擾功率的估計(jì)。在傳統(tǒng)的兼容UMTS的收發(fā)機(jī)中，為每個(gè)時(shí)隙提供估計(jì) 和 ，以下稱為時(shí)隙平均估計(jì)。
如上所述，信號(hào)功率基于信號(hào)幅度的平方?？梢栽跒V波之前或之后進(jìn)行信號(hào)幅度的平方。如以下進(jìn)一步所述，示出了可選平方組件315，該組件與平均信號(hào)幅度 的濾波、或者估計(jì)信號(hào)功率(即，平均信號(hào)幅度的平方)的濾波的選擇相對(duì)應(yīng)。如果不包括平方組件315，則在濾波器元件的輸出處使用相應(yīng)的平方組件315’；相反地，如果包括平方組件315，則在濾波器元件的輸出處不包括平方組件315’。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，假設(shè)已知或估計(jì)了信道統(tǒng)計(jì)，對(duì)信號(hào)幅度的估計(jì)(即，沒有元件315)進(jìn)行最佳地濾波。例如，如果已知或估計(jì)了由于移動(dòng)發(fā)射機(jī)或接收機(jī)的速度而導(dǎo)致的多普勒擴(kuò)散，則接收機(jī)可以估計(jì)時(shí)隙平均信號(hào)幅度μ(k)和能量變化的速率。特別地，如果已知或估計(jì)了噪聲加干擾二階統(tǒng)計(jì)，則可以通過使用具有系數(shù)f(i)的最佳預(yù)測濾波器對(duì)先前逐時(shí)隙的信號(hào)幅度估計(jì) (i＝1，...，k)進(jìn)行平滑，來估計(jì)第k時(shí)隙的信號(hào)幅度μ(k)，從而信號(hào)幅度估計(jì)由下式給出μ~(k)=Σi=1kf(i)μ^(i)---(11)]]>其中，選擇濾波器系數(shù)f(i)，從而將估計(jì)的均方誤差 最小化。由系數(shù)f(i)定義的濾波器f＝[f(k)...f(l)]T通常稱為線性最小均方誤差濾波器，并由下式給出f=bRμ^μ^-1rμ^μ(k)---(12)]]>其中Rμ^μ^=E{μ^(k)μ^(k)H}]]>表示與時(shí)隙1至?xí)r隙k相對(duì)應(yīng)的信號(hào)幅度估計(jì)的向量μ^(k)=[μ^(k)...μ^(l)]T]]>的自相關(guān)矩陣；rμ^μ(k)=E{μ^(k)μ*(k)}]]>表示在第k時(shí)隙上平均的真實(shí)信號(hào)幅度μ*(k)和分別與時(shí)隙1至?xí)r隙k相對(duì)應(yīng)的信號(hào)幅度估計(jì)的向量μ^(k)=[μ^(k)...μ^(l)]T]]>的互相關(guān)向量；以及
b是固定濾波器增益的實(shí)常數(shù)；典型地，設(shè)置b使得濾波器增益為單位一(unity)。
可選地，通過使用元件315、不使用元件315’，直接執(zhí)行時(shí)隙平均信號(hào)功率估計(jì)的線性最小均方誤差濾波，以將信號(hào)功率估計(jì)的均方誤差 最小化。在等式(14)中，通過使用向量E^s(k)=[|μ^(k)|2...|μ^(l)|2]T]]>來替換向量μ^(k)=[μ^(k)...μ^(l)]T]]>，并使用Es(k)＝|μ(k)|2來替換要估計(jì)的量μ(k)，易于找到解決該問題的濾波器系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，使用具有系數(shù)g(i)的最佳線性預(yù)測濾波器來替換Sampath等教授的基于假設(shè)AWGN信道模型的上述指數(shù)平滑，使得σ~2(k)=Σi=1kg(i)σ^2(i)---(13)]]>其中，選擇系數(shù)g(i)，從而將估計(jì)均方誤差 最小化。通過系數(shù)g(i)來定義濾波器g＝[g(k)...g(l)]T，并如在以上的信號(hào)能量濾波器中，由下式給出g=dRσ^σ^-1rσ^σ(k)---(14)]]>其中，Rσ^σ^=E{σ^(k)σ^(k)H}]]>表示與時(shí)隙1至?xí)r隙k相對(duì)應(yīng)的干擾加噪聲功率估計(jì)的向量σ^(k)=[σ^(k)...σ^(l)]T]]>的自相關(guān)矩陣；rσ^σ(k)=E{σ^(k)σ*(k)}]]>表示在第k時(shí)隙上平均的真實(shí)干擾加噪聲功率估計(jì)σ*(k)和與時(shí)隙1至?xí)r隙k相對(duì)應(yīng)的干擾加噪聲功率估計(jì)的向量σ^(k)=[σ^(k)...σ^(l)]T]]>的互相關(guān)向量；以及d是固定濾波器增益的實(shí)常數(shù)；典型地，設(shè)置d使得濾波器增益單一。
除法器元件350將濾波后的信號(hào)功率估計(jì)除以濾波后的干擾功率估計(jì)，以確定本發(fā)明的濾波后的SIR估計(jì)。如上所述，上述的濾波可以用于提供與相干、非相干和判決反饋時(shí)隙平均SIR估計(jì)中的每個(gè)相對(duì)應(yīng)的濾波后的SIR估計(jì)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，通過考慮從時(shí)隙0至?xí)r隙k-1的觀察，而不是從時(shí)隙1至?xí)r隙k的觀察，使用經(jīng)典的移動(dòng)平均FIR維納線性預(yù)測濾波器來體現(xiàn)等式(12)和(14)。也可以使用體現(xiàn)等式(12)和(14)的其它技術(shù)。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，可以使用自回歸IIR維納濾波器，以及可以當(dāng)在濾波操作中考慮僅過去、僅將來、或者過去和將來測量時(shí)，采用維納濾波器來執(zhí)行前向、后向或前后向線性預(yù)測。
可以基于對(duì)信號(hào)幅度估計(jì) 和干擾加噪聲功率估計(jì) (i＝1，..．，k)的觀察、或者基于以信號(hào)幅度和干擾加噪聲項(xiàng)為特征的參數(shù)的估計(jì)，以自適應(yīng)的方式來推導(dǎo)出最佳濾波器系數(shù)f(i)和g(i)。此外，可以基于標(biāo)準(zhǔn)的遞歸“自適應(yīng)”濾波技術(shù)來對(duì)最佳濾波器系數(shù)f(i)和g(i)進(jìn)行估計(jì)，例如，通過使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的最小均方或遞歸最小平方自適應(yīng)算法技術(shù)，這些技術(shù)有效地利用了由等式(12)和(14)表示的矩陣和向量操作的結(jié)構(gòu)，以降低計(jì)算復(fù)雜度并允許對(duì)最佳濾波器系數(shù)的連續(xù)遞歸白適應(yīng)/跟蹤(例如，見S.S.Haykin Adaptive filtertheory，Englewood-cliffs，NJPrentice Hall，1995，以及S.M.Kay，F(xiàn)undamentals of statistical sighal processing estimation theory，Englewood-cliffs，NJPrentice Hall，1993)。與非遞歸自適應(yīng)方式(其中，一次使用固定次數(shù)的測量來估計(jì)濾波器系數(shù))進(jìn)行對(duì)照，隨著聯(lián)系測量/觀察次數(shù)隨時(shí)間的增加，遞歸自適應(yīng)技術(shù)提高了濾波器系數(shù)估計(jì)的準(zhǔn)確性?？蛇x地，可以采用相同的自適應(yīng)技術(shù)來估計(jì)以信號(hào)幅度和干擾加噪聲項(xiàng)的統(tǒng)計(jì)量為特征的參數(shù)，然后在第二步驟中基于這些估計(jì)來計(jì)算最佳濾波器系數(shù)。
由于最小均方誤差濾波器的計(jì)算涉及的高復(fù)雜度，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，可以在更具啟發(fā)性的基礎(chǔ)上，采用最佳濾波器特征的近似值來簡化實(shí)施例。例如，在許多應(yīng)用中，干擾加噪聲可能通過以高擴(kuò)散因子的零均值A(chǔ)WGN來近似，以及可以使用由等式(9)表達(dá)的簡單指數(shù)濾波器?？梢云诖?，在多數(shù)情況下，通過相對(duì)于最佳濾波的近似值產(chǎn)生的衰退是可以接受的?？蛇x地，由于信號(hào)幅度和功率很大程度上取決于移動(dòng)速率和相應(yīng)的多普勒擴(kuò)散，所以可以期待使用如由等式(12)給出的最佳方式對(duì)信號(hào)幅度和功率進(jìn)行估計(jì)，以使整體SIR估計(jì)準(zhǔn)確性得以顯著提高。
如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到的，可以使用次優(yōu)濾波器來逼近由等式(12)表達(dá)的最佳濾波器，以降低對(duì)信號(hào)功率估計(jì)進(jìn)行濾波的計(jì)算復(fù)雜度。例如，如果僅對(duì)與信號(hào)分量相關(guān)聯(lián)的最大多普勒擴(kuò)散進(jìn)行了估計(jì)，則可以通過調(diào)整平滑濾波器帶寬的帶寬以適應(yīng)信號(hào)的多普勒帶寬，來為信號(hào)幅度估計(jì)適當(dāng)?shù)嘏渲玫仁?9)形式的指數(shù)濾波器。
以上僅示出了本發(fā)明的原理。因此將會(huì)理解，盡管沒有在這里明確描述或示出，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠建議不同的設(shè)置，用于體現(xiàn)本發(fā)明的原理，因而在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)。
在對(duì)這些權(quán)利要求進(jìn)行解釋的過程中，應(yīng)當(dāng)理解a)詞“包括”并不排除其它元件的出現(xiàn)，或者表示比所給權(quán)利要求中列出的那些元件多；b)在元件之前的詞“一”并不排除多個(gè)這種元件的出現(xiàn)；c)權(quán)利要求中的任何參考符號(hào)并不限制其范圍；d)可以通過相同術(shù)語或?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)或功能的硬件或軟件來表示多個(gè)“裝置”；e)每個(gè)公開的元件可以由硬件部分(例如，包括離散和集成的電子電路)、軟件部分(例如，計(jì)算機(jī)編程)及其任意組合組成；f)硬件部分可以由模擬和數(shù)字部分中的一個(gè)或兩個(gè)組成；g)除非特別指出，可以將所公開的設(shè)備或其部分中的任何一個(gè)組合在一起，或者分離為另一部分；以及h)除非特別指出，沒有意欲要求特定順序的動(dòng)作。
權(quán)利要求
1.一種估計(jì)信干比的方法，包括確定平均信號(hào)功率的估計(jì) 確定平均干擾功率的估計(jì) 將所述平均信號(hào)功率的估計(jì) 除以所述平均干擾功率的估計(jì) 以獲得信干比(SIR)的估計(jì)，其中所述平均信號(hào)功率的估計(jì) 和平均干擾功率的估計(jì) 中的至少一個(gè)基于一系列連續(xù)估計(jì) 的濾波后的平均，所述濾波后的平均包括應(yīng)用于所述系列連續(xù)估計(jì)中的每一個(gè)的濾波器項(xiàng)(f(i)，g(i))，以及所述濾波器項(xiàng)(f(i)，g(i))被確定為實(shí)質(zhì)上使與連續(xù)估計(jì) 相關(guān)聯(lián)的均方誤差最小化。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述濾波器項(xiàng)(f(i)，g(i))實(shí)質(zhì)上與移動(dòng)平均FIR維納線性預(yù)測濾波器項(xiàng)相對(duì)應(yīng)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述濾波器項(xiàng)(f(i)，g(i))實(shí)質(zhì)上與自回歸IIR維納濾波器項(xiàng)相對(duì)應(yīng)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述平均干擾功率的估計(jì) 基于一系列干擾功率估計(jì) 的濾波后的平均，以及所述干擾功率估計(jì) 與信號(hào)加干擾幅度(r[n])的方差相對(duì)應(yīng)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述平均信號(hào)功率的估計(jì) 基于一系列信號(hào)幅度估計(jì) 的濾波后的平均的平方，以及所述信號(hào)幅度估計(jì) 與信號(hào)加干擾幅度(r[n])的平均相對(duì)應(yīng)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述平均信號(hào)功率的估計(jì) 基于一系列信號(hào)功率估計(jì) 的濾波后的平均，以及所述信號(hào)幅度估計(jì) 與信號(hào)加干擾幅度(r[n])的平均的平方相對(duì)應(yīng)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述平均信號(hào)功率的估計(jì) 基于濾波后的平均，其中，濾波器項(xiàng)(f(i))實(shí)質(zhì)上使均方誤差最小化，以及所述平均干擾功率的估計(jì) 基于指數(shù)平滑。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述濾波器項(xiàng)(f(i)，g(i))與 相對(duì)應(yīng)，其中Rv^v^=E{v^(k)v^(k)11}]]>表示k個(gè)連續(xù)估計(jì) 的向量v^(k)=[v^(k)...v^(1)]T]]>的自相關(guān)矩陣；rv^v(k)=E{v^(k)v*(k)}]]>表示在第k連續(xù)估計(jì)上平均的真實(shí)估計(jì)v*(k)和向量v^(k)=[v^(k)...v^(1)]T]]>的互相關(guān)向量；以及b表示用于確定濾波器增益的實(shí)常數(shù)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括基于遞歸自適應(yīng)濾波技術(shù)來估計(jì)濾波器項(xiàng)(f(i)，g(i))。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使用自適應(yīng)濾波技術(shù)對(duì)以連續(xù)估計(jì) 的統(tǒng)計(jì)為特征的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，以及基于這些參數(shù)確定所述濾波器項(xiàng)(f(i)，g(i))。
11.一種SIR估計(jì)器(300)，包括第一估計(jì)器(310)，配置用于提供一系列信號(hào)幅度估計(jì) 第二估計(jì)器(310)，配置用于提供一系列干擾功率估計(jì) 第一濾波器(320，330，340)，配置用于根據(jù)應(yīng)用于一系列信號(hào)幅度估計(jì) 中的每一個(gè)的濾波器項(xiàng)(f(i))，來提供與所述系列信號(hào)幅度估計(jì) 相對(duì)應(yīng)的平均信號(hào)功率的估計(jì) 第二濾波器，配置用于提供與一系列干擾功率估計(jì) 相對(duì)應(yīng)的平均干擾功率的估計(jì) 以及除法器(350)，配置用于提供平均信號(hào)功率 與平均干擾功率 的比率，作為信干比(SIR)的估計(jì)，其中所述濾波器項(xiàng)(f(i))被確定為實(shí)質(zhì)上使與信號(hào)幅度估計(jì) 相關(guān)聯(lián)的均方誤差最小化。
12.如權(quán)利要求11所述的SIR估計(jì)器，其中所述第二濾波器配置用于根據(jù)應(yīng)用于所述系列干擾功率估計(jì) 中的每一個(gè)的濾波器項(xiàng)(g(i))，來提供平均干擾功率的估計(jì) 以及所述濾波器項(xiàng)(g(i))被確定為實(shí)質(zhì)上使與干擾功率估計(jì) 相關(guān)聯(lián)的均方誤差最小化。
13.如權(quán)利要求11所述的SIR估計(jì)器，其中所述第二濾波器配置用于根據(jù)對(duì)所述系列干擾功率估計(jì) 的指數(shù)平滑，來提供平均干擾功率的估計(jì)
14.如權(quán)利要求11所述的SIR估計(jì)器，還包括平方組件(315，315’)，配置用于提供以下之一所述第一濾波器(320，330，340)的輸出的平方，用于提供平均信號(hào)功率的估計(jì) 或者所述第一濾波器(320，330，340)的輸入的平方，用于提供與所述系列信號(hào)幅度估計(jì) 相對(duì)應(yīng)的一系列信號(hào)功率估計(jì)
15.如權(quán)利要求11所述的SIR估計(jì)器，其中所述濾波器項(xiàng)(f(i)，g(i))實(shí)質(zhì)上與移動(dòng)平均FIR維納線性預(yù)測濾波器項(xiàng)相對(duì)應(yīng)。
16.如權(quán)利要求11所述的SIR估計(jì)器，其中所述濾波器項(xiàng)(f(i)，g(i))實(shí)質(zhì)上與自回歸IIR維納濾波器項(xiàng)相對(duì)應(yīng)。
17.如權(quán)利要求11所述的SIR估計(jì)器，其中所述第一估計(jì)器(310)基于輸入的信號(hào)加干擾幅度(r[n])的平均來提供信號(hào)幅度估計(jì)
18.如權(quán)利要求11所述的SIR估計(jì)器，其中所述第二估計(jì)器(380)基于輸入的信號(hào)加干擾幅度(r[n])的方差來提供干擾功率估計(jì)
19.如權(quán)利要求11所述的SIR估計(jì)器，其中所述濾波器項(xiàng)(f(i)，g(i))與 相對(duì)應(yīng)，其中Rv^v^=E{v^(k)v^(k)11}]]>表示k個(gè)連續(xù)估計(jì) 的向量v^(k)=[v^(k)...v^(1)]T]]>的自相關(guān)矩陣；rv^v(k)=E{v^(k)v*(k)}]]>表示在第k連續(xù)估計(jì)上平均的真實(shí)估計(jì)v*(k)和向量v^(k)=[v^(k)...v^(1)]T]]>的互相關(guān)向量；以及b表示用于確定濾波器增益的實(shí)常數(shù)。
20.如權(quán)利要求11所述的SIR估計(jì)器，其中所述濾波器項(xiàng)(f(i)，g(i))基于遞歸自適應(yīng)濾波技術(shù)。
全文摘要
對(duì)用于估計(jì)信干比(SIR)的估計(jì)后的功率電平進(jìn)行濾波，從而將估計(jì)后的功率估計(jì)的均方誤差(MSE)最小化。一階無限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器用于對(duì)信號(hào)功率估計(jì)和噪聲功率估計(jì)進(jìn)行濾波?？蛇x地，使用維納線性預(yù)測濾波器對(duì)平均信號(hào)功率和平均干擾功率的估計(jì)進(jìn)行濾波。該SIR估計(jì)適用于包括衰落和干擾的傳輸信道，并適用于BPSK、QPSK和其它調(diào)制系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04B17/00GK101023591SQ200580031505
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2005年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月19日
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