專利名稱：在多天線接收器中估計信號與干擾加噪聲之比(sinr)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要地涉及射頻(RF)接收器，并且具體地涉及在比如包括蜂窩電話和非蜂窩通信設(shè)備的無線通信設(shè)備中的RF接收器中、特別是在那些使用多個天線的RF接收器中使用的SINR(信號與干擾加噪聲之比)估計方法和電路。
背景技術(shù)：
在比如那些通常稱為移動站(MS)的無線通信設(shè)備的無線通信設(shè)備中，在處理接收數(shù)據(jù)時SINR測量被普遍地用于調(diào)制器/解調(diào)器或者調(diào)制解調(diào)器中。在碼分多址(CDMA)系統(tǒng)中也定義成Eb/Nt(比特能量與噪聲功率之比)的SINR對于MS而言是一項支持快速前向功率控制(FPC)算法的必需測量?？焖貴PC的目的是在第三代CDMA系統(tǒng)的前向鏈路上被部署成一種用以通過對基站(BS)的發(fā)射功率提供更嚴格的控制來增大前向鏈路容量的手段。FPC算法的基本思想在于MS根據(jù)如由當前無線信道衰落條件決定的它所接收的“瞬時”SINR來確定服務(wù)BS是應(yīng)當增大還是減小發(fā)射功率。具體而言，MS在它經(jīng)歷深度衰落條件(低SINR)時請求增大發(fā)射功率，而在它經(jīng)歷良好信道條件(高SINR)時請求減小發(fā)射功率。
對于單天線接收器，用于SINR估計的MS算法通常實施如下。首先，通過對功率控制比特(FCH)的或者業(yè)務(wù)符號(SCH)的相干組合幅度求平方來計算信號功率(Eb)。這一相干求和涉及到激活(active)分支(指定給多徑或者在軟切換中指定給另一BS路徑，這里每個分支實質(zhì)上是偽噪聲(PN)和沃爾什擴頻碼解調(diào)器或者相關(guān)器)。然而，通過將針對每個分支而獨立估計的噪聲功率電平相加并且假設(shè)這些噪聲項不相關(guān)來計算總噪聲功率。然而，在多個接收器天線的情況下，發(fā)明人已經(jīng)認識到，來自支配性鄰居BS的干擾(小區(qū)間干擾)和/或多徑干擾(小區(qū)內(nèi)干擾)通常表現(xiàn)出某種程度的跨天線相關(guān)(空間相關(guān))，因此獨立噪聲項的根本假設(shè)導(dǎo)致不正確的SINR估計。另外，當在接收器處使用基于最小均方誤差(MMSE)準則的最優(yōu)組合(O.C.)方案時，假設(shè)在O.C.輸出處所觀測到的殘留干擾電平會不同于在每個天線支路上測量的干擾功率電平之和是合理的，因為O.C.往往抑制相關(guān)干擾。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)這些啟示中的當前優(yōu)選實施例來克服上述和其它問題并且實現(xiàn)其它優(yōu)點。
在一個方面中，本發(fā)明提供了一種用以操作接收器的方法，并且包括將從至少第一天線和第二天線接收的信號施加到至少一個分支對。該至少一個分支對包括指定給第一天線的第一分支部件和指定給第二天線的第二分支部件。該方法還包括從每個分支部件輸出業(yè)務(wù)符號和導(dǎo)頻符號；組合多個天線的(空間組合)從第一分支部件和從第二分支部件輸出的、以它們的相應(yīng)信道估計系數(shù)(MRC組合)來加權(quán)或者以MMSE權(quán)重來加權(quán)的導(dǎo)頻符號以產(chǎn)生針對這一特定路徑的噪聲加干擾估計。當存在多徑時，多個分支對是激活的，每個分支對指定給如分支管理功能所確定的分解路徑。該方法還包括組合每個分支對的噪聲加干擾估計以產(chǎn)生解碼器輸入處的累計噪聲加干擾估計；從在信道解碼器輸入處的總信號能量的估計中減去累計噪聲加干擾估計以生成無偏總信號估計；以及將無偏總信號估計除以累計噪聲加干擾估計以獲得捕獲(空間)相關(guān)的和不相關(guān)的干擾貢獻的無偏信號與干擾加噪聲之比估計。
在本發(fā)明的另一方面中，本發(fā)明提供了一種射頻接收器，耦合到至少兩個天線，每個天線耦合到對應(yīng)PN碼相關(guān)器對，其中每個PN和沃爾什碼相關(guān)器對包括各自具有耦合到對應(yīng)天線的輸入的第一相關(guān)器部件和第二相關(guān)器部件。每個相關(guān)器部件輸出業(yè)務(wù)符號和導(dǎo)頻符號。該接收器還包括用于每個分支對的第一組合器，具有耦合到所述第一相關(guān)器部件和第二相關(guān)器部件的輸入，用于接收加權(quán)導(dǎo)頻符號并且空間地組合多個天線的加權(quán)導(dǎo)頻符號以產(chǎn)生第一噪聲加干擾估計。在多徑的情況下，多個分支對是激活的，每個分支對指定給如分支管理模塊所確定的單個路徑。第二組合器對每個分支對所產(chǎn)生的噪聲加干擾估計求和以產(chǎn)生在解碼器輸入處的總噪聲加干擾估計。減法器通過從信號能量的估計中減去單個噪聲估計來生成無偏總信號估計，由此在對信道解碼器的輸入處提供準確的SINR估計，而除法器具有耦合到第三組合器輸出和減法器輸出的輸入，通過將無偏總信號估計除以單個噪聲估計來輸出無偏信號與干擾加噪聲之比估計。該SINR之所以準確是因為它考慮了空間相關(guān)和空間不相關(guān)的干擾項。
當在接收器處使用M個天線時，分支對模塊被M個分支的集合取代，而前述技術(shù)保持有效。
在本發(fā)明的又一非限制性實施例中，提供了一種射頻接收器，具有用于耦合到單個天線的輸入。該接收器包括至少一個擴頻碼相關(guān)器，具有用于耦合到單個天線的輸入并且輸出業(yè)務(wù)符號和導(dǎo)頻符號；加權(quán)塊，具有耦合到相關(guān)器的輸入并且輸出加權(quán)業(yè)務(wù)符號和導(dǎo)頻符號；以及噪聲加干擾估計器，耦合用以接收加權(quán)導(dǎo)頻信號以根據(jù)加權(quán)導(dǎo)頻符號來產(chǎn)生噪聲加干擾估計。該噪聲加干擾估計器具有用以將兩個連續(xù)加權(quán)導(dǎo)頻符號相減的減法器、用以對兩個連續(xù)加權(quán)導(dǎo)頻符號之間的差值求平方的平方器、以及用以針對多個符號對差值平方求平均的平均器。該接收器還包括無偏信號與干擾加噪聲之比估計器，具有減法器和除法器，該減法器用以從代表加權(quán)業(yè)務(wù)符號的輸入到信道解碼器的信號能量的估計中減去累計信號加噪聲估計以生成無偏總信號估計，該除法器通過將無偏總信號估計除以累計噪聲加干擾估計來輸出無偏信號與干擾加噪聲之比估計。
作為例子，接收器的各種非限制性實施例可以實施于移動站、基站或者這二者中。


在結(jié)合附圖來閱讀以下優(yōu)選實施例時，這些啟示中的前述和其它方面變得更加明顯，在這些附圖中圖1是代表了用于實施本發(fā)明實施例的一個適當實施例的移動站和無線網(wǎng)絡(luò)的簡化框圖；圖2是用以在時間和空間上收集可分解多徑分量的信號能量、具有M個接收器天線(為了簡化起見M＝2)和L個分支對(為了簡化起見L＝2)的無線收發(fā)器的框圖；統(tǒng)稱為圖3的圖3A、3B和3C示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的圖2的Nt_Pair1塊和Nt_Pair2塊(分別是圖3A和圖3B)以及無偏SINR(Eb/Nt)估計塊(圖3C)；以及圖4是根據(jù)形成本發(fā)明優(yōu)選實施例一部分的方法的邏輯流程圖。
具體實施例方式
為了簡化起見，針對雙天線接收器的情況來提供本發(fā)明的描述。然而，本發(fā)明的各種實施例適用于任何數(shù)目的天線(M個天線)，其中M＞2，并且也適用于單個接收器天線的情況，下文將說明這一點。
為了克服上述問題并且為了提供更準確的SINR估計，本發(fā)明的當前優(yōu)選實施例以與信號功率計算相一致的方式根據(jù)相干組合符號來計算總噪聲加干擾項。具體而言，本發(fā)明的當前優(yōu)選實施例如下地估計噪聲加干擾a)將導(dǎo)頻符號與它們的相應(yīng)權(quán)重相乘并且成對地求和以生成針對每個分支對的組合導(dǎo)頻符號流。
b)對于每個分支對，通過將兩個連續(xù)(空間)組合導(dǎo)頻符號相減、然后求平方并且求平均來估計噪聲加干擾。
c)通過沿時間維度對每個分支對的所有噪聲功率電平求和來計算如在信道解碼器輸入處所觀察到的總噪聲加干擾功率。以分支鎖定狀態(tài)標志(1＝啟用，0＝禁用)對每個分支對的貢獻進行加權(quán)。以這一方式，捕獲由空間相關(guān)的分量所產(chǎn)生的對總噪聲的貢獻，并且提供在信號解碼器的輸入處所觀察到的SINR的一致估計。
當在接收器處有多個天線和/或多個分支可用時，可以使用多種示例性組合方案中的任何方案來導(dǎo)出被用來在時間和空間上對多徑信號分量進行相干組合的復(fù)權(quán)重。
例如，一個適當?shù)慕M合方案使用在CDMA調(diào)制解調(diào)器中通常稱為RAKE接收器的最大比組合器(MRC)。在這一情況下，用于每個分支的業(yè)務(wù)信號在組合之前以它們的相應(yīng)信道增益(復(fù)共軛)進行加權(quán)。例如，在IS-95和IS-2000 CDMA系統(tǒng)中，根據(jù)經(jīng)濾波的導(dǎo)頻符號來估計信道幅度和相位。注意到如果噪聲分量不相關(guān)則這類組合使SNR最大化。在這一假設(shè)之下，在組合器輸出處的SNR就是在每個相關(guān)器的輸出處所觀測到的SNR之和。
另一適當?shù)慕M合方案使用基于MMSE準則的最優(yōu)組合器(OC)。該OC利用多個接收器天線不僅防止小規(guī)模衰落而且抑制有色干擾，因此使SINR最大化。由于組合器的干擾抑制能力，在組合器輸出處的SINR大于在每個相關(guān)器的輸出處所觀測到的SINR之和。
本發(fā)明的當前優(yōu)選實施例是當在接收器處利用MRC或者MMSE組合方案時起作用的，因為它測量在解碼器輸入處存在的殘留(有效)噪聲功率電平。此外，用于O.C.方案的權(quán)重基于MMSE準則導(dǎo)出。用于最小化MSE的算法是實現(xiàn)維納解w‾O.C.=R‾an-1r‾xd]]>的DMI(直接矩陣求逆)，其中Ran是噪聲協(xié)方差矩陣，而rxd代表所需信號和接收信號的互相關(guān)，即信道估計。Ran矩陣的大小是M×M。rxd向量的大小是M×1。不失本發(fā)明的一般性，其它類型的算法也可以用來產(chǎn)生權(quán)重，比如但不限于最小均方(LMS)算法和遞歸最小平方(RLS)算法。
為了將本發(fā)明置于適當?shù)募夹g(shù)背景中并且作為介紹，圖1在簡化框圖中示出了適合于實施本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)10的非限制性和示例性實施例。無線通信系統(tǒng)10包括至少一個移動站(MS)100。圖1還示出了示例性網(wǎng)絡(luò)運營商20，該運營商20例如具有節(jié)點30，用于連接到電信網(wǎng)絡(luò)，比如公共分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或者PDN；至少一個基站控制器(BSC)40或者等效裝置；以及也可以稱為基站(BS)的多個基站收發(fā)器(BTS)50，具有用于根據(jù)預(yù)定的空中接口標準在前向或者下行鏈路方向上向移動站100發(fā)射物理信道和邏輯信道的收發(fā)器。從移動站100到網(wǎng)絡(luò)運營商還存在傳送源自于移動站的接入請求和業(yè)務(wù)的反向或者上行鏈路通信路徑。小區(qū)3與每個BTS50相關(guān)聯(lián)，其中一個小區(qū)將在任意給定時刻被視為服務(wù)小區(qū)，而一個或者多個相鄰小區(qū)將被視為鄰居小區(qū)。
空中接口標準可以遵循任何適當?shù)臉藴驶蛘邊f(xié)議，并且可以實現(xiàn)語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，比如實現(xiàn)因特網(wǎng)70的接入和網(wǎng)頁下載的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在本發(fā)明的當前優(yōu)選實施例中，空中接口標準兼容于碼分多址(CDMA)空中接口標準，比如已知為cdma2000的CDMA接口標準，盡管這對于本發(fā)明的實施不具限制性。
移動站100通常包括控制單元或者控制邏輯，比如耦合到存儲器130的微控制單元(MCU)120，并且可以具有耦合到顯示器140輸入的輸出和耦合到鍵盤或者小鍵盤160輸出的輸入。移動站100可以是手持無線電話，比如蜂窩電話或者個人通信器。移動站100也可以容納于在使用過程中連接到另一設(shè)備的卡或者模塊內(nèi)。例如，移動站100可以容納于PCMCIA或者相似類型的在使用過程中安裝于便攜數(shù)據(jù)處理器內(nèi)的卡或者模塊內(nèi)，該便攜數(shù)據(jù)處理器比如是膝上型或者筆記本計算機或者甚至是可由用戶佩戴的計算機。
一般而言，應(yīng)當認識到移動站100的實施例的例子包括但不限于蜂窩電話、具有無線收發(fā)器的個人數(shù)字助理(PDA)、具有無線收發(fā)器的便攜計算機、具有無線收發(fā)器的比如數(shù)字相機這樣的圖像捕獲設(shè)備、具有無線收發(fā)器的游戲設(shè)備、具有無線收發(fā)器的音樂存儲和回放設(shè)備以及包含這些功能之組合的手持單元或者終端。
移動站100還包含無線部分，該無線部分包括數(shù)字信號處理器(DSP)180，或者等效的高速處理器或邏輯；以及無線收發(fā)器，包括由發(fā)射器200和接收器220組成的收發(fā)器。至少假設(shè)接收器220耦合到多個接收天線240A、240B以便與網(wǎng)絡(luò)運營商通信。提供比如頻率合成器(SYNTH)260這樣的至少一個本地振蕩器用于調(diào)諧收發(fā)器。
本發(fā)明的當前優(yōu)選實施例最關(guān)注的是接收器220，該接收器的單元在圖2和圖3中示出并且在下文中具體地加以討論。
圖2圖示了具有M＝2個接收器天線240A、240B和兩個模擬到數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器223A、223B的圖1的接收器220的一部分，這些A/D轉(zhuǎn)換器對L＝2個分支對221A、221B和222A、222B進行饋送。分支對221、222在時間和空間上收集可分解多徑分量的信號能量。在本例中假設(shè)有兩個可分解多徑，因此使用兩個分支對221、222。在其它實施例中可以有多于或者少于兩個可分解信號多徑并且因此可以有多于或者少于兩個分支對221、222。分支對221、222的每個分支部件(相關(guān)器)分別輸出導(dǎo)頻符號Pm，l和業(yè)務(wù)符號Tm，l。業(yè)務(wù)符號在施加到符號組合器226之前在加權(quán)塊224A、224B和225A、225B中被以Wm，l加權(quán)。組合業(yè)務(wù)符號然后被饋送到信道解碼器228以供比特解調(diào)。導(dǎo)頻符號也被以Wm，l加權(quán)并且在求和聯(lián)結(jié)點230A、230B中被成對地組合(即以對應(yīng)分支對的部件分支221A、221B和222A、222B的次序來組合)。所得的加權(quán)和空間組合的導(dǎo)頻符號被輸入到相應(yīng)的Nt估計塊232A、232B，該估計塊在圖3A和圖3B中分別表示為Nt_Pair1和Nt_Pair2。作為當前優(yōu)選但非限制性的例子，可以使用MRC或者基于MMSE的O.C.組合器方案來導(dǎo)出圖2中所示權(quán)重Wm，l的值。
圖3進一步具體地示出了當前優(yōu)選SINR估計技術(shù)的各種單元。在圖3A和圖3B中可以看到，構(gòu)造相同的Nt估計塊232A、232B通過將兩個連續(xù)符號相減(一個符號延遲線300和減法器節(jié)點301)、然后對該差值求平方(塊302)并且針對k個符號對其求平均(塊303)從而根據(jù)空間組合導(dǎo)頻符號來估計噪聲加干擾。接著針對L個激活分支對把來自每個分支對的估計噪聲加干擾求和，以便在形成無偏Eb/Nt估計器310一部分的塊304中產(chǎn)生總噪聲估計Nt。通過在塊305和塊306中對業(yè)務(wù)符號組合器輸出(y)求平方并且求平均來計算在解碼器輸入處的信號能量(Eb)。然后在減法器307中從Eb中減去Nt估計以去除偏差項。然后在塊308中將無偏Eb估計除以Nt以產(chǎn)生用于MS100中(或者BS50中)的功率控制和其它處理任務(wù)的SINR估計(Eb/Nt)。作為非限制性例子，在IS-95和IS-2000系統(tǒng)中k可以等于24個符號(對應(yīng)于一個功率控制組)。
應(yīng)當注意，圖2和圖3的功能可以用硬件或者用軟件或者硬件和軟件的組合(DSP或者MCU)來實現(xiàn)。舉例而言并且正如下文將變得更明顯的，多個前述操作可服從于按照圖1中所示DSP180所執(zhí)行的軟件指令來實施。
現(xiàn)在將更具體地討論上述操作。要指出的是，本發(fā)明的當前優(yōu)選實施例可用于當在無線CDMA調(diào)制解調(diào)器的接收器處使用單個或者多個天線時確定SINR，雖然為了簡化起見，針對兩個天線240A、240B和兩個分支對221、222的情況而提供了分析，但是本發(fā)明當前優(yōu)選實施例的使用可以容易地延及M個接收器天線和L個分支的一般情況。在下文中針對M＝2、L＝2提供了對SINR計算的具體分析，因此不應(yīng)將這理解為對本發(fā)明當前優(yōu)選實施例的使用或者范圍有所限制。
考慮通過頻率衰落選擇性信道發(fā)射的(兩次路徑衰落)并且受到加性白噪聲破壞的由兩個天線240A、240B接收的接收信號。在塊223中對接收信號進行A/D轉(zhuǎn)換，并且在每個指定分支221、222(相關(guān)器)的輸入處以每個碼片一個采樣的方式對接收信號進行采樣。不失一般性，針對使用正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制的CDMA系統(tǒng)來實現(xiàn)以下推導(dǎo)。假設(shè)每個分支對221、222利用同一PN相位對指定的多徑分量解擴，并且為了方便起見假設(shè)有理想的時序恢復(fù)。給定這些條件，在每個相關(guān)器221、222的輸出處的業(yè)務(wù)符號表達式給定如下T11(k)=α11EtS~k+nt11(k)---(1)]]>T21(k)=α21EtS~k+nt21(k)---(2)]]>T12(k)=α12EtS~k+nt12(k)---(3)]]>T22(k)=α22EtS~k+nt22(k)---(4)]]>其中S~k=±12±j±12]]>是具有單位能量的QPSK調(diào)制編碼符號，am，lm∈{1，2..M}，l∈{1，2..L}是具有瑞利分布幅度和統(tǒng)一相位的信道復(fù)系數(shù)，Et是在相關(guān)器輸出處由Ni2Ecl給定的業(yè)務(wù)符號能量，Ni是業(yè)務(wù)符號相關(guān)長度，而Ecl是業(yè)務(wù)碼片能量。在這一情況下，nIm，1是在每個相關(guān)器221、222的輸出處的業(yè)務(wù)噪聲項。該業(yè)務(wù)噪聲項具有兩個分量白分量(nw)和由支配性同信道干擾所產(chǎn)生的空間有色分量(nI)。展開業(yè)務(wù)符號的噪聲項獲得下式nt11(k)=nw11t(k)+α12nI3→1t(k)---(5)]]>nt21(k)=nw21t(k)+α22nI2→1t(k)---(6)]]>nt12(k)=nw12t(k)+α11nI1→2t(k)---(7)]]>nt22(k)=nw22t(k)+α21nI1→2t(k)---(8)]]>其中nI1→2代表在相關(guān)器222輸出處路徑1對路徑2的多徑干擾(就幅度而言)。類似地，nI2→1代表在相關(guān)器221輸出處路徑2對路徑1的多徑干擾(就幅度而言)。
正如可以通過比較等式5與(6)以及等式(7)與(8)所見，用于每個分支對221、222的干擾分量僅僅在衰落系數(shù)上有所不同。事實上，每個分支對221、222利用同一PN相位和沃爾什碼對在每個天線支路處接收的衰落信號加干擾進行解擴。衰落系數(shù)雖然對于每個路徑都是獨立的但是以可以注意到的速度隨時間緩慢地變化，因此可以在功率控制組(PCG)間隔(例如在IS-2000中是1.25毫秒)期間被視為復(fù)常數(shù)。出于上述原因，干擾項在PCG間隔期間是在多個天線上高度相關(guān)的。
白噪聲項的統(tǒng)計如下(nwn,1t)~N(0,NtIOC)---(9)]]>(nwn,1p)~N(0,NpIOC)---(10)]]>針對衰落系數(shù)而求平均的干擾項的統(tǒng)計是(nI1→2t,nI2→1t)~N(0,NtIor)---(11)]]>(nI1→2p,nI2→1p)~N(0,NpIor)---(12)]]>其中N(0，σ2)表示具有零均值和方差σ2的高斯分布，以及其中假設(shè)E|αm，l|2＝1。
在相關(guān)器221、222輸出處的導(dǎo)頻符號表達式給定如下Pm,l(k)=αm,lEp+mFm,l(k)---(13)]]>其中Ep=Np2Ecp]]>，以及其中Np是導(dǎo)頻符號相關(guān)長度，而Ecp是導(dǎo)頻碼片能量。
導(dǎo)頻噪聲分量表達式給定如下
np11(k)=nw11p(k)+α12nI2→1p(k)---(14)]]>np21(k)=nw21p(k)+α22nI2→1p(k)---(15)]]>np12(k)=nw12p(k)+α11nI1→2p(k)---(16)]]>np22(k)=nw22p(k)+α21nI1→2p(k)---(17)]]>每個業(yè)務(wù)符號在塊224、225中與它的相應(yīng)權(quán)重(復(fù)共軛)相乘以便進行相干組合。
組合器226的輸出符號因此給定如下y(k)=Σm=1MΣl=1Lwm,l*(k)Tm,l(k)---(18)]]>在對信道解碼器228的輸入處的業(yè)務(wù)符號的真實能量給定如下Eb=|E[y]2=|Σm=1MΣl=1Lwm,l*αm,l|2Et---(19)]]>其中等式(1)..(4)已經(jīng)替換了等式(18)中的“T”。然而出于實際考慮，通過求取包含噪聲項的等式(18)的平方期望值來計算調(diào)制解調(diào)器中的比特能量。將該計算限于單個分支對221或者222，空間組合業(yè)務(wù)符號的能量給定如下Ebunbias|Pair1oc=[|w11*(α11EtS~k+nt11)+w21*(α21EtS~k+nt21)|2]=---(20)]]>=E[|w11*(α11EtS~k+nw12t(k)+α12nI1→2t)+w21*(α21EtS~k+nw22t+α22nI2→1t)|2]=]]>=(|w11|2|α11|2+|w21|2|α21|2+2Rc[w21*w21α21α21*])Et+(|w11|2+|w21|2)Ioc+]]>+(|w11|2|α12|2+|w21|2|α22|2+2Rc[w11*w21α12α22*])Ior]]>正如從等式(20)中所見，相干組合業(yè)務(wù)符號的能量包含與信號能量成比例的項以及分別地與白噪聲分量(Ioc)和與空間有色多徑干擾(Ior)成比例的兩項。為了提供對偏差項的估計并且為了捕獲空間相關(guān)噪聲貢獻項，當前優(yōu)選使用以下過程a)在空間維度上根據(jù)相干組合導(dǎo)頻符號來估計噪聲電平；以及b)對在a)中計算的L個功率值求和以便在時間維度上考慮所有分支對。
通過多徑噪聲項由于不同的PN相位而在時間上不相關(guān)并且通過考慮到PN周期比沃爾什碼長度Nt要長得多可以證明第二步驟(b)是合理的。
噪聲加干擾估計可以通過針對PCG計算噪聲符號的方差來計算。如下所述，優(yōu)選方法是通過將兩個連續(xù)導(dǎo)頻符號相減(見圖3A和圖3B中的塊300和塊301)來計算噪聲加干擾。
噪聲估計給定如下Nt|Pair1=12E[|w11*(k)P11(k)+w21*(k)P21(k)-(w11*(k-1)P11(k-1)+w21*(k-1)P21(k-1))|2]]]>(21)將等式(14)-等式(17)代入等式(21)中，并且假設(shè)每個衰落系數(shù)對于兩個連續(xù)導(dǎo)頻符號是恒定的，從而導(dǎo)出NtPair1=(|w11|2+|w21|2)Ioc+(|w11|2|α12|2+|w21|2|α22|2+2Re[w11*w21α12α22*])Ior]]>(22)正如所見，等式(22)提供了對如在等式(20)中出現(xiàn)的相干組合業(yè)務(wù)符號的噪聲加干擾功率的估計。在解碼器228的輸入處的總噪聲項然后給定如下Nt=Σt=1tNtPair1---(23)]]>根據(jù)等式(20)與等式(23)之比獲得Eb/Nt，即 。該優(yōu)選方法如下式所示從等式(20)中去除偏差項 在本發(fā)明當前優(yōu)選但非限制性的實施例中，使用雙天線接收器220，其中獨立地計算與每個分支部件對221A、221B和222A、222B有關(guān)的噪聲項、然后對噪聲項求和。如上所言，Eb和Nt的計算可以用硬件或者用軟件(或者通過這二者的組合)執(zhí)行。當前優(yōu)選的噪聲估計過程如等式(21)中所示使用差值，而當前優(yōu)選的Eb估計過程如等式(24)中所示去除偏差。
可以認識到，本發(fā)明的當前優(yōu)選實施例提供了利用來自多個天線(240A、240B)和多個指定分支(221、222)的信號實現(xiàn)將無論是由多徑還是由一個支配性鄰居BS所產(chǎn)生的空間相關(guān)干擾都納入考慮之中的改進型SINR估計的電路和方法。所確定的SINR估計代表了在解碼器輸入處所觀察到的有效Eb/Nt。此信息由MS100用于前向功率控制處理和/或用于其它目的，在這些其他目的中，提供準確SINR估計將是有益的。另外，提出的SINR估計方法是靈活的，并且適合于與作為非限制性例子的MRC或者O.C.(基于MMSE準則)接收器分集方案一起使用。
如上所言，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例而獲得的改進型SINR估計可以在MS100/BS50調(diào)制解調(diào)器中為多種算法所用。本發(fā)明的當前優(yōu)選實施例雖然是在MS100的背景下提供的但是可以容易地延及BS50，比如實施反向功率控制過程的BS。因此，盡管以上描述已經(jīng)提供了SINR估計在FPC算法背景中的使用，但是改進型SINR估計的使用不限于僅僅與這一重要應(yīng)用一起使用。
基于以上描述并且參照圖4，可以認識到本發(fā)明的一個方面是一種用以操作接收器220的方法，并且包括(步驟A)將從至少第一天線和第二天線(240A、240B)接收的信號施加到L個分支對，其中L代表在給定的時間瞬間的可分解多徑的數(shù)目。每個分支對包括第一分支部件221A、222A和第二分支部件221B、222B。該方法從每個分支部件輸出業(yè)務(wù)符號和導(dǎo)頻符號。步驟B將導(dǎo)頻符號與例如從MRC或者O.C.方案獲得的它們的相應(yīng)權(quán)重相乘。步驟C空間組合從第一分支部件和從第二分支部件輸出的加權(quán)導(dǎo)頻符號，而步驟D將兩個連續(xù)的空間組合導(dǎo)頻符號相減、然后求平方并且求平均以產(chǎn)生針對所考慮的路徑的噪聲加干擾估計。步驟E組合每個分支對所產(chǎn)生的噪聲加干擾估計以生成累計(整體)噪聲估計。步驟F從輸入到信道解碼器的總信號能量的估計中減去累計噪聲加干擾估計以生成無偏總信號估計。步驟G將無偏總信號估計除以累計噪聲加干擾估計以獲得將(空間)相關(guān)的和不相關(guān)的干擾貢獻納入考慮之中的無偏信號與干擾加噪聲之比估計。
以上描述已經(jīng)通過示例性和非限制性的例子提供了對發(fā)明人當前構(gòu)思用于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方法和裝置的既完全又具啟發(fā)性的描述。然而，根據(jù)結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求來閱讀的以上描述，各種修改和調(diào)整對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言可以變得明顯。作為僅僅一些例子，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以嘗試使用其它相似或者等效電路架構(gòu)，并且也可以利用多于(或者少于)兩個接收天線。
例如，對于使用僅一個天線作為設(shè)計選擇的情況而言，或者由于第二天線失靈，對Nt估計塊232A(而如果正在處理多個可分解信號則還有232B)的輸入將是來自僅一個分支(221A)的加權(quán)輸出，并且可以關(guān)閉分支221B(如果有的話)。
然而，本發(fā)明的啟示中的所有這些和相似修改都仍然將落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
另外，本發(fā)明當前優(yōu)選實施例的一些特征在沒有其它特征的對應(yīng)使用時仍然可以有利地加以使用。因此，以上描述應(yīng)當被認為僅僅是對本發(fā)明原理的說明而不是對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種用以操作接收器的方法，包括將從至少第一天線和第二天線接收的信號施加到L個分支對，其中L≥1，根據(jù)可分解信號路徑，每個分支對包括第一分支部件和第二分支部件；從每個分支部件輸出業(yè)務(wù)符號和導(dǎo)頻符號；空間組合從每個分支對的所述分支部件輸出的加權(quán)導(dǎo)頻符號以產(chǎn)生針對所考慮的特定分支對的噪聲加干擾估計；組合每個分支對的所述噪聲加干擾估計以產(chǎn)生在信道解碼器輸入處所觀察到的累計噪聲加干擾估計；從在所述信道解碼器輸入處輸入的總信號能量的估計中減去所述累計噪聲加干擾估計以生成無偏總信號估計；以及將所述無偏總信號估計除以所述累計噪聲加干擾估計以獲得將空間相關(guān)的和不相關(guān)的干擾貢獻納入考慮之中的無偏信號與干擾加噪聲之比估計。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中空間組合包括通過將兩個連續(xù)導(dǎo)頻符號相減、對差值求平方、并且針對多個符號對差值平方求平均從而根據(jù)空間組合導(dǎo)頻符號來估計所述噪聲加干擾。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中組合包括針對所有激活分支對把來自每個分支對的估計噪聲加干擾求和以產(chǎn)生所述累計噪聲加干擾估計，以及其中通過對從業(yè)務(wù)符號組合器輸出的噪聲求平方并且求平均來確定在所述解碼器輸入處的所述信號能量。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述空間相關(guān)干擾來自于小區(qū)間干擾和小區(qū)內(nèi)干擾中的至少一種干擾。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述業(yè)務(wù)符號和所述導(dǎo)頻符號在組合之前與復(fù)權(quán)重相乘。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中使用從最大比組合器(MRC)或者基于最小均方誤差(MMSE)標準的最優(yōu)組合器(O.C.)中的一個組合器輸出的權(quán)重，對從每個分支部件輸出的業(yè)務(wù)信號以其相應(yīng)的信道增益進行加權(quán)。
7.一種射頻接收器，包括用于耦合到至少兩個天線的輸入，所述接收器包括至少一個PN和沃爾什碼相關(guān)器對，每個所述PN和沃爾什碼相關(guān)器對包括各自具有耦合到所述至少兩個天線中一個對應(yīng)天線的輸入的第一相關(guān)器部件和第二相關(guān)器部件，每個相關(guān)器部件輸出業(yè)務(wù)符號和導(dǎo)頻符號；第一組合器，具有耦合到所述相關(guān)器部件的輸入，用于接收加權(quán)導(dǎo)頻符號并且空間地組合所述加權(quán)導(dǎo)頻符號以產(chǎn)生針對所考慮的特定相關(guān)器對的噪聲加干擾估計；第二組合器，具有耦合到所有激活分支對的輸入，用以產(chǎn)生累計噪聲加干擾估計；減法器，用以通過從輸入到信道解碼器的信號能量的估計中減去所述累計噪聲加干擾估計來生成無偏總信號估計，所述信號能量的估計代表來自所有所述PN碼相關(guān)器對的加權(quán)和組合的業(yè)務(wù)符號；以及除法器，具有耦合到所述第二組合器輸出和所述減法器輸出的輸入，用于通過將所述無偏總信號估計除以所述信噪比估計來輸出將空間相關(guān)的和不相關(guān)的干擾項納入考慮之中的無偏信號與干擾加噪聲之比估計。
8.如權(quán)利要求7所述的射頻接收器，其中所述第一組合器和第二組合器中的每個組合器可操作用于根據(jù)所述空間組合導(dǎo)頻信號來估計所述噪聲加干擾，并且包括用以將兩個連續(xù)導(dǎo)頻符號相減的減法器、用以對所述兩個連續(xù)導(dǎo)頻符號之間的差值求平方的平方器、以及用以針對多個符號對差值平方求平均的平均器。
9.如權(quán)利要求8所述的射頻接收器，其中第三組合器包括用以針對所有激活分支對把來自每個分支對的估計噪聲求和以產(chǎn)生所述總噪聲加干擾估計的功能性，以及其中通過用以對業(yè)務(wù)符號組合器的輸出求平方并且求平均的功能性來確定在所述解碼器輸入處的所述信號能量。
10.如權(quán)利要求7所述的射頻接收器，其中所述空間相關(guān)干擾來自于小區(qū)間干擾和小區(qū)內(nèi)多徑中的至少一種。
11.如權(quán)利要求7所述的射頻接收器，其中所述業(yè)務(wù)符號和所述導(dǎo)頻符號在組合之前與復(fù)權(quán)重相乘。
12.如權(quán)利要求11所述的射頻接收器，其中所述權(quán)重從最大比組合器(MRC)輸出。
13.如權(quán)利要求11所述的射頻接收器，其中所述權(quán)重從最優(yōu)組合器(O.C.)輸出。
14.如權(quán)利要求11所述的射頻接收器，其中所述權(quán)重基于最小均方誤差(MMSE)標準。
15.如權(quán)利要求7所述的射頻接收器，實施為移動站的部分。
16.如權(quán)利要求7所述的射頻接收器，實施為基站的部分。
17.如權(quán)利要求7所述的射頻接收器，其中使用多個分支對來收集來自多徑傳播的能量。
18.一種包括射頻收發(fā)器的移動站，所述收發(fā)器包括至少一個擴頻碼相關(guān)器對，包括各自具有耦合到天線的輸入的第一相關(guān)器部件和第二相關(guān)器部件，每個相關(guān)器部件輸出業(yè)務(wù)符號和導(dǎo)頻符號；第一組合器，具有耦合到所述相關(guān)器部件的輸入，用于接收加權(quán)導(dǎo)頻符號并且空間地組合所述加權(quán)導(dǎo)頻符號以產(chǎn)生針對所考慮的特定相關(guān)器對的噪聲加干擾估計；第二組合器，具有耦合到所有激活分支對的輸入，用以產(chǎn)生累計噪聲加干擾估計；減法器，用以通過從輸入到信道解碼器的信號能量的估計中減去所述累計噪聲加干擾估計來生成無偏總信號估計，所述信號能量的估計代表來自所有所述相關(guān)器對的加權(quán)和組合的業(yè)務(wù)符號；以及除法器，具有耦合到所述第二組合器輸出和所述減法器輸出的輸入，用于通過將所述無偏總信號估計除以所述信噪比估計來輸出將空間相關(guān)的和不相關(guān)的干擾項納入考慮之中的無偏信號與干擾加噪聲之比估計。
19.如權(quán)利要求18所述的移動站，其中所述業(yè)務(wù)符號和所述導(dǎo)頻符號在組合之前與復(fù)權(quán)重相乘，以及其中所述權(quán)重由最大比組合器(MRC)生成。
20.如權(quán)利要求18所述的移動站，其中所述業(yè)務(wù)符號和所述導(dǎo)頻符號在組合之前與復(fù)權(quán)重相乘，以及其中所述權(quán)重由最優(yōu)組合器(O.C.)生成。
21.如權(quán)利要求18所述的移動站，其中所述業(yè)務(wù)符號和所述導(dǎo)頻符號在組合之前與復(fù)權(quán)重相乘，以及其中所述權(quán)重使用最小均方誤差(MMSE)準則來生成。
22.一種包括射頻收發(fā)器的基站，所述收發(fā)器包括至少一個擴頻碼相關(guān)器對，包括各自具有耦合到天線的輸入的第一相關(guān)器部件和第二相關(guān)器部件，每個相關(guān)器部件輸出業(yè)務(wù)符號和導(dǎo)頻符號；第一組合器，具有耦合到所述相關(guān)器部件的輸入，用于接收加權(quán)導(dǎo)頻符號并且空間地組合所述加權(quán)導(dǎo)頻符號以產(chǎn)生針對所考慮的特定相關(guān)器對的噪聲加干擾估計；第二組合器，具有耦合到所有激活分支對的輸入，用以產(chǎn)生累計噪聲加干擾估計；減法器，用以通過從輸入到信道解碼器的信號能量的估計中減去所述累計噪聲加干擾估計來生成無偏總信號估計，所述信號能量的估計代表來自所有所述相關(guān)器對的加權(quán)和組合的業(yè)務(wù)符號；以及除法器，具有耦合到所述第二組合器輸出和所述減法器輸出的輸入，用于通過將所述無偏總信號估計除以所述信噪比估計來輸出將空間相關(guān)的和不相關(guān)的干擾項納入考慮之中的無偏信號與干擾加噪聲之比估計。
23.如權(quán)利要求22所述的基站，其中所述業(yè)務(wù)符號和所述導(dǎo)頻符號在組合之前與復(fù)權(quán)重相乘，以及其中所述權(quán)重由最大比組合器(MRC)生成。
24.如權(quán)利要求22所述的基站，其中所述業(yè)務(wù)符號和所述導(dǎo)頻符號在組合之前與復(fù)權(quán)重相乘，以及其中所述權(quán)重由最優(yōu)組合器(O.C.)生成。
25.如權(quán)利要求22所述的基站，其中所述業(yè)務(wù)符號和所述導(dǎo)頻符號在組合之前與復(fù)權(quán)重相乘，以及其中所述權(quán)重使用最小均方誤差(MMSE)準則來生成。
26.一種射頻接收器，包括用于耦合到單個天線的輸入，所述接收器包括至少一個擴頻碼相關(guān)器，具有用于耦合到所述單個天線的輸入并且輸出業(yè)務(wù)符號和導(dǎo)頻符號；加權(quán)塊，具有耦合到所述相關(guān)器的輸入并且輸出加權(quán)業(yè)務(wù)符號和導(dǎo)頻符號；噪聲加干擾估計器，耦合用以接收加權(quán)導(dǎo)頻信號以根據(jù)所述加權(quán)導(dǎo)頻符號來產(chǎn)生噪聲加干擾估計，并且包括用以將兩個連續(xù)加權(quán)導(dǎo)頻符號相減的減法器、用以對所述兩個連續(xù)加權(quán)導(dǎo)頻符號之間的差值求平方的平方器、以及用以針對多個符號對差值平方求平均的平均器；以及無偏信號與干擾加噪聲之比估計器，包括減法器和除法器，所述減法器用以從代表加權(quán)業(yè)務(wù)符號的輸入到信道解碼器的信號能量的估計中減去累計噪聲加干擾估計以生成無偏總信號估計，所述除法器通過將所述無偏總信號估計除以所述累計噪聲加干擾估計來輸出無偏信號與干擾加噪聲之比估計。
27.一種包括計算機可讀介質(zhì)的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機可讀介質(zhì)包括計算機可讀程序，其中所述計算機可讀程序當在所述計算機上執(zhí)行時使所述計算機操作接收器，包括以下操作響應(yīng)于從至少第一天線和第二天線接收的并且施加到L個分支對的信號，其中L≥1，根據(jù)可分解信號路徑，每個分支對包括第一分支部件和第二分支部件；從每個分支部件輸出業(yè)務(wù)符號和導(dǎo)頻符號；空間組合從每個分支對的所述分支部件輸出的加權(quán)導(dǎo)頻符號以產(chǎn)生針對所考慮的特定分支對的噪聲加干擾估計；組合每個分支對的所述噪聲加干擾估計以產(chǎn)生在信道解碼器輸入處所觀察到的累計噪聲加干擾估計；從在所述信道解碼器輸入處輸入的總信號能量的估計中減去所述累計噪聲加干擾估計以生成無偏總信號估計；以及將所述無偏總信號估計除以所述累計噪聲加干擾估計以獲得將空間相關(guān)的和不相關(guān)的干擾貢獻納入考慮之中的無偏信號與干擾加噪聲之比估計。
28.如權(quán)利要求27所述的計算機程序產(chǎn)品，其中空間組合包括通過將兩個連續(xù)導(dǎo)頻符號相減、對差值求平方、并且針對多個符號對差值平方求平均從而根據(jù)空間組合導(dǎo)頻符號來估計所述噪聲加干擾。
29.如權(quán)利要求27所述的計算機程序產(chǎn)品，其中組合包括針對所有激活分支對把來自每個分支對的估計噪聲加干擾求和以產(chǎn)生所述累計噪聲加干擾估計，以及其中通過對從業(yè)務(wù)符號組合器輸出的噪聲求平方并且求平均來確定在所述解碼器輸入處的所述信號能量。
30.如權(quán)利要求27所述的計算機程序產(chǎn)品，其中所述空間相關(guān)干擾來自于小區(qū)間干擾和小區(qū)內(nèi)干擾中的至少一種干擾。
31.如權(quán)利要求27所述的計算機程序產(chǎn)品，其中所述業(yè)務(wù)符號和所述導(dǎo)頻符號在組合之前與復(fù)權(quán)重相乘。
32.如權(quán)利要求31所述的計算機程序產(chǎn)品，其中使用從最大比組合器(MRC)或者基于最小均方誤差(MMSE)標準的最優(yōu)組合器(O.C.)中的一個組合器輸出的權(quán)重，對從每個分支部件輸出的業(yè)務(wù)信號以其相應(yīng)的信道增益進行加權(quán)。
33.一種射頻接收器，包括用于耦合到至少兩個天線的輸入，還包括至少一個PN和沃爾什碼相關(guān)器對裝置，每個所述PN和沃爾什碼相關(guān)器對裝置包括各自具有耦合到所述至少兩個天線中一個對應(yīng)天線的輸入的第一相關(guān)器裝置和第二相關(guān)器裝置，每個相關(guān)器裝置輸出業(yè)務(wù)符號和導(dǎo)頻符號；還包括第一組合器裝置，具有耦合到所述相關(guān)器裝置的輸入，用于接收加權(quán)導(dǎo)頻符號并且空間地組合所述加權(quán)導(dǎo)頻符號以產(chǎn)生針對所考慮的特定相關(guān)器對裝置的噪聲加干擾估計；第二組合器裝置，具有耦合到所有激活分支對的輸入，用以產(chǎn)生累計噪聲加干擾估計；減法器裝置，用以通過從輸入到信道解碼器裝置的信號能量的估計中減去所述累計噪聲加干擾估計來生成無偏總信號估計，所述信號能量的估計代表來自所有所述PN碼相關(guān)器對裝置的加權(quán)和組合的業(yè)務(wù)符號；以及除法器裝置，具有耦合到所述第二組合器輸出和所述減法器輸出的輸入，用于通過將所述無偏總信號估計除以所述信噪比估計來獲得將空間相關(guān)的和不相關(guān)的干擾項納入考慮之中的無偏信號與干擾加噪聲之比估計。
34.如權(quán)利要求33所述的射頻接收器，其中所述第一組合器裝置和第二組合器裝置中的每個組合器裝置可操作用于根據(jù)所述空間組合導(dǎo)頻信號來估計所述噪聲加干擾，并且包括用以將兩個連續(xù)導(dǎo)頻符號相減的裝置、用以對所述兩個連續(xù)導(dǎo)頻符號之間的差值求平方的裝置、以及用以針對多個符號對差值平方求平均的裝置。
35.如權(quán)利要求33所述的射頻接收器，其中所述空間相關(guān)干擾來自于小區(qū)間干擾和小區(qū)內(nèi)多徑中的至少一種。
36.如權(quán)利要求33所述的射頻接收器，其中所述業(yè)務(wù)符號和所述導(dǎo)頻符號在組合之前與復(fù)權(quán)重相乘，其中所述權(quán)重從最大比組合器(MRC)裝置和最優(yōu)組合器(O.C.)裝置中的一個組合器裝置輸出。
全文摘要
在一個方面中，本發(fā)明提供了一種用以操作接收器的方法，并且包括將從至少第一天線和第二天線接收的信號施加到對應(yīng)的第一分支對和第二分支對，其中每個分支對包括第一分支部件和第二分支部件，并且從每個分支部件輸出業(yè)務(wù)符號和導(dǎo)頻符號；空間組合每個分支對的加權(quán)導(dǎo)頻符號以產(chǎn)生針對所考慮的分支對的噪聲加干擾估計；組合每個分支對的噪聲加干擾估計以產(chǎn)生累計噪聲加干擾估計；從輸入到信道解碼器的總信號能量的估計中減去累計噪聲加干擾估計以生成無偏總信號估計；以及將無偏總信號估計除以累計噪聲加干擾估計以獲得將空間相關(guān)的和不相關(guān)的干擾項納入考慮之中的無偏和準確的信號與干擾加噪聲之比估計。
文檔編號H04J13/00GK101023594SQ200580031511
公開日2007年8月22日 申請日期2005年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月2日
發(fā)明者R·里米尼, J·塔帕尼南 申請人:諾基亞公司