專利名稱：在多信道接收機中選擇權值的方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及無線接收機。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于包括加權的自適應多鏈接收機的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
無線通信系統(tǒng)通常包括攜帶信息的調制載波信號，該載波信號在某一范圍或者區(qū)域內被從傳輸源(例如，基地臺收發(fā)站)無線地傳輸?shù)揭粋€或者多個接收機(例如，用戶單元)。
無線通信的一種形式包括多個發(fā)射天線和/或多個接收機天線。多天線通信系統(tǒng)可以支持通信分集和空間復用。
無線信道圖1圖示了從發(fā)射機110沿著許多不同的(多個)傳輸路徑傳輸?shù)浇邮諜C120的調制載波信號。
多路徑可能具有由原始信號加上信號在發(fā)射機和接收機之間的物體上反射后形成的復制或者回波鏡像的合成信號。接收機可以接收發(fā)射機發(fā)送的原始信號，但是也可以接收被信號路徑中的物體反射出來的次級信號。反射信號晚于原始信號到達接收機。由于這種不一致，多路徑信號可能導致符號間干擾或者接收信號失真。
實際接收到的信號可能包括原始信號和數(shù)個反射信號的合成。因為原始信號傳輸?shù)木嚯x短于反射信號傳輸?shù)木嚯x，所以這些信號在不同的時刻被接收到。最先接收到的信號和最后接收到的信號之間的接收時間差被稱作時延擴展，時延擴展可以有數(shù)微秒大。
典型地，調制載波信號所經(jīng)過的多條路徑導致調制載波信號的衰落。該衰落可能是時間選擇性的，導致調制信號的振幅和相位隨時間變化。衰落也可能是頻率選擇性的，導致該信號帶寬上信道的頻率響應隨頻率變化。
空間復用空間復用這種傳輸技術利用基地臺收發(fā)站處和用戶單元處的多個天線來增加無線電鏈路中的比特率，而無需額外的功耗和帶寬消耗。在某些條件下，空間復用實現(xiàn)了頻譜效率隨天線數(shù)目的線性增長。例如，如果在發(fā)射機(基地臺收發(fā)站)和接收機(用戶單元)處使用3個天線，則可被編碼的信息符號流就被劃分為三個獨立的子流。這些子流占有多址訪問協(xié)議中的相同信道?？赡艿南嗤诺蓝嘀吩L問協(xié)議包括時分多址協(xié)議中的同一時隙、頻分多址協(xié)議中的同一頻隙、碼分多址協(xié)議中的同一碼序列或者空分多址協(xié)議中的同一空間目標位置。子流被分別應用到發(fā)射天線并且通過無線電信道被發(fā)射出去。由于環(huán)境中存在多種散射物體，每一個信號都要經(jīng)歷多徑傳播。
傳輸后產生的合成信號最終被接收天線陣列捕獲，這些信號具有隨機相位和振幅。在該接收機陣列處，對每一個接收信號的空間特征(signature)進行估計?；谠摽臻g特征，應用信號處理技術來分離這些信號，恢復出原始子流。
圖2圖示了三個向接收機天線陣列240發(fā)射數(shù)據(jù)符號的發(fā)射機天線陣列210、220、230。每一個發(fā)射機天線陣列和每一個接收機天線陣列都包括空間分離的多個天線。連接到接收機天線陣列240的接收機分離這些接收信號。
通信分集天線分集是一種在基于多天線的通信系統(tǒng)中使用的技術，該技術用來減少多徑衰落效應。通過向發(fā)射機和/或接收機提供兩個或者多個天線，就可以實現(xiàn)天線分集。每一發(fā)射與接收天線對包括一個傳輸信道。傳輸信道以統(tǒng)計獨立的方式衰落。因此，當一個傳輸信道由于多徑干擾的破壞性影響而在衰落時，另一個信道未必同時經(jīng)歷衰落。由于這些獨立傳輸信道所提供的冗余，接收機通常可以減少衰落的有害結果。
多信道接收機一般和空間復用、接收機分集或者干擾消除相關聯(lián)。每一個信道接收機一般都包括用于從接收到的信息信號中估計所接收數(shù)據(jù)流的加權操作。典型地，接收到的信息信號中包括噪聲和干擾，噪聲和干擾限制了所估計的接收到的數(shù)據(jù)流的精度。典型地，噪聲包括由熱效應造成的噪聲底和背景噪聲。干擾一般是由在公用的頻帶內進行發(fā)射的其它發(fā)射機造成的。造成干擾的發(fā)射機可能屬于同一通信系統(tǒng)并且由于蜂窩頻率重用而產生干擾，或者可能屬于安置在鄰近區(qū)域中的其它通信系統(tǒng)。
希望開發(fā)出一種用于在公用的接收機處接收多路信息信號的方法和系統(tǒng)。希望該接收機適于最優(yōu)地接收被干擾或噪聲主導的信息信號。利用現(xiàn)有的多信道加權接收機，應當易于實現(xiàn)該方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內容
本發(fā)明包括用于在多信道接收機處接收多個信號的一種方法和系統(tǒng)。該接收機適于最優(yōu)地接收被噪聲或者干擾主導的信息信號。用現(xiàn)有的多信道加權接收機可以容易地實現(xiàn)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的第一實施例包括用于在接收機處接收多個傳輸信號的方法。這些傳輸信號每一個都經(jīng)過對應的傳輸信道傳播。該接收機包括多個接收機信道，每個傳輸信道對應于一個接收機信道。該方法包括每一個接收機信道接收對應的傳輸信號。該方法還包括檢測接收到的信號由噪聲主導還是由干擾主導。如果接收到的傳輸信號由噪聲主導，那么選擇第一組權值作為接收機加權。如果接收到的傳輸信號由干擾主導，那么選擇第二組權值作為接收機加權?；谒x擇的接收機加權，估計接收到的傳輸信號。
檢測接收到的傳輸信號是由噪聲主導還是由干擾主導的步驟可以包括，確定接收到的傳輸信號之間的空間相關電平。在置空(nulled)傳輸信號的至少一個時隙期間，檢測接收到的傳輸信號是由噪聲主導還是由干擾主導的步驟可以被確定。在多載波傳輸信號的置空載波的至少一個時隙期間，檢測接收到的傳輸信號是由噪聲主導還是由干擾主導的步驟可以被確定。檢測接收到的傳輸信號是由噪聲主導還是由干擾主導的步驟可以周期性地重復。檢測接收到的傳輸信號是由噪聲主導還是由干擾主導的步驟可以按照干擾監(jiān)控知識所確定的那樣被重復。
第二實施例和第一實施例相似。第二實施例還包括生成代表接收到的噪聲和干擾協(xié)方差的第一協(xié)方差矩陣，并生成代表干擾協(xié)方差的第二協(xié)方差矩陣。第一組權值可以基于第一協(xié)方差矩陣，第二組權值可以基于第二協(xié)方差矩陣。
通過對至少一個傳輸時隙上的所接收置空單載波信號的外積求平均，可以計算出第一協(xié)方差矩陣。
通過對至少一個傳輸時隙上的所接收單載波信號的空音調的外積開窗口并求平均，可以計算機出第二協(xié)方差矩陣。
通過在至少一個傳輸時隙的空載波處對所接收多載波信號的外積求平均，可以計算出第一協(xié)方差矩陣。
通過對至少一個時隙的所接收多載波信號的相鄰空音調的外積開窗口并求平均，可以計算出第二協(xié)方差矩陣。
所選擇的一組權值還可被用于所接收傳輸信號的軟解碼，或者可被用于傳輸模式選擇。
檢測接收到的傳輸信號是由噪聲主導還是由干擾主導可以包括計算第一協(xié)方差矩陣的對角線元素的均方值與非對角線元素的均方值之間的比值。
一個實施例包括如果只有一個信息信號被傳輸則遵照最大比值合并加權(MRC)來計算的第一組權值。如果多于一個傳輸信號被傳輸，則遵照最小均方估計(MMSE)加權來計算第一組權值。
另一種實施例包括如果一個或者多個信息信號被傳輸，那么遵照最小均方估計(MMSE)加權來計算第二組權值。
第三實施例包括一種用于接收多個傳輸信號的多信道接收機。該傳輸信號每一個都經(jīng)過對應的傳輸信道傳播，每個傳輸信道對應于一個接收機信道。該接收機包括一種用于確定接收到的傳輸信號是否由噪聲和干擾之一所主導的裝置。如果接收到的傳輸信號由噪聲主導，那么選擇第一組權值作為接收機加權。如果接收到的傳輸信號由干擾主導，那么選擇第二組權值作為接收機加權。根據(jù)所選擇的接收機加權，估計接收到的傳輸信號。
結合附圖，通過以下對本發(fā)明原理舉例說明的詳細描述，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點將變得明顯。


圖1示出了一個現(xiàn)有技術的無線系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括從系統(tǒng)發(fā)射機到系統(tǒng)接收機的多條路徑。
圖2示出了一個現(xiàn)有技術的無線系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括空間分離的多個發(fā)射機天線和空間分離的多個接收機天線。
圖3圖示了包括本發(fā)明的一個實施例的多鏈接收機。
圖4圖示了本發(fā)明的一個實施例。
圖5圖示了本發(fā)明的另一個實施例。
圖6圖示了正交頻分復用(OFDM)副載波信號的頻譜。
圖7圖示了包括在本發(fā)明的一個實施例中的步驟或者動作的流程圖。
具體實施例方式
如以說明為目的的附圖所示，本發(fā)明被實施為一種用于在多信道接收機處接收多路信號的方法和系統(tǒng)。該接收機適于最優(yōu)地接收由噪聲或者干擾主導的信息信號。利用現(xiàn)有的多信道加權接收機，可容易地實現(xiàn)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)。
現(xiàn)在參考附圖詳細地描述本發(fā)明的具體實施例。本發(fā)明的技術可以在各種不同類型的通信系統(tǒng)中被實現(xiàn)。尤其是蜂窩無線通信系統(tǒng)?；就ㄟ^無線信道向多個用戶發(fā)送下行信號。此外，用戶通過無線信道向該基站發(fā)送上行信號。因此，對于下行通信，該基站是發(fā)射機，用戶是接收機，而對于上行通信，該基站是接收機，用戶是發(fā)射機。用戶可以是移動的或者固定的。示例性的用戶包括例如便攜電話、車載電話之類的設備和例如在固定位置處的無線調制解調器之類的靜止接收機。
基站可以配備有允許天線分集技術和/或空間復用技術的多個天線。此外，每個用戶裝備有允許進一步的空間復用和/或天線分集的多個天線。單輸入多輸出(SIMO)或者多輸入多輸出(MIMO)配置都是可以的。在這兩種配置的每一種中，都可以使用單載波或者多載波通信技術。盡管本發(fā)明的技術適用于點到多點系統(tǒng)，但是并不限于這種系統(tǒng)，而是適用于在無線通信中至少有兩個設備的任何無線通信系統(tǒng)。因此，為了簡化，下面的描述將集中于應用于單個發(fā)射機-接收機對的本發(fā)明，盡管應當理解，本發(fā)明適用于具有任何數(shù)目發(fā)射機-接收機對的系統(tǒng)。
本發(fā)明的點到多點應用可以包括多種類型的多址方案。這些方案包括但是并不限于，時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)、碼分多址(CDMA)、正交頻分多址(OFDMA)和空分多址(SDMA)。
傳輸可以是時分雙工(TDD)。就是說，下行傳輸和上行傳輸可以占用相同的信道(相同傳輸頻率)，但是發(fā)生在不同的時間?；蛘?，該傳輸可以是頻分雙工(FDD)。就是說，下行傳輸可以與上行傳輸處于不同的頻率上。FDD允許下行傳輸和上行傳輸同時發(fā)生。
典型地，無線信道的變化導致上行和下行信號經(jīng)歷衰減、多徑衰落和其他有害效應的電平波動。此外，來自其他發(fā)射機而不是期望發(fā)射機的干擾可能出現(xiàn)在與期望傳輸信號相同的傳輸頻率帶寬內。由于干擾，在傳輸中經(jīng)歷的信號損傷可能隨時間而變化。結果，在信道通信參數(shù)中就有時間相關的變化，所述信道通信參數(shù)例如包括數(shù)據(jù)容量、頻譜效率、吞吐率和信號質量參數(shù)，信號質量參數(shù)例如是信號與干擾及噪聲比(SINR)和信噪比(SNR)。
使用各種可能傳輸模式中的一種，通過無線信道來傳輸信息。為了本申請的目的，傳輸模式被定義為特定的調制類型和速率，特定的編碼類型和速率，也可以包括傳輸中其他的可控方面，例如天線分集或空間復用的使用。使用一種特定的傳輸模式，對打算通過無線信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行編碼、調制及發(fā)送。典型的編碼模式的例子有卷積碼和分組碼，更具體地說，本領域中所知的一些編碼，例如漢明碼、循環(huán)碼和里德-所羅門碼。典型的調制模式的例子有圓形星座，例如BPSK、QPSK和其他m元PSK，和矩形星座，例如4QAM、16QAM和其他m元QAM。其他流行的調制技術包括GMSK和m元FSK。這些通信系統(tǒng)中各種傳輸模式的實現(xiàn)和使用在本領域中是公知的。
圖3圖示了本發(fā)明的一個包括多鏈接收機(multiple chain receiver)300的實施例。接收機300的多個接收機鏈允許本發(fā)明適用于空間復用接收、接收分集或干擾消除。每一個接收機鏈對應于一個或者多個傳輸信道。攜帶信息的信號一般通過每一個傳輸信道傳播。后面將要描述，信道矩陣H提供了傳輸信道的數(shù)學表示。
本實施例包括多個接收機天線R1、R2…RN。每一個接收機天線R1、R2…RN和一個獨立的接收機鏈相對應。每一個接收機鏈還包括下變頻模塊310、312、314。下變頻模塊310、312、314將接收到的攜帶信息的信號下變頻到基帶頻率，以實現(xiàn)該攜帶信息的信號的解調和解碼。
多鏈接收機300接收期望的信號(SDESIRED)和干擾信號(SINTERFERENCE)以及噪聲。期望的信號包括信息數(shù)據(jù)。噪聲一般包括發(fā)射機和接收機的熱噪聲、背景噪聲和由于發(fā)射機和接收機的非線性效應引起的失真。干擾信號一般由無線傳輸系統(tǒng)中的其他發(fā)射機產生。噪聲和干擾信號降低了多鏈接收機300的性能。
每一個接收機鏈都被連接到解調和空間處理模塊330。解調和空間處理模塊330解調基帶信號，并且生成對所傳輸符號的估計。
接收到的信息信號可能是從包括k個空間獨立流的發(fā)射機中發(fā)射出來的。一般地，這種發(fā)射機將一種編碼模式應用到這k個流中的每一個，以編碼將要發(fā)射的數(shù)據(jù)。在發(fā)射前，該數(shù)據(jù)可以被預編碼和交織。在通信系統(tǒng)領域中，預編碼和交織在通信系統(tǒng)領域是公知的。數(shù)據(jù)的傳輸率或吞吐率根據(jù)在這k個流的每一個中使用的調制、編碼率和傳輸方案(分集或空間復用)而變化。
解調和空間處理模塊330執(zhí)行接收處理來恢復這k個編碼流?；謴秃蟮膋個流被信號檢測、解交織、解碼并解復用，以恢復出數(shù)據(jù)。應當理解，在天線分集處理情形中，k等于1，因此只有單個的流被恢復。
解調和空間處理模塊330通常包括一組權值，該權值被用來基于接收到的信息信號來估計發(fā)送符號。這例如可以包括最小均方差(MMSE)接收機。MMSE接收機將一組權值W應用于接收到的信息信號，使得估計信號和發(fā)送信號之間的均方差最小。
令X表示RN接收天線處的接收信號的向量。在數(shù)學上，X可以表示為X＝HSDESIRED+N+I在這里H代表具有元素H[r，t]的信道矩陣，元素H[r，t]是從發(fā)射天線t到接收天線r的信道響應，N代表噪聲向量，I代表干擾向量。MMSE接收機通過應用權值來估計期望信號SEST＝WX這里選擇權值W以最小化誤差方差RE＝Var[SDESIRED-SEST]。MMSE權值是信道矩陣和噪聲加干擾向量V＝N+I的協(xié)方差矩陣(RV)的函數(shù)。該權值為W＝H*[HH*+RV]-1這里*指示矩陣的厄米共軛，RV被定義為Var[V]。
MMSE信號估計的精度非常依賴于噪聲加干擾協(xié)方差矩陣 的估計精度，這里E[.]表示求期望操作符。在信息信號被置零(置空的)的時隙期間，或者在多載波信息信號中的選定載波被置零的(置空的)時隙和頻率內，噪聲加干擾向量V可以被測量。在噪聲主導的環(huán)境中，由于V可以被建模為隨機高斯向量，所以通過在幾個空時隙上求平均就可以非常精確地估計出RV。但是，在干擾主導的環(huán)境中，由于干擾可能隨時間和頻率發(fā)生變化，因此一般需要小一些的求平均窗口。為了保證充分消除干擾，很重要的一點就是精確地獲得干擾源的本地空間結構。因此，為了使用多天線MMSE接收機得到對發(fā)送數(shù)據(jù)的準確估計，首先就要檢測傳輸環(huán)境是噪聲主導還是干擾主導，然后選擇MMSE權值中合適的協(xié)方差矩陣。
本發(fā)明的一個實施例包括檢測接收到的信息信號是由噪聲主導還是干擾主導。通常，可以通過考查(在信息信號置空期間)接收到的噪聲加干擾數(shù)據(jù)中的空間相關電平，來檢測接收到的信息信號是由噪聲主導還是由干擾主導。相對較高的相關度指示了主要接收到干擾信號(干擾環(huán)境)，反之，相對較低的相關度指示了接收到具有較高噪聲失真電平的信息信號(噪聲環(huán)境)。
本發(fā)明的另一個實施例包括如果接收到的信息信號由噪聲主導，那么選擇第一組權值作為接收機加權，如果接收到的信息信號由干擾主導，那么選擇第二組權值作為接收機加權?？梢愿鶕?jù)所選擇的接收機加權來估計接收到的信息信號。第一組權值可以基于第一協(xié)方差矩陣，第二組權值可以基于第二協(xié)方差矩陣。第一協(xié)方差矩陣可以代表接收噪聲協(xié)方差，第二協(xié)方差矩陣可以代表干擾協(xié)方差。
圖4圖示本發(fā)明的一個實施例。該實施例一般被包括在上述解調和空間處理模塊330中，并且基于接收信息信號的噪聲和干擾電平來設置接收機權值。如同將在后面解釋的，在信息信號被置零的(置空的)時隙期間，或者在多載波信息信號的選定載波被置零的(置空的)時隙和頻率內，確定接收信息信號的噪聲和干擾電平。
協(xié)方差估計模塊410接收置空的數(shù)據(jù)或者信息信號。協(xié)方差估計模塊410生成協(xié)方差矩陣RV，該協(xié)方差矩陣用于表示每一個接收機鏈的接收信號之間的相關性。
比值計算模塊420從協(xié)方差估計模塊410接收協(xié)方差矩陣RV，并且計算該協(xié)方差矩陣的對角線元素和非對角線元素的比值。該比值可被用來確定接收機天線R1、R2…RN之間的相關性水平。高相關性水平指示了干擾主導的環(huán)境，而低相關性水平指示了噪聲主導的環(huán)境。
接收機權值選擇模塊430基于比值計算模塊420生成的比值來選擇接收機權值。
接收機權值設置模塊440基于接收機權值選擇模塊430所選擇的接收機權值來設置接收機權值。
圖5示出了本發(fā)明的另一個實施例。這一實施例將在被應用于多載波傳輸系統(tǒng)時描述。然而，應當理解本發(fā)明同樣適用于單載波系統(tǒng)。
協(xié)方差估計器510在時隙n中接收置空的多個載波信號音調。在多載波信號的載波k處的信號音調被表示為v(k，n)。音調協(xié)方差估計器510計算在時隙n中在K個空音調上的噪聲加干擾協(xié)方差矩陣Rv(K，n)。該協(xié)方差矩陣Rv(K，n)可被計算為v(k，n)與其自身的外積Rv(K,n)=1KΣkv(k,n)vH(k,n).]]>該外積被定義為兩個向量間的乘法。如果外界噪聲和干擾環(huán)境在多個(例如N個)時隙上都保持不變，那么該外積可被先驗確定或者在接受機處被確定，使得Rv(K，n)可以按時間來求平均，以提高估計精度Rv(K,N)=1NΣnRv(K,n).]]>比值計算模塊520接收Rv(K，N)矩陣，并且通常生成對角線項中的平均功率和非對角線項的平均功率的比值。如果該環(huán)境是噪聲主導，那么Rv(K，N)近似地是對角矩陣，該矩陣的對角線元素代表每一個接收天線的噪聲加干擾功率。在這種情形中，對角線項與非對角線項的比值較大。如果該比值超過了預定的閾值，那么可以確定該環(huán)境是噪聲主導。相反，由于造成干擾的信號將在多個接收天線之間求相關，因此在干擾主導的環(huán)境中所述比值將較小。在這種情形中，環(huán)境可以被確定為干擾主導。
可以為干擾主導的信號計算第二協(xié)方差矩陣。第二協(xié)方差表示干擾的本地空間結構。對于每一個空音調k(和時隙n)，可通過在L個相鄰的空音調上對外積v(.)開窗口并求平均，從而計算出第二協(xié)方差矩陣，Rv(k)(L,n)=1LΣlw(l)[v(l+k,n)vH(l+k,n)],]]>其中L≤K并且w(.)是長度為L的窗口。可以選擇任何窗口類型，例如漢明窗、指數(shù)窗或者矩形窗。該窗口長度L是干擾源信道的相關帶寬的函數(shù)。窗口長度L可以被提前預設為固定值，或者在接收機處被估計出并且隨干擾源特征隨時間變化而自適應地更新。此外，通過在N個其上干擾空間結構被確定為不變的時隙上求平均，可以提高Rv(k)(L，n)的精度，Rv(k)(L,N)=1NΣnu(n)Rv(k)(L,n),]]>其中u(.)是長度為N的任何窗口。
另一個實施例包括用于有效地執(zhí)行在為所有音調計算Rv(k)(L，N)時所需的開窗口和求平均的濾波器。由于數(shù)據(jù)可以在這些音調期間被傳輸，所以當v(k，n)對于所有的音調k都不可用時，使用濾波器尤其有利。在這種情形中，濾波操作也可被用于在空信號之間內插，以為多載波信號中的所有音調生成Rv(k)(L，N)的估計。對v(k，n)的外積的各元素執(zhí)行該濾波。
第一接收機權值選擇模塊530或者第二接收機權值選擇模塊535根據(jù)由比值計算模塊520計算出的比值而生成接收機權值選擇。
如果所接收的信號被確定為干擾限制的，那么本發(fā)明的一個實施例如下選擇MMSE接收機加權WMMSE＝H*[HH*+Rv]-1這里H是前述的信道矩陣，Rv是噪聲加干擾協(xié)方差矩陣Rv=Rv(k)(L,N).]]>如果該信道是頻率選擇性的，那么該信道矩陣H依賴于下標(index)k，并且H＝H(k)。
如果接收的信號被確定為噪聲限制的，那么本發(fā)明的一個實施例如下選擇MMSE接收機加權WMMSE＝H*[HH*+diag(Rv)]-1其中Rv是噪聲加干擾協(xié)方差矩陣Rv＝Rv(K，N)，diag(Rv)是對角元素為Rv的對角元素的對角矩陣。對角元素代表每一接收天線的噪聲功率。同樣，如果H是頻率選擇性的，那么H依賴于下標k。
對于正被多鏈接收機接收的單個信息信號(分集)、以及被確定為噪聲限制的信號，在優(yōu)選的實施例中接收機加權被選擇為WMRC＝[H*H]-1H*在本發(fā)明的另一個實施例中，在接收機處計算信號與干擾及噪聲比(SINR)時，將使用所選擇的協(xié)方差和接收機權值的選項(最小均方差(MMSE)或者最大比值合并(MRC))。SINR是信道矩陣H和噪聲加干擾矩陣Rv的函數(shù)。例如，如果P個信息信號被發(fā)送，那么MMSE接收機每一信號的SINR由RE＝[H*RvH+I]-1的對角線元素的倒數(shù)給出，這里I是P×P單位矩陣。如果選擇了MRC接收機，那么SINR由RE＝σ2[H*H]-1的倒數(shù)給出，其中σ2是通過對Rv的對角線元素求平均得到的平均噪聲功率。因此，為了精確地估計SINR，檢測周圍環(huán)境是干擾限制的還是噪聲限制的，并且選擇合適的Rv選項來計算SINR是重要的。
SINR信息可以被用來幫助接收到的信號的軟解碼。典型地，軟解碼器接收對每一發(fā)送位的度量，該度量代表該發(fā)送位是1還是0的概率。這一度量可以進一步地與對應于該位的SINR相乘。SINR向該解碼器提供了額外的可靠性信息，使得可以給予高SINR的位以更多的權重，給予低SINR的位以較少的權重。該度量和SINR的乘積是軟解碼器例如維特比解碼器的輸入。SINR加權帶來了解碼器性能的提高。
SINR信息還可以被用于其它的目的，例如統(tǒng)計收集、系統(tǒng)中的錯誤檢測和鏈路自適應。鏈路自適應允許接收機基于接收到的SINR，將合適的傳輸模式(編碼、QAM調制、空間復用或分集)發(fā)信號通知給發(fā)射機。在傳輸信道或者干擾環(huán)境變化時，該鏈路可以隨時間作出調整。
基于信道和干擾特征適當?shù)卣{整鏈路，這樣可以在系統(tǒng)容量方面得到重大的增益。
正交頻分多路復用(OFDM)調制頻分復用系統(tǒng)包括把可用頻率帶寬劃分為多個數(shù)據(jù)載波。OFDM系統(tǒng)包括在可用的頻譜上劃分發(fā)送數(shù)據(jù)的多個載波(或者音調)。在OFDM系統(tǒng)中，每一個音調都被認為和相鄰的音調正交(獨立或者無關的)。OFDM系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)突發(fā)，每一突發(fā)的持續(xù)時間遠遠大于延遲擴展，以最小化由延遲擴展導致的ISI效應。數(shù)據(jù)以突發(fā)的形式發(fā)送，并且每一突發(fā)由循環(huán)前綴以及緊跟其后的數(shù)據(jù)符號組成，和/或由數(shù)據(jù)符號以及緊跟其后的循環(huán)后綴組成。
圖6圖示了OFDM副載波信號610、620、630、640、650、660的頻譜。每一副載波610、620、630、640、650、660被單獨的符號調制。
一個占有6MHz的示例性OFDM信號由1024個單獨載波(或音調)構成，每個單獨載波每突發(fā)傳送單個QAM符號。循環(huán)前綴或者循環(huán)后綴被用于從前面的突發(fā)中吸收由多徑信號引起的瞬變。此外，循環(huán)前綴或循環(huán)后綴導致該符號流看起來是周期性的。由于循環(huán)前綴和循環(huán)后綴的原因，要發(fā)送額外的符號(例如100個)。對于每一個符號周期，利用每一突發(fā)僅有1024個獨特的QAM符號來發(fā)送1124個符號。通常，到循環(huán)前綴結束時，通過合并的多路信號而產生的最終波形不是來自前面突發(fā)的任何樣本的函數(shù)。因此，沒有發(fā)生ISI。循環(huán)前綴必須大于多路信號的延遲擴展。
協(xié)方差矩陣的生成圖6的OFDM副載波信號的頻譜可以包括至少一個副載波，例如被置空的副載波640?？梢栽谥每崭陛d波640的頻率和時隙處校準噪聲和干擾。在該置零副載波的已校準時隙和頻隙處不發(fā)送副載波，則接收信號主要由噪聲和干擾組成。
通過置零多載波系統(tǒng)的一個副載波而進行信號誤差校準，其大大優(yōu)于通過置零單載波系統(tǒng)的單個載波而獲得的信號誤差估計或者校準。將單載波系統(tǒng)的載波置零消除了該置零載波所占據(jù)的時隙內的所有信號能量。結果，在該置零載波期間，接收機鏈內的組件將不會失真。因此，在置零的單載波期間內對噪聲(包括失真)的估計不是接收非置零載波時的準確噪聲(包括失真)估計。然而，使用多載波信號中的置零副載波進行信號誤差估計，這提供了精確得多的信號誤差估計，這是因為在置零音調的傳輸期間，大多數(shù)副載波都是全功率的。因此，接收機鏈中的組件包括了由于信號能量通過這些組件而引起的失真。
圖7示出了包括在本發(fā)明的實施例中的步驟或者動作的流程圖。該實施例包括一種在接收機處接收多個傳輸信號的方法。每一個傳輸信號都通過相應的傳輸信道傳播。接收機包括多個接收機信道，每一接收機信道對應于一個傳輸信道。
第一動作710包括，每一個接收機信道接收對應的傳輸信號。
第二動作720包括，檢測接收到的傳輸信號是由噪聲主導還是由干擾主導。檢測所接收的傳輸信號由噪聲主導還是由干擾主導的步驟可以包括確定接收到的傳輸信號之間的空間相關電平。在置空傳輸信號的至少一個時隙內，或者在多載波傳輸信號的置空載波的至少一個時隙內，該檢測可以被確定。
該檢測可被周期性地重復，或者按照干擾監(jiān)控知識所確定的那樣進行重復。
第三動作730包括，如果接收到的傳輸信號由噪聲主導，那么選擇第一組權值作為接收機加權。該第一組權值可以基于第一協(xié)方差矩陣，其中第一協(xié)方差矩陣代表接收噪聲和干擾的協(xié)方差。
通過在至少一個傳輸時隙的空載波處對接收到的多個載波信號的外積求平均，就可以計算出第一協(xié)方差矩陣。
如果只有一個信息信號被傳輸，那么可遵照最大比值合并(MRC)加權來計算第一組權值。如果多于一個信息信號被傳輸，那么可遵照最小均方估計(MMSE)加權來計算第一組權值。
第四動作740包括，如果接收到的傳輸信號由干擾主導，那么選擇第二組權值作為接收機加權。該第二組權值可以基于第二協(xié)方差矩陣，其中第二協(xié)方差矩陣代表干擾協(xié)方差。
通過對至少一個時隙的所接收多載波信號的相鄰空音調的外積開窗口和求平均，可以計算出第二協(xié)方差矩陣。
如果一個或者多個信息信號被傳輸，那么可遵照最小均方估計(MMSE)加權來計算第二組權值。
檢測所接收的傳輸信號是由噪聲主導還是由干擾主導可以包括計算第一協(xié)方差矩陣的對角線元素的均方值和非對角線元素的均方值之間的比值。
第五動作包括基于所選擇的接收機加權，估計接收到的傳輸信號。
盡管圖示并且描述了本發(fā)明的特定實施例，但是本發(fā)明并不受限于所描述和圖示的各部分的特定形式或者設置。本發(fā)明僅由權利要求限定。
權利要求
1.一種在接收機處接收多個傳輸信號的方法，每一個所述傳輸信號都經(jīng)過對應的傳輸信道傳播，所述接收機包括多個接收機信道，每一個傳輸信道對應于一個接收機信道，該方法包括每一個接收機信道接收對應的傳輸信號；檢測所述接收到的傳輸信號是否被噪聲和干擾之一所主導；如果所述接收到的傳輸信號是由噪聲主導，那么選擇第一組權值作為接收機加權；如果所述接收到的傳輸信號是由干擾主導，那么選擇第二組權值作為所述接收機加權；以及基于所選擇的接收機加權，估計所述接收到的傳輸信號。
2.如權利要求1所述的在接收機處接收多個傳輸信號的方法，其中，檢測所述接收到的傳輸信號是否被噪聲和干擾之一所主導的步驟包括確定所述接收到的傳輸信號之間的空間相關電平。
3.如權利要求1所述的在接收機處接收多個傳輸信號的方法，其中，在置空傳輸信號的至少一個時隙期間，檢測所述接收到的傳輸信號是否被噪聲和干擾之一所主導的步驟被確定。
4.如權利要求1所述的在接收機處接收多個傳輸信號的方法，其中，所述傳輸信號是多載波信號，并且其中在所述傳輸信號的置空載波的至少一個時隙期間，檢測所述接收到的傳輸信號是否被噪聲和干擾之一所主導的步驟被確定。
5.如權利要求1所述的在接收機處接收多個傳輸信號的方法，還包括生成代表接收到的噪聲和干擾協(xié)方差的第一協(xié)方差矩陣，并生成代表干擾協(xié)方差的第二協(xié)方差矩陣。
6.如權利要求5所述的在接收機處接收多個傳輸信號的方法，其中，所述第一組權值是基于所述第一協(xié)方差矩陣，并且所述第二組權值是基于所述第二協(xié)方差矩陣。
7.如權利要求1所述的在接收機處接收多個傳輸信號的方法，其中，周期性地重復檢測所述接收到的傳輸信號是否被噪聲和干擾之一所主導。
8.如權利要求1所述的在接收機處接收多個傳輸信號的方法，其中，按照干擾監(jiān)控知識所確定的那樣，重復檢測所述接收到的傳輸信號是否被噪聲和干擾之一所主導。
9.如權利要求1所述的在接收機處接收多個傳輸信號的方法，其中，所述第一組權值的值取決于干擾電平與噪聲電平的比值。
10.如權利要求1所述的在接收機處接收多個傳輸信號的方法，其中，所述第二組權值的值取決于干擾電平與噪聲電平的比值。
11.如權利要求1所述的在接收機處接收多個傳輸信號的方法，其中，所選擇的那組權值還被用于所述接收到的傳輸信號的軟解碼。
12.如權利要求1所述的在接收機處接收多個傳輸信號的方法，其中，所選擇的那組權值還被用于傳輸模式選擇。
13.如權利要求5所述的在接收機處接收多個傳輸信號的方法，其中，檢測所述接收到的傳輸信號是否被噪聲和干擾之一所主導的步驟包括計算所述第一協(xié)方差矩陣的對角線元素的均方值與所述第一協(xié)方差矩陣的非對角線元素的均方值之間的比值。
14.如權利要求5所述的在接收機處接收多個傳輸信號的方法，其中，通過在至少一個傳輸時隙的空載波處對接收到的多個載波信號的外積求平均，計算出第一協(xié)方差矩陣。
15.如權利要求5所述的在接收機處接收多個傳輸信號的方法，其中，通過對至少一個時隙的所接收多載波信號的相鄰空音調的外積開窗口并求平均，計算出第二協(xié)方差矩陣。
16.如權利要求1所述的在接收機處接收多個傳輸信號的方法，其中，如果只有一個信息信號被傳輸，那么遵照最大比值合并加權來計算所述第一組權值。
17.如權利要求1所述的在接收機處接收多個傳輸信號的方法，其中，如果多于一個信息信號被傳輸，那么遵照最小均方估計加權來計算所述第一組權值。
18.如權利要求1所述的在接收機處接收多個傳輸信號的方法，其中，如果至少一個信息信號被傳輸，那么遵照最小均方估計加權來計算所述第二組權值。
19.一種用于接收多個傳輸信號的多信道接收機，每一個所述傳輸信號都經(jīng)過對應的傳輸信道傳播，每個傳輸信道對應于一個接收機信道，所述接收機包括用于檢測所述接收到的傳輸信號是否被噪聲和干擾之一所主導的裝置；用于如果所述接收到的傳輸信號被噪聲所主導則選擇第一組權值作為接收機加權的裝置；用于如果所述接收到的傳輸信號被干擾所主導則選擇第二組權值作為所述接收機加權的裝置；用于基于所選擇的接收機加權來估計所述接收到的傳輸信號的裝置。
20.如權利要求19所述的多信道接收機，其中，檢測所述接收到的傳輸信號是否被噪聲和干擾之一所主導的步驟包括確定所述接收到的傳輸信號之間的空間相關電平。
21.如權利要求19所述的多信道接收機，其中，在置空傳輸信號的至少一個時隙期間，檢測所述接收到的傳輸信號是否被噪聲和干擾之一所主導的步驟被確定。
22.如權利要求19所述的多信道接收機，其中，所述傳輸信號是多載波信號，并且其中在所述傳輸信號的置空載波的至少一個時隙期間，檢測所述接收到的傳輸信號是否被噪聲和干擾之一所主導的步驟被確定。
23.如權利要求19所述的多信道接收機，還包括生成代表接收到的噪聲和干擾協(xié)方差的第一協(xié)方差矩陣以及生成代表干擾協(xié)方差的第二協(xié)方差矩陣的裝置。
24.如權利要求23所述的多信道接收機，其中，所述第一組權值是基于所述第一協(xié)方差矩陣，并且所述第二組權值是基于所述第二協(xié)方差矩陣。
25.如權利要求19所述的多信道接收機，其中，周期性地重復檢測所述接收到的傳輸信號是否被噪聲和干擾之一所主導。
26.如權利要求19所述的多信道接收機，其中，按照干擾監(jiān)控知識所確定的那樣，重復檢測所述接收到的傳輸信號是否被噪聲和干擾之一所主導。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于在接收機處接收多個傳輸信號的方法和系統(tǒng)，這些傳輸信號每一個都經(jīng)過對應的傳輸信道傳播。該接收機包括多個接收機信道，每個傳輸信道對應于一個接收機信道。每一個接收機信道接收對應的傳輸信號。接收到的傳輸信號被檢測來確定接收到的傳輸信號是由噪聲主導還是由干擾主導。如果接收到的傳輸信號由噪聲主導，那么選擇第一組權值作為接收機加權。如果接收到的傳輸信號由干擾主導，那么選擇第二組權值作為接收機加權?；诮邮諜C加權，估計接收到的傳輸信號。檢測接收到的傳輸信號是由噪聲主導還是由干擾主導包括，確定接收到的傳輸信號之間的相關電平。在置空傳輸信號的至少一個時隙期間，檢測接收到的傳輸信號是由噪聲主導還是由干擾主導可以被確定。如果傳輸信號是多載波信號，那么在傳輸信號的置空載波的至少一個頻率和時隙內，檢測接收到的傳輸信號是由噪聲主導還是由干擾主導可以被確定。第一組權值可以基于第一協(xié)方差矩陣，其中第一協(xié)方差矩陣代表接收到的噪聲和干擾協(xié)方差。第二組權值可以基于第二協(xié)方差矩陣，其中第二協(xié)方差矩陣代表干擾協(xié)方差。第一組權值和第二組權值也可以用于傳輸模式選擇和接收機軟解碼。
文檔編號H04B7/08GK1650543SQ03806997
公開日2005年8月3日 申請日期2003年3月25日 優(yōu)先權日2002年3月26日
發(fā)明者希爾帕·塔瓦爾 申請人:英特爾公司