CN101536392B - 一种对信号进行噪声/质量估计的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种在一接收信号中计算噪声功率的方法，该接收信号包含一导频信道，该方法包含估计该接收信号的功率；估计该导频信道的功率以及计算该噪声功率以做为该估计信号及导频信道功率的一函数。因此推得可使用该噪声功率作为一函数的参数，该函数定义了一信道质量指示。本发明是延伸至对应的装置。

Description

一种对信号进行噪声/质量估计的装置及方法

技术领域

本发明是关于一种在一接收信号中计算噪声功率的方法及装置，尤指经由一种使用噪声功率作为一函数的参数，该函数定义了一信道质量指示的方法及装置。

背景技术

在3GPP TS 25.214 V6.7.1中“物理层程序(FDD)”，这使用者设备将被需要来报告这信道质量指示(CQI)对于高速下行链路共享信道(HS-DSCH)率适应。该信道质量指示(CQI)的定义是由下列所给定(TS 25.214 Section 6A.2)：

“基于无限制的观察间隔，该使用者设备应该报告这最高列表显示的信道质量指示(CQI)值，其中对于这最高列表显示的信道质量指示值而言，单个高速下向分享信道(HS-DSCH)的子帧是以这传输块尺寸大小及高速物理下向分享信道(HS-PDSCH)的数目格式化而成。且对应的该报告或较低的信道质量指示值(CQI)值的调变可以被接收在一个3时隙的参考期间中，其中3时隙的参考期间中，在第一个时隙开始之前，该参考期间会结束1号时隙，其中在结束1号时隙时，该报告的信道质量指示值(CQI)值会被传送且传输块错误率应不会超过0.1。

该信道质量指示(CQI)值被列表显示是依据使用者设备的种类而且在所需要的信号干扰噪声比(SINR)中，已经被设计以1dB为刻度，且其中信号干扰噪声比被需要用以达成这指定的块错误率(BLER)的10％。在那些如同已经借由信道质量指示(CQI)定义所意指的静态情形，信号干扰噪声比和对应的信道质量指示间的关系已经被以线性来建立(可查询例子，Brouwer，et al.，″Usage oflink-level performance indicators for HSDPA network-level simulations inE-UMTS，″Spread Spectrum Techniques and Applications，2004 IEEE EighthInternational Symposium on，pp.844-848)。

该使用者设备也被提供在高速下行链路共享信道(HS-DSCH)与公共导频信道(CPICH)间的功率补偿且因此该信道质量指示值的决定可以基于这公共导频信道的信号干扰噪声比(SINR)

对于该公共导频信道(CPICH)的信号干扰噪声比的估计方法可以在一般相关文章中所了解，举例来说可查询于“CPICH Processing for SINR Estimation inW-CDMA System”，WO2005093961.，其中公共导频信道的信号干扰噪声比是基于该展开的公共导频信道(CPICH)的符码。

发明内容

本发明提出一种在一接收信号中计算噪声功率的方法及装置，尤指经由一种使用噪声功率作为一函数的参数，该函数定义了一信道质量指示的方法及装置。

根据本发明的一样态，本发明提供一种在一接收信号中计算噪声功率的方法，该接收信号包含一导频信道，该方法包含估计该接收信号的功率；估计该导频信道的功率以及计算该噪声功率以做为该估计信号及导频信道功率的一函数。

依此方式所做的噪声量测可用于计算一信道质量指示(CQI)而不需处理公共导频信道(CPICH)。避免了处理公共导频信道(CPICH)减低了在信道质量指示(CQI)估计中的延迟，因为处理公共导频信道(CPICH)最少会由于公共导频信道(CPICH)扩频因子而会延迟信道质量指示(CQI)估计。

因为可避免处理该公共导频信道(CPICH)的需要，亦可减少电脑运算的负担。

在一些具体实施例中，定义该噪声功率的函数为一种借由对连接该噪声功率、该接收信号功率以及该导频信道功率的一表示式利用一线性回归技术所获得的数学式。

在一些具体实施例中，该导频信道功率是自该信道响应的估计中的信道抽头的量值所获得，其中该信号是自该信道所获得。

在一些具体实施例中，该信号是以传输分集机制传送且该估计的导频信道功率是由加总导频信道功率而获得，该导频信道功率是由不同位置所得的信号元件所估计。

在一些具体实施例中，该函数是为一于不同时间点到达的导频信道的功率估计的函数。

在一些具体实施例中，该函数是为一于不同时间点到达的接收信号的功率估计的函数。

借由对具有该噪声功率作为一参数的指标计算一函数，利用本发明的技术所决定的噪声功率可用于对一接收信号计算一信道质量指示。该噪声功率系在用于计算定义信道质量指示(CQI)的函数之前过滤或平均。定义信道质量指示(CQI)的函数亦具有包含于估计该信号的一导频信道功率的参数。该导频信道功率可在用于计算定义信道质量指示(CQI)的函数之前过滤或平均。定义信道质量指示(CQI)的函数亦具有估计接收信号功率的参数。该接收信号的功率可在用于计算定义信道质量指示(CQI)的函数之前过滤或平均。定义信道质量指示(CQI)的函数可根据该接收信号的功率而变化。

如上，本发明的一些要素已自方法的观点描述。为了避免争议，本发明亦延伸至装置且亦延伸至执行根据本发明的方法的程序。

附图说明

图1是说明一使用者设备；以及

图2是说明在图1的使用者设备装置的信道质量指示计算单元的处理阶段。

主要元件符号说明：

101 射频处理方块

102 低通滤波方块

103 混频器

104 震荡器

105 模拟转数字转换器

106 采样器

107 低通滤波方块

108 混合信号处理方块

109 信道质量指示计算装置

110 数字信号处理方块

200 产生信道估计方块

201 计算接收功率方块

202 计算公共导频信道方块

203 计算噪声功率方块

204 判定信道质量指示值方块

具体实施方式

为充分了解本发明的目的、特征及功效，现借由下述具体的实施例，并配合所附的图式，对本发明做一详细说明，说明如后：

图1一描述不同的处理阶段以形成一使用者设备的部分，例如一移动电话。图1中的方块图表示在执行接收信号的处理操作，但不需要直接对应到物理装置，其中物理装置也许出现在接收器的实际设备中(相同的也会应用在图2中的处理阶段)。第一阶段为射频处理方块101。在该射频处理期间，接收信号借由使用一混频器103被向下转换到基频。被用来驱动混频器的这参考频率被借由一震荡器104来产生。随着这个载波向下转换，信号被低通滤波方块102过滤且接着被传递到这混合信号处理方块108。该混合信号处理包含模拟数字转换器105、采样器106和低通滤波方块107。现在因为数字的结果信号被提供给该数字信号处理方块110，其中该处理让传送信息可以被复原。该接收信号之后借由信道质量指示(CQI)计算装置109来处理，这不同处理阶段是在图2中显示。

该接收信号为一W-CDMA码片串流，其中该码片串流已经透过一传输链路传递且可以被表达为：

$r\left(k\right)={\mathrm{\α}}_{\mathrm{cpich}}\underset{l=0}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}h\left(l\right)c(k-l)+\underset{l=0}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}h\left(l\right)\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_m{s}_m(k-l)+\mathrm{\ζ}\left(k\right)$

其中{h(k)}_{k∈{0，...，P}}表示不同的传播信道抽头。ζ(k)塑造为从邻近单元而来的热噪声与干扰的组合。ζ(k)被假设为具有方差等于σ²的加性高斯白噪声(AWGN)。这样本c(k)表示以振幅α_cpich传送的这单位振幅公共导频信道(CPICH)序列且对于这第m个信道而言，s_m(k)为具有振幅α_m传送的这单位振幅数据序列。

在信道质量指示(CQI)计算装置109中，为了产生原始信道估计，该接收信号首先借由产生信道估计方块200所处理。这些初始信道估计可被产生，例如用该已知的导频序列与该接收信号作相关，其已描述在该上述的方程式中。然而应说明的是本发明的应用并未仅限制于这个例子。使用其他技术如同线性最小平方适应拟合(Digital Communications，John G.Proakis，2^nd edition，McGraw-Hill International)是为了推导这些信道估计。

在传输分集的例子中，不论是开回路还是闭回路，该产生信道估计方块200对于每一传送天线将产生一组初始信道估计。

这信道脉冲响应(CIR)系借由该导频序列与该接收信号作相关来推导：

$\hat{h}\left(l\right)=\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}r\left(k\right)c^{*}(k-l)$

$={\mathrm{\α}}_{\mathrm{cpich}}h\left(l\right)$

在这里N系该W-CDMA导频信号的扩频因子。不失一般性，假设

其中β表示这传送信道的衰减损失(或增益)。接收信号也是借由计算接收功率方块201来处理以下列方式去计算该接收信号功率等级：

$P_{\mathrm{rx}}=\frac{1}{T}\underset{n=0}{\overset{T-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r\left(n\right)\right|}^2$

该产生的信道估计是借由计算公共导频信道方块202来处理，其系为了产生一接收的公共导频信道功率等级的估计。因为该产生的信道估计是借由该公共导频信道的信道振幅来缩放比例，该接收的公共导频信道功率等级的一估计可以被下列方式来计算：

$P_{\mathrm{cpich}}={\mathrm{\Σ}}_{l=0}^P{\left|\hat{h}\left(l\right)\right|}^2$

P_cipch也可以用公式表示：

$P_{\mathrm{cpich}}={\mathrm{\α}}_{\mathrm{cpich}}^2\mathrm{\β}$

这可以被重新整理以给定为：

$\mathrm{\β}=\frac{P_{\mathrm{cpich}}}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{cpich}}^2}$

在该传输分集的例子中，不论是开回路还是闭回路，总的接收的公共导频信道功率等级是以对于每一传送天线而言，将该公共导频信道功率估计加总来计算。

在本发明的一具体实施例中，计算噪声功率方块203处理该接收信号功率和该估计的公共导频信道功率以计算该噪声功率。该噪声功率可以基于下列观察来计算；如果该接收信号功率P_rx，在相同的间隔中来计算，以作为计算该信道估计，则保持该下列的关系：

P_rx(i)＝P_tβ(i)+σ²

且我们可以将β替换以给定为：

$P_{\mathrm{rx}}\left(i\right)=\frac{P_t}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{cpich}}^2}{P}_{\mathrm{cpich}}\left(i\right)+{\mathrm{\σ}}^2$

其中P_t是该所有传送的功率等级：

$P_t={\mathrm{\α}}_{\mathrm{cpich}}^2+\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_m^2$

其中P_t被假设以维持常数且σ²为该噪声功率。这指标i表示这两分量的第i个观察。

基于两个或更多观察的P_rx(i)和P_cipch(i)的计算的一方法为解这线性方程式：

P_rx＝αP_cpich+σ²

其中

P_rx＝[P_rx(i)，P_rx(i-1)，...，P_rx(i-k+1)]^T

P_cpich＝[P_cpich(i)，P_cpich(i-1)，...，P_cpich(i-k+1)]^T

其中k为观察的数目。则上式方程式重新给定为：

$P_{\mathrm{rx}}=\left[\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{cpich}}& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\α}\\ {\mathrm{\σ}}^2\end{array}\right]=\mathrm{Xv}$

其中两个未知数被解答为：

$P_{\mathrm{rx}}=\left[\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{cpich}}& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\α}\\ {\mathrm{\σ}}^2\end{array}\right]=\mathrm{Xv}$

在两个观察(k＝2)的最简单例子期间，这给定该结果：

${\widehat{\mathrm{\σ}}}^2\left(i\right)=\frac{1}{2}((P_{\mathrm{rx}}\left(i\right)+P_{\mathrm{rx}}(i-1))-\frac{(P_{\mathrm{cpich}}\left(i\right)+P_{\mathrm{cpich}}(i-1))(P_{\mathrm{rx}}\left(i\right)-P_{\mathrm{rx}}(i-1))}{P_{\mathrm{cpich}}\left(i\right)-P_{\mathrm{cpich}}(i-1)})$

对于一信道质量指示(CQI)测量期间，这三个测量P_rx、P_cpich和

将以多次计算且在本发明的一具体实施例中，该平均分量：

${\stackrel{\‾}{P}}_{\mathrm{rx}}=\frac{1}{K}\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{rx}}\left(i\right)$

${\stackrel{\‾}{P}}_{\mathrm{cpich}}=\frac{1}{K}\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{cpich}}\left(i\right)$

$N_o=\frac{1}{K}\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\widehat{\mathrm{\σ}}}^2\left(i\right)$

借由判定信道质量指示值方块204所计算。

基于这三个测量，判定信道质量指示值方块204对于该第n个测量期间而言，去计算一信道质量指示值：

$\mathrm{CQI}=f({\stackrel{\‾}{P}}_{\mathrm{rx}}\left(n\right),{\stackrel{\‾}{P}}_{\mathrm{cpich}}\left(n\right),N_o\left(n\right))$

其中这映射f(·)可以借由实验而决定。在本发明的一具体实施例中，映射f(·)模拟成一线性关系：

其中Λ和Υ借由实验决定且Γ为该公共导频信道(CPICH)功率等级及该高速下行链路共享信道(HS-DSCH)功率等级间的差值。它将会从Γ为一已知参数的引进而恢复，其中已知参数Γ会以信号通知给使用者设备。

如上描述的该线性关系也许不会正确地描述该映射f(·)且因此本发明的另一具体实施例则使用下列的转换函数：

其中Δ是被实验所决定且在受到该信道质量指示(CQI)映射改变时所表示接收信号的等级。

本方法可以清楚地被延伸到任何正确信道质量指示(CQI)映射的近似、包含，但没有限制使用一个或更多的查询表。

本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然熟悉本技术的人员应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以下文的权利要求书所界定者为准。

Claims (14)

1.一种计算接收信号中噪声功率的方法，该接收信号包含一公共导频信道，该方法包含：

估计接收信号功率；

估计公共导频信道功率；以及

依据一函数，计算该噪声功率，该函数与该接收信号功率及该公共导频信道功率有关；

该函数为利用一线性回归技术所获得的表示式，该表示式为：

${\widehat{\mathrm{\σ}}}^2\left(i\right)=\frac{1}{2}((P_{\mathrm{rx}}\left(i\right)+P_{\mathrm{rx}}(i-1))-\frac{(P_{\mathrm{cpich}}\left(i\right)+P_{\mathrm{cpich}}(i-1))(P_{\mathrm{rx}}\left(i\right)-P_{\mathrm{rx}}(i-1))}{P_{\mathrm{cpich}}\left(i\right)-P_{\mathrm{cpich}}(i-1)}),$

其中是噪声功率，P_rx是接收信号功率，P_cpich是公共导频信道功率，指标i和i-1表示该接收信号功率和该公共导频信道功率的观察值。

2.如权利要求1所述的方法，其中该接收信号是经由一信道所获得，且该公共导频信道功率是从一信道响应估计中的信道抽头的量值所获得。

3.一种对接收信号计算信道质量的方法，该接收信号包含一公共导频信道，该方法包含：

估计接收信号功率；

估计公共导频信道功率；

依据一第一函数，计算该接收信号的一噪声功率，该第一函数与该接收信号功率及该公共导频信道功率有关；以及

计算一第二函数，用以定义信道质量指示，且该第二函数中使用该噪声功率为一参数；

其中该第一函数为利用一线性回归技术所获得的表示式，该表示式为：

${\widehat{\mathrm{\σ}}}^2\left(i\right)=\frac{1}{2}((P_{\mathrm{rx}}\left(i\right)+P_{\mathrm{rx}}(i-1))-\frac{(P_{\mathrm{cpich}}\left(i\right)+P_{\mathrm{cpich}}(i-1))(P_{\mathrm{rx}}\left(i\right)-P_{\mathrm{rx}}(i-1))}{P_{\mathrm{cpich}}\left(i\right)-P_{\mathrm{cpich}}(i-1)}),$

其中

是噪声功率，P_rx是接收信号功率，P_cpich是公共导频信道功率，指标i和i-1表示该接收信号功率和该公共导频信道功率的观察值。

4.如权利要求3所述的方法，其中该噪声功率在用于计算该第二函数之前被过滤或平均。

5.如权利要求3所述的方法，其中该第二函数使用该公共导频信道功率为一参数，且该公共导频信道功率在用于计算该第二函数之前被过滤或平均。

6.如权利要求3所述的方法，其中该第二函数使用该接收信号功率为一参数，且该接收信号功率在用于计算该第二函数之前被过滤或平均。

7.如权利要求3所述的方法，其中该第二函数的表示式基于该接收信号功率而变化。

8.一种计算接收信号中噪声功率的装置，该接收信号包含一公共导频信道，该装置包含：

一用于估计接收信号功率的装置：

一用于估计公共导频信道功率的装置；以及

一计算该噪声功率的装置，用于依据一函数，计算该噪声功率，且该函数与该接收信号功率及该公共导频信道功率有关，

其中该函数为利用一线性回归技术所获得的表示式，该表示式为：

${\widehat{\mathrm{\σ}}}^2\left(i\right)=\frac{1}{2}((P_{\mathrm{rx}}\left(i\right)+P_{\mathrm{rx}}(i-1))-\frac{(P_{\mathrm{cpich}}\left(i\right)+P_{\mathrm{cpich}}(i-1))(P_{\mathrm{rx}}\left(i\right)-P_{\mathrm{rx}}(i-1))}{P_{\mathrm{cpich}}\left(i\right)-P_{\mathrm{cpich}}(i-1)}),$

其中

是噪声功率，P_rx是接收信号功率，P_cpich是公共导频信道功率，指标i和i-1表示该接收信号功率和该公共导频信道功率的观察值。

9.如权利要求8所述的装置，其中该接收信号是经由一信道所获得，且该公共导频信道功率是从一信道响应估计中的信道抽头的量值所获得。

10.一种对接收信号计算信道质量的装置，该接收信号包含一公共导频信道，该装置包含：

一用于估计接收信号功率的装置；

一用于估计公共导频信道功率的装置；

一计算噪声功率的装置，用于依据一第一函数，计算该接收信号的一噪声功率，且该第一函数与该接收信号功率及该公共导频信道功率有关；以及

一计算信道质量指示的装置，用于一第二函数，计算信道质量指示，且该第二函数中使用该噪声功率为一参数，

其中该第一函数为利用一线性回归技术所获得的表示式，该表示式为：

${\widehat{\mathrm{\σ}}}^2\left(i\right)=\frac{1}{2}((P_{\mathrm{rx}}\left(i\right)+P_{\mathrm{rx}}(i-1))-\frac{(P_{\mathrm{cpich}}\left(i\right)+P_{\mathrm{cpich}}(i-1))(P_{\mathrm{rx}}\left(i\right)-P_{\mathrm{rx}}(i-1))}{P_{\mathrm{cpich}}\left(i\right)-P_{\mathrm{cpich}}(i-1)}),$

其中

是噪声功率，P_rx是接收信号功率，P_cpich是公共导频信道功率，指标i和i-1表示该接收信号功率和该公共导频信道功率的观察值。

11.如权利要求10所述的装置，其中该噪声功率在用于计算该第二函数之前被过滤或平均。

12.如权利要求10所述的装置，其中该第二函数使用该公共导频信道功率为一参数，且该公共导频信道功率在用于计算该第二函数之前被过滤或平均。

13.如权利要求10所述的装置，其中该第二函数使用该接收信号功率为一参数，且该接收信号功率在用于计算该第二函数之前被过滤或平均。

14.如权利要求10所述的装置，其中该第二函数的表示式基于该接收信号功率而变化。

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