CN102783062A - 接收机和信号接收功率估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接收机和信号接收功率估计方法，实现精确的信号接收功率估计。一种接收机(10)，接收使用多个子载波并行发送的信息，所述接收机(10)具有：信道估计单元(13)，针对每个子载波计算信道估计值；以及信号接收功率估计单元(16)，基于信道估计单元(13)计算的信道估计值来估计信息的信号接收功率。信号接收功率估计单元(16)在用于并行发送的子载波的数目小于预定值的窄带宽情况下，按照以下顺序对信道估计单元(13)估计的信道估计值执行处理：按时间方向同相相加、按频率方向平均、以及共轭乘法；在用于并行发送的子载波的数目大于或等于预定值的宽带宽情况下，按照以下顺序对信道估计单元(13)估计的信道估计值执行处理：按频率方向平均、共轭乘法、以及按时间方向同相相加。

Description

接收机和信号接收功率估计方法

技术领域

本发明涉及用于接收使用多个子载波同时发送的信息的接收机以及所述接收机使用的估计参考信号接收功率(RSRP)的方法。

背景技术

第三代伙伴计划(3GPP)标准化的正交频分复用(OFDM)方法，如长期演进(LTE)，作为下一代通信方法得到关注。在如LTE的通信方法中，接收机需要向高层报告参考信号接收功率(RSRP)，如NPL1所规定。基于如接收机估计的RSRP的信息，判断是否在基站之间执行切换过程。为了与合适的基站执行切换过程，需要提高接收机的功率估计精度。

在码分多址(CDMA)的传统通信方法中，通过在Rake合并之后的导频信号的同相相加来执行RSRP的测量，如NPL2中所述。然后，为了提高估计精度，提出了以下方法，例如：如PTL1所述，使用Rake合并之前的信号，以高精度来估计RSRP的方法；以及如PTL2所述，在同时使用接收信号的相加(in-addition)和均方根的情况下应用具有高精度的值的另一方法。

然而，在使用多个子载波同时发送信息的OFDM的通信方法中，如果FFT(快速傅立叶变换)的定时存在偏移，则信道估计值转变。因此，如果这些信道估计值原样执行同相相加，则有时可能将RSRP估计为小于其实际应当具有的值。图5示出了这种示例。NPL3公开了引入以下方法来解决这种挑战：在相邻信道估计值之间的共轭相乘之后执行同相相加。

另一方面，LTE需要以NPL4中规定的精度来估计RSRP。同时，NPL3中公开的方法难以满足以这些规定规范的精度来估计RSRP。

引用列表

专利文献

PTL1：JP2004-140489A

PTL2：JP2006-13915A

非专利文献

NPL1：3GPP，TS 36.214 v8.5.0，December 2008

NPL2：Shunsuke SEO，Yukihiko OKUMURA，and Tomohiro DOHI；″An Investigation on SIR Measurement Methods in Adaptive TransmitPower Control for DS-CDMA″，Institute of Electronics，Information andCommunication Engineers-Society Conference，1996B-330，1996

NPL3：Toshiaki OHNISHI，and Seiichi SAMPEI；“A Study on ReceivedSINR Estimation Technique for OFDM Adaptive Modulation-basedOne-Cell Reuse TDMA Systems”，Institute of Electronics，Information andCommunication Engineers-Technical Report，RCS2006-6，April 2006

NPL4：3GPP，TS 36.133 v8.6.0，May 2009

发明内容

技术问题

因此，本发明的目的是提供一种接收机和一种估计RSRP的方法，可以实现高精度的RSRP估计。

解决问题的技术方案

根据本发明的第一方面，提供了一种用于接收使用多个子载波同时发送的信息的接收机，包括：信道估计单元，对于所述多个子载波中的每一个，计算信道估计值；以及RSRP估计单元，基于信道估计单元计算的信道估计值来估计所述信息的RSRP；其中，在用于同时发送的子载波的数目小于预定值的窄带情况下，RSRP估计单元对于信道估计单元估计的信道估计值，按以下顺序来执行处理：按时间同相相加、按频率平均、以及共轭相乘；在用于同时发送的子载波的数目大于预定值的宽带情况下，RSRP估计单元对于信道估计单元估计的信道估计值，按以下顺序来执行处理：按频率平均、共轭相乘、以及按时间同相相加。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于在接收使用多个子载波同时发送的信息之后估计所述信息的参考信号接收功率的方法，包括：在用于同时发送的子载波的数目小于预定值的窄带情况下，对于每个子载波的信道估计值，按以下顺序来执行处理：按时间同相相加、按频率平均、以及共轭相乘；在用于同时发送的子载波的数目大于预定值的宽带情况下，对于每个子载波的信道估计值，按以下顺序来执行处理：按频率平均、共轭相乘、以及按时间同相相加。

本发明的有益效果

根据本发明，引入了按时间同相相加，并且增加了在同相相加过程中使用的采样数目。同时，引入按频率平均过程，预先执行对信道估计值的平滑操作，从而减轻噪声的效应。根据这些手段，提高了估计RSRP的精度。此外，在可以使用充足数目的采样来进行同相相加的宽带情况下，通过改变处理顺序，减少了接收机缓存的数据量。

附图说明

图1是示出了根据本发明实施例的接收机的配置示例的框图。

图2是示出了图1所示的接收机中的RSRP估计单元执行的估计RSRP的流程图。

图3是解释根据信噪比来控制改变图1所示的接收机的RSRP估计单元中的按频率平均过程的窗口宽度的图。

图4是解释根据信噪比来控制改变图1所示的接收机的RSRP估计单元中的按时间同相相加时隙数目“M”的图。

图5是解释RSRP被估计为小于其实际应当具有的值的情况的图。

具体实施方式

以下参照附图来解释本发明的优选实施例。

(配置示例)

图1是示出了根据本发明实施例的接收机的配置示例的框图。在这种情况下，使用3GPP中标准化的LTE作为示例来进行解释。然而，本发明不限于LTE。附带地，在LTE情况下，要估计的参考信号接收功率称为RSRP。因此在以下解释中使用术语“RSRP”。

图1所示的接收机10包括：RF(射频)单元11、FFT(快速傅立叶变换)单元12、信道估计单元13、解调单元14、信道解码单元15、以及RSRP估计单元16。

通过接收天线(未示出)，接收机10接收使用多个子载波从基站同时发送的信息。RF单元11对通过接收天线接收的信号进行模数转换。FFT单元12通过傅立叶变换，将已经转换为数字信号的接收信号分解为按频率分量的数据。信道估计单元13使用已经映射在按频率资源上的已知信号(参考信号)，对于多个子载波中的每一个，计算信道估计值，以创建表示信道状态的信道估计值矩阵。基于信道估计单元13估计的信道估计矩阵等等，解调单元14针对接收信号从I-Q分量解调为似然信息。信道解码单元15执行纠错解码和差错检测。用作估计参考信号接收功率的单元的RSRP估计单元16基于信道估计单元13估计的信道估计矩阵来估计RSRP。然后，在较高层执行的滤波过程之后，RSRP估计单元16向基站给出反馈。

在用于同时发送的子载波的数目小于预定值的窄带情况下，对于信道估计单元13估计的信道估计值，RSRP估计单元16在RSRP估计中按照以下顺序执行处理：按时间同相相加、按频率平均、以及共轭相乘。另一方面，在用于同时发送的子载波的数目大于预定值的宽带情况下，对于信道估计单元13估计的信道估计值，RSRP估计单元16在RSRP估计中按照以下顺序执行处理：按频率平均、共轭相乘、以及按时间同相相加。以下具体描述这些处理。

(RSRP估计单元16的操作)

图2是示出了图1所示的接收机10中的RSRP估计单元16执行的RSRP估计流程的图。

首先，RSRP估计单元16根据与要使用的子载波数目相对应的带宽信息来判断传输频带是窄带还是宽带。例如，如果使用的子载波数目小于预定值，则判断传输频带为窄带；另一方面，如果使用的子载波的数目大于预定值，则判断传输频带为宽带。附带地，可以预先任意指定此时用作准则的预定值。当判断传输频带为窄带时，RSRP估计单元16执行步骤S2至S4作为针对窄带的步骤。另一方面，当判断传输频带为宽带时，RSRP估计单元16执行步骤S5至S7作为针对宽带的步骤。

(针对窄带的步骤)

在执行针对窄带的步骤的情况下，首先，RSRP估计单元16使用信道估计单元13所估计的、迫零后的信道估计值“h_ZF”，如下所述执行按时间同相相加(步骤S2)：

(数学式1)

$h_{\mathrm{SUM}\_T}(a,b,N,i)=\frac{1}{M}\underset{n=N}{\overset{N+M-1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{\mathrm{ZF}}(a,b,n,i)$

其中“a”表示接收天线，“b”表示发送天线，“n”是时隙号，“i”是参考信号的索引号，“N”是开始测量的时隙号，“M”表示执行同相相加的时隙数目。

随后，RSRP估计单元16对于按时间同相相加的结果，执行按频率平均，如下所述(步骤S3)：

(数学式2)

$h_{\mathrm{SUM}\_\mathrm{Fave}}(a,b,N,i)=\left\{\begin{array}{cc}{h}_{\mathrm{SUM}\_T}(a,b,N,0)& \mathrm{fori}=0\\ \frac{1}{2}\{h_{\mathrm{SUM}\_T}(a,b,N,i-1)+h_{\mathrm{SUM}\_T}(a,b,N,i)\}& \mathrm{fori}=1...N_{\mathrm{RS}}-1\\ h_{\mathrm{SUM}\_T}(a,b,N,N_{\mathrm{RS}})& \mathrm{fori}=N_{\mathrm{RS}}\end{array}\right.$

其中“N_RS”表示频带中包括的参考信号的数目。

接下来，RSRP估计单元16执行相邻参考信号之间的共轭相乘，如下所述(步骤S4)：

(数学式3)

$h_{\mathrm{SUM}}(a,b,N)=\frac{1}{N_{\mathrm{RS}}-1}\underset{i=0}{\overset{N_{\mathrm{RS}}-2}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{\mathrm{SUM}\_\mathrm{Fave}}(a,b,N,i)\×h_{\mathrm{SUM}\_\mathrm{Fave}}{(a,b,N,i+2)}^{*}$

(针对宽带的步骤)

在执行针对宽带的步骤的情况下，首先，RSRP估计单元16使用信道估计单元13所估计的、迫零后的信道估计值“h_ZF”，如下所述执行按频率平均(步骤S5)：

(数学式4)

$h_{\mathrm{SUM}\_\mathrm{Fave}}(a,b,n,i)=\left\{\begin{array}{cc}{h}_{\mathrm{ZF}}(a,b,n,0)& \mathrm{fori}=0\\ \frac{1}{2}\{h_{\mathrm{ZF}}(a,b,n,i-1)+h(a,b,n,i)\}& \mathrm{fori}=1...N_{\mathrm{RS}}-1\\ h_{\mathrm{ZF}}(a,b,n,N_{\mathrm{RS}})& \mathrm{fori}=N_{\mathrm{RS}}\end{array}\right.$

随后，RSRP估计单元16执行相邻参考信号之间的共轭相乘，如下所述(步骤S6)：

(数学式5)

$h_{\mathrm{conj}}(a,b,n)=\frac{1}{N_{\mathrm{RS}}-1}\underset{i=0}{\overset{N_{\mathrm{RS}}-2}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{\mathrm{SUM}\_\mathrm{Fave}}(a,b,n,i)\×h_{\mathrm{SUM}\_\mathrm{Fave}}{(a,b,N,i+2)}^{*}$

接下来，RSRP估计单元16执行按时间同相相加，如下所述(步骤S7)：

(数学式6)

$h_{\mathrm{SUM}}(a,b,N)=\frac{1}{M}\underset{n=N}{\overset{N+M-1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{\mathrm{conj}}(a,b,n)$

(功率计算步骤)

对于通过针对窄带和宽带中的每一个的步骤计算的信道估计值的同相相加的结果，RSRP估计单元16最后执行功率计算步骤，如下所述(步骤S8)：

(数学式7)

$\mathrm{RSRP}=\frac{1}{N_{\mathrm{rx}}{N}_{\mathrm{tx}}}\sqrt{\underset{a=0}{\overset{N_{\mathrm{rx}}-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{b=0}{\overset{N_{\mathrm{tx}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|h_{\mathrm{SUM}}(a,b,N)\right|}^2}$

其中“N_rx”和“N_tx”分别表示接收天线数目和发送天线数目。

(本实施例的有利效果)

根据上述实施例，按时间方向将信道估计值同相相加。因此，即使传输频带是窄带，仍可以增加用于估计RSRP的采样数目。此外，由于按频率方向平均信道估计值，可以有效进行噪声抑制。换言之，可以提高估计RSRP的精度。

此外，在大量采样可以用于同相相加的宽带情况下，预先执行按频率方向的平均操作(子信道之间的平均)。因此，减小接收机10中缓存的数据量；因此，可以减小接收机10的RAM的大小。

(修改)

在上述实施例中，使用迫零后的信道估计值来计算RSRP。同时，备选地，可以使用噪声抑制过程之后的信道估计值等等，或者按频率方向插值之后的信道估计值。

在上述实施例中，在按频率平均时计算两个相邻参考信号的平均值。同时，备选地，用于平均的参考信号的数目(窗口宽度)可以是3或更大。此外，可以基于单独计算的关于信号接收状态的指标(例如信噪功率比SNR)，来控制用于按频率平均的窗口宽度，以根据信号接收状态而改变，如图3所示；按照这种方式，如果信号接收状态好于预定阈值，则窗口宽度变窄，同时如果信号接收状态劣于预定阈值，则窗口宽度变宽。可以根据此时的实际状态将阈值指定为任何可选值。

此外，对于按时间同相相加的时隙数目，可以基于单独计算的关于信号接收状态的指标(如SNR)来执行动态控制，如图4所示；按照这种方式，如果信号接收状态好于预定阈值，则减少用于按时间同相相加的时隙数目，同时如果信号接收状态处于较差条件，则增加所使用的时隙数目。可以根据此时的实际状态将阈值指定为任何可选值。因此，当信号接收状态处于较好条件时，可以缩短RSRP测量所需的时间段，从而可以降低接收机的功耗。

尽管使用利用LTE的移动电话的通信情况作为示例来进行上述解释，相同技术可以应用于利用OFDM和FDM的移动电话以及无线通信系统(如PHS、无线LAN等等)。

(参考符号列表)

10.接收机

11.RF单元

12.FFT单元

13.信道估计单元

14.解调单元

15.信道解码单元

16.RSRP估计单元

Claims (5)

1.一种用于接收使用多个子载波同时发送的信息的接收机，包括：

信道估计单元，对于所述多个子载波中的每一个，计算信道估计值；以及

RSRP估计单元，基于信道估计单元计算的信道估计值来估计所述信息的参考信号接收功率；

其中，在要用于同时发送的子载波的数目小于预定值的窄带情况下，RSRP估计单元对于信道估计单元估计的信道估计值，按以下顺序来执行处理：按时间同相相加、按频率平均、以及共轭相乘；以及

在要用于同时发送的子载波的数目大于预定值的宽带情况下，RSRP估计单元对于信道估计单元估计的信道估计值，按以下顺序来执行处理：按频率平均、共轭相乘、以及按时间同相相加。

2.根据权利要求1所述的接收机，

其中，基于与信号接收状态相关的指标，RSRP估计单元在信号接收状态好于预定阈值的情况下缩窄用于按频率平均的窗口宽度；而在信号接收状态劣于预定阈值的情况下，加宽用于按频率平均的窗口宽度。

3.根据权利要求1或2所述的接收机，

其中，基于与信号接收状态相关的指标，RSRP估计单元在信号接收状态好于预定阈值的情况下减少要用于按时间同相相加的时隙数目；而在信号接收状态劣于预定阈值的情况下，增加要用于按时间同相相加的时隙数目。

4.根据权利要求2或3所述的接收机，

其中，信噪比用作与信号接收状态相关的指标。

5.一种用于在接收到使用多个子载波同时发送的信息之后估计所述信息的参考信号接收功率的方法，包括：

在要用于同时发送的子载波的数目小于预定值的窄带情况下，对于每个子载波的信道估计值，按以下顺序来执行处理：按时间同相相加、按频率平均、以及共轭相乘；以及

在要用于同时发送的子载波的数目大于预定值的宽带情况下，对于每个子载波的信道估计值，按以下顺序来执行处理：按频率平均、共轭相乘、以及按时间同相相加。

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