CN102870347A - 用于mlse接收器的信道质量估计 - Google Patents

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Abstract

接收信号处理器联合检测关注信号和一个或多个其它信号。通过计算用于携带关注信号的多个子载波的每子载波信号与干扰加噪声比，基于每子载波信号干扰比计算用于子载波的每子载波容量以及基于子载波的每子载波容量计算用于子载波的总信号与干扰加噪声比，确定用于关注信号的信号与干扰加噪声比。

Description

用于MLSE接收器的信道质量估计
背景技术
本发明一般涉及移动通信网络中的信号质量估计，并且更具体地说，涉及用于LTE系统中的上行链路的信号质量估计。
长期演进(LTE)系统使用单载波频分多址(SC-FDMA)进行上行链路传送。与常规OFDM相比，传送的信号的更低峰均比激发了单载波调制用于上行链路，这导致了更高的平均传送功率和增大的功率放大器效率。然而，在上行链路中SC-FDMA的使用在弥散信道(dispersive channel)中造成符号间干扰(ISI)。重要的是减轻ISI的影响使得SC-FDMA能够改进功率放大器效率而不牺牲性能。
基站（也称为eNodeB)中的线性最小均方误差(LMMSE)接收器能够使用线性频率域均衡来抑制ISI。LMMSE接收器设计成最大化用于每个子载波分量的信号与干扰加噪声比(SINR)。虽然LMMSE大大改进了性能，超出了简单的匹配滤波接收器，但性能的进一步改进能够通过使用诸如特播软干扰消除(Turbo Soft Interference Cancellation，TurboSIC)等技术或诸如不明确的连续局部化(Serial Localization with Indecision，SLI)和辅助最大似然检测器(AMLD)等近最大似然(ML)检测器的高级接收器获得。这些高级接收器预期实现与最大似然检测器的性能极其接近的性能。
高级接收器的部署遇到的一个问题是获得可靠的信道质量指示(CQI)估计。CQI估计例如用于在LTE的上行链路中的链路自适应和调度。当前，没有用于LTE系统中的上行链路中的SLI、MLD、ML或近ML接收器的CQI估计的解决方案。
发明内容
本发明涉及为LTE系统中的上行链路使用ML或近ML检测器在接收器中估计信号与干扰加噪声比(SINR)。本发明的实施例使得能够为能够是空间相关且频率选择性的干扰和噪声污染的单输入单输出(SISO)信道和单输入多输出(SIMO)信道进行更准确的CQI估计。本发明能够应用于调度在相同频率上的一个或多个上行链路传送（即，多用户MIMO）。
本发明的一个示范实施例包括一种用于计算在通信信道上的OFDM载波上接收的信号的SINR的方法。方法包括联合检测关注信号中的符号，并且计算用于关注信号的信号与干扰加噪声比。通过以下操作来计算SINR：计算用于携带关注信号的多个子载波的每子载波信号与干扰加噪声比，基于每子载波SINR来计算用于子载波的每子载波容量以及基于子载波的每子载波容量来计算用于子载波的总SINR。
本发明的另一示范实施例包括用于具有一个或多个接收天线的通信装置的接收信号处理器。接收信号处理器包括联合检测在所述一个或多个接收天线上接收的关注信号中的符号的检测器和计算用于关注信号的SINR的度量处理器。度量处理器配置成计算用于携带关注信号的多个子载波的每子载波SINR，基于每子载波SINR来计算用于子载波的每子载波容量，以及基于子载波的每子波容量来计算用于子载波的总SINR。
附图说明
图1示出上行链路传送器的示范框图。
图2示出根据本发明的一个实施例的使用最大似然(ML)或近ML检测器以联合检测关注信号和一个或多个其它信号的示范接收器。
图3示出用于计算使用ML或近ML检测器检测到的关注信号的信号与干扰加噪声比的接收器实现的示范方法。
图4示出用于将计算的信号与干扰加噪声比转化成期望信息率和调制方案的映射函数。
具体实施方式
现在参照图形，图1示出用于生成SC-FDMA信号的示范上行链路传送器10。传送器10包括串并(S/P)转换器12、离散傅立叶变换(DFT)单元14、快速傅立叶逆变换(IFFT)单元16、循环前缀添加器18及并串(P/S)转换器20。串并转换器12将时间域调制符号s(0)、s(1)、K、s(K-1)的串行流转换成符号的并行集。DFT 14将时间域调制符号转换成频率域符号S(0)、S(1)、K、S(K-1)。因此，每个频率域符号是所有时间域符号的函数。IFFT 16应用傅立叶逆变换到频率域符号，循环前缀添加器18添加循环前缀到IFFT输出，以及并串转换器20将并行符号转换成串行SC-FDMA信号流。在频率选择性信道中，时间域符号不能通过线性均衡和IFFT而被分隔，无干扰。在此情况下，联合检测时间域符号s(0)、s(1)、K、s(K-1)的ML或近ML检测器提供了性能改进。
图2示出根据本发明的一个实施例的示范接收器100。接收器100包括前端电路110和接收信号处理器120。前端电路110将接收信号下变频到基带频率，将接收信号放大和滤波，以及将接收信号转换成数字形式以便输入到接收信号处理器120。接收信号处理器120的主要用途是解调和解码接收的关注信号。可在一个或多个接收天线上接收关注信号。接收信号处理器120的主要功能组件包括信道估计器122、损害协方差估计器124、联合检测器126、解码器128及信号质量估计器130。接收信号处理器120的功能组件可由一个或多个微处理器、硬件、固件或其组合来实现。
信道估计器122使用任何已知的信道估计技术，来生成从在传送台的传送天线（未示出）到一个或多个接收天线（未示出）的通信信道的估计。损害协方差估计器124使用来自信道估计器122的信道估计来估计在关注信号中的信号损害的协方差。损害例如可包括多用户干扰、自干扰、其它小区干扰和噪声。信道估计和损害协方差估计输入到检测器126，其使用损害协方差估计连同信道估计来解调接收信号。
检测器126优选包括ML检测器或近ML检测器，如减少状态序列估计器、不明确的连续局部化检测器(SLID)和辅助最大似然检测器(AMLD)。检测器126联合处理关注信号中的两个或更多个符号，并且生成用于关注信号的接收符号估计。解调接收符号估计以形成馈送到解码器128的接收比特软值。解码器128检测在传送期间可能已发生的错误，并且输出传送的信息序列的估计。
信号质量估计器130估计用于关注信号的信号与干扰加噪声比(SINR)。SINR随后可用于生成信道质量指示(CQI)值，或调制和编码方案(MCS)值。将CQI和/或MCS值向传送台报告以用于链路自适应和/或调度。因此，需要SINR的可靠估计。为用于LTE系统中的上行链路的线性最小均方误差(LMMSE)接收器计算可靠SINR估计的技术已知。然而，当前没有为用于LTE系统中的上行链路的ML或近ML接收器产生可靠SINR估计的已知技术。
根据本发明的实施例的信号质量估计器130能够产生用于单输入/单输出(SISO)和单输入/多输出(SIMO)系统的SINR的可靠估计。图3示出根据本发明的一个示范实施例的生成用于通过SC-FDMA信道传送的关注信号的SINR估计的方法150。检测器126联合检测关注信号中的符号（方框152）。为计算关注信号的SINR，信号质量估计器130先计算用于分配到关注信号的每个子载波的每子载波SINR估计（方框154）。基于符号能量E s 、单侧白噪声功率谱密度N o 和用于子载波的信道响应H[k]的比来计算表示为SINR k 的每子载波SINR估计。在单个传送和接收天线的情况下，由以下式子给出每子载波SINR，SINR k ：
Figure 2011800152808100002DEST_PATH_IMAGE002
，                                         等式(1)
其中，k是指示子载波的索引。从信道估计器122获得弥散信道响应H[k]。一般情况下，在信道估计过程中使用导频符号；然而，数据符号也能够用作有效的导频符号以改进信道估计。从导频信号产生的信道估计应适当换算以计及在导频符号与数据符号之间的功率差。
在获得每子载波SINR后，信号质量估计器130计算用于分配到关注信号的子载波的每子载波容量C k （方框156）。根据以下等式计算用于给定子载波k的每子载波容量C k ：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
。                                         等式(2)
等式(2)的对数计算一般包括基2对数计算，但可包括其它基数对数计算。最后，信号质量估计器130组合每子载波容量C k 并计算关注信号的SINR（方框158）。
在一个示范实施例中，将用于分配到关注信号的子载波的每子载波容量C k 求和并取平均以计算由以下式子给出的平均SINR：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
。                                             等式(3)
平均容量C AVG 随后用于根据以下等式计算用于ML检测器或近ML检测器的关注信号的SINR MLD ：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
。                                 等式(4)
组合等式1-4，由以下式子给出用于关注信号的SINR MLD ：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
。 等式(5)
等式(5)中的exp(x)和log(x)函数在一些实施例中可被线性近似或查找表取代。
为改进上行链路通信可靠性和系统吞吐量，接收器的一个实施例使用多个接收天线来接收从单个传送天线传送的关注信号。在噪声和干扰展示无相关的情况下，多个接收信号的空间最大比组合(MRC)是最佳的。借助于MRC前端，能够将用于ML接收器的SINR MLD 计算为：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
， 等式(6)
其中，H m [k]是对应于从传送天线到第m个接收天线的第k个子载波的信道的频率响应，以及M是接收天线的总数。
在更普遍的情况中，噪声和干扰能够展示跨频率和接收天线的相关。如果R w [k]是对应于第k个子载波的M×M相关矩阵，并且H[k]是收集从传送天线到所有M个接收天线的第k个子载波的频率响应的向量，则由以下式子给出信道响应：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
。                                           等式(7)
ML接收器的SIR MLD 能够计算为：
， 等式(8)
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
是H 0[k]的厄米转置(Hermitian transpose)，并且
Figure DEST_PATH_IMAGE020
是R w [k]的逆。能够验证在
Figure DEST_PATH_IMAGE022
对于所有k是对角时，等式(8)还原成等式(6)。
如前面所述，SINR MLD 可用于生成要向传送台报告以用于链路自适应和/或调度的信道质量指示(CQI)或MCS（调制和编码方案）值。例如，能够从由以下式子给出的映射函数获得要报告的MCS/CQI：
MCS = MCSFormat (SINRMLD)。                 等式(9)
图4示出用于将SIR MLD 转化成目标信息率和调制方案的一个示范映射函数。
另外调整能够应用到SINR MLD 以用于链路自适应目的。作为非限制性示例，一般应用此类调整以计及不同服务质量要求、由于实现缺陷造成的损耗和调度等待时间内的信道质量变化。为计及此类变化，用于转化SINR MLD 到MCS/CQI的映射函数变成：
Figure DEST_PATH_IMAGE024
，                  等式(10)
其中，δ n 是所述SINR调整。
本发明提供了用于容易为LTE的上行链路中的SLI、AMLD或其它ML或近ML接收器计算CQI的方法和设备。因此，本发明允许基站调度用户以使用更准确反映接收器能力的传送率，从而充分利用高级接收器性能。

Claims (14)

1. 一种计算在通信信道上的OFDM载波上接收的信号的信号与干扰加噪声比的方法，所述方法包括：
联合检测在关注信号中的符号；以及
通过以下操作来计算用于所述关注信号的信号与干扰加噪声比：
计算用于分配到所述关注信号的多个子载波的每子载波信号与干扰加噪声比；
基于所述每子载波信号与干扰加噪声比，计算用于分配到所述关注信号的子载波的每子载波容量；以及
基于所述子载波的每子载波容量，计算用于所述子载波的总信号与干扰加噪声比。
2. 如权利要求1所述的方法，其中基于所述子载波的每子载波容量，计算用于所述子载波的总信号与干扰加噪声比包括：
基于用于所述子载波的每子载波容量，计算所述子载波的平均容量；以及
基于所述子载波的平均容量，计算用于所述子载波的总信号与干扰加噪声比。
3. 如权利要求1所述的方法，其中在多个天线上接收所述关注信号，以及其中计算用于携带所述关注信号的多个子载波的每子载波信号与干扰加噪声比包括组合每个天线的贡献以获得所述每子载波信号与干扰加噪声比。
4. 如权利要求3所述的方法，其中组合每个天线的贡献以获得所述每子载波信号与干扰加噪声比包括计算跨所述天线的干扰相关并基于所述干扰相关来组合每个天线的贡献。
5. 如权利要求3所述的方法，其中组合每个天线的贡献以获得所述每子载波信号与干扰加噪声比包括将所述天线的贡献求和以获得所述每子载波信号与干扰加噪声比。
6. 如权利要求5所述的方法，还包括将所述信号与干扰加噪声比转化成信道质量指示符或调制和编码方案选择。
7. 如权利要求1所述的方法，其中所述关注信号中的符号包括通过离散傅立叶变换处理的时间域符号。
8. 一种用于具有一个或多个接收天线的通信装置的接收信号处理器，所述接收信号处理器包括：
检测器，用于联合检测在所述一个或多个接收天线上接收的关注信号中的符号；以及
度量处理器，用于计算用于所述关注信号的信号与干扰加噪声比并配置成：
计算用于分配到所述关注信号的多个子载波的每子载波信号与干扰加噪声比；
基于所述每子载波信号与干扰加噪声比，计算用于分配到所述关注信号的子载波的每子载波容量；以及
基于所述子载波的每子载波容量，计算用于所述子载波的总信号与干扰加噪声比。
9. 如权利要求8所述的接收信号处理器，其中所述度量处理器配置成通过以下操作来计算用于所述子载波的总信号与干扰加噪声比：
基于用于所述子载波的每子载波容量，计算所述子载波的平均容量；以及
基于所述子载波的平均容量，计算用于所述子载波的总信号与干扰加噪声比。
10. 如权利要求8所述的接收信号处理器，其中在多个接收天线上接收所述关注信号，以及其中所述度量处理器配置成通过组合每个接收天线的贡献以获得所述每子载波信号与干扰加噪声比，来计算用于多个子载波的每子载波信号与干扰加噪声比。
11. 如权利要求10所述的接收信号处理器，其中信号质量处理器配置成通过计算跨所述天线的干扰相关并且基于所述干扰相关来组合每个天线的贡献，来组合每个天线的贡献以获得所述每子载波信号与干扰加噪声比。
12. 如权利要求11所述的接收信号处理器，其中所述信号质量处理器配置成通过将所述天线的贡献求和以获得所述每子载波信号与干扰加噪声比，来组合每个天线的贡献以获得所述每子载波信号与干扰加噪声比。
13. 如权利要求8所述的接收信号处理器，其中信号质量处理器还配置成将所计算的信号与干扰加噪声比转化成信道质量指示或调制和编码方案选择。
14. 如权利要求8所述的接收信号处理器，其中所述关注信号中的符号包括通过离散傅立叶变换处理的时间域符号。
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