CN103155502A

CN103155502A - 干扰信号参数估计方法和装置

Info

Publication number: CN103155502A
Application number: CN2011800446642A
Authority: CN
Inventors: K.J.莫尔纳; G.荣格伦
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2031-08-09
Also published as: EP2617171A1; WO2012035453A1; EP2617171B1; CN103155502B; US20120069889A1; US8605838B2

Abstract

通过在无线接收机处接收经由资源块在时间和频率上传输的导频符号和数据符号、检测经由资源块中的第一资源块的时频资源粒子传输到无线接收机的数据符号中的第一数据符号以及识别具有相关的干扰参数的邻近第一资源块的资源块中的第二资源块而在正交频分复用系统中估计干扰。基于经由第一资源块传输的导频符号和经由第二资源块传输的导频符号来估计干扰。

Description

干扰信号参数估计方法和装置

技术领域

本发明通常涉及无线通信设备中的干扰估计，更具体地说，涉及基于来自多个资源块的导频来估计干扰。

背景技术

利用具有减轻干扰能力的移动终端来部署常规的蜂窝式区域系统。减轻干扰具有改善在接收机的输出处测得的信号对干扰加噪声比（SINR）从而导致更好性能的效果。可以例如在检测传输的数据信息中或在计算用于链路自适应和用户调度的信道质量信息（CQI）的某个测量中使用该能力。

消除干扰通常要求干扰信号（interferer）参数的估计。当干扰信号没有因为干扰信号的衰落、色散（dispersion）或间歇传输而导致在时间和/或频率上显著变化时，更容易完成干扰参数估计的过程。因为通常是在存在随机（即热）噪声的情况下执行估计过程，所以要求足够数量的估计样本以使该噪声的影响最小化。此外，当在干扰突然变化的地方使用那些样本时估计会降级。

在OFDM（正交频分复用）系统（例如LTE（长期演进））中，按照时频网格（grid）传输数据符号，其中网格单元被称为资源粒子（RE）。将资源粒子集合成被称为资源块（RB）的更大的组。在资源块内分配某些资源粒子以用于执行信道估计。这些资源粒子通常被称为参考RE或导频。在检测过程期间，在每个数据RE的位置获得信道估计。然而，因为干扰信号导频的知识是未知的，所以每一资源块估计一次以干扰信号协方差的形式的干扰信号参数并且将以干扰信号协方差的形式的干扰信号参数用于干扰抑制合并（IRC）。

在检测第n数据资源粒子期间，使用IRC方法的最大似然（ML）合并权重向量（

）可以通过下面给出的公式表示为：

Figure 2011800446642100002DEST_PATH_IMAGE004

其中

是在第n数据RE处的信道估计，是对那个数据RE有效的预编码，以及

是估计的减损协方差参数矩阵。通过下面给出的公式来估计减损协方差

：

其中

是资源块中第k导频的接收的数据和那个导频位置的估计的接收的数据之间的残差。在这种情况下，假定在资源块内存在有K个导频。将计算的权重应用于这个数据RE的接收的数据

以构成检测统计量

如下：

计算检测统计量的备选形式是使用数据协方差计算MMSE合并权重估计。

优选的是使用尽可能多的导频（即，使上述等式（2）中的K尽可能大）来计算干扰信号协方差，倘若那些导频位置共享相同的干扰环境的话。实际上，由于若干原因这是不可行的。第一，干扰在时间上是断断续续的，因此结合来自多个子帧的导频以执行估计是不可靠的。即使干扰出现在先前的子帧中，它也可能起因于不同的干扰信号。另外，即使相同的干扰信号出现，快速信道衰落也可以导致干扰环境改变。第二，实现约束可以限制可用于减损协方差估计的子帧内的导频的数量。例如，为了减少等待时间，只有来自子帧内的两个时隙中的第一个的导频可以用来执行这个估计，从而有效地将有用导频的数量减半。此外，位于子帧的头三个OFDM符号内的导频（假定期望的同步和干扰信号传输）可以与干扰信号的控制信道重叠。因为控制信道和数据信道上的传输格式可以是不同的，所以与控制信道重叠的那些导频将看到不同的干扰环境（并且不能帮助可靠地估计数据RE上的干扰信号协方差）。第三，来自邻近的资源块的导频观察到不同的干扰环境，因为色散使传播信道横越频率而变化。第四，应用于干扰信号传输的预编码能够横越资源块而变化，从而再次改变干扰环境。

发明内容

根据用于在正交频分复用系统中估计干扰的方法的实施例，该方法包括在无线接收机处接收经由资源块在时间和频率上传输的导频符号和数据符号，检测经由资源块中的第一资源块的时频资源粒子传输到无线接收机的数据符号中的第一数据符号，以及识别具有相关的干扰参数的、邻近第一资源块的、资源块中的第二资源块。基于经由第一资源块传输的导频符号和经由第二资源块传输的导频符号来估计干扰。

根据可操作用于接收正交频分复用信号的无线移动设备的实施例，该移动设备包括前端电路、符号检测器、分组单元以及干扰估计器。前端电路可操作用于处理经由资源块在时间和频率上接收的导频符号和数据符号。符号检测器可操作用于检测经由资源块中的第一资源块的时频资源粒子传输的数据符号中的第一数据符号。分组单元可操作用于识别具有相关的干扰参数的、邻近第一资源块的、资源块中的第二资源块。干扰估计器可操作用于基于经由第一资源块传输的导频符号和经由第二资源块传输的导频符号来估计干扰。

根据可操作用于接收正交频分复用信号的基站的实施例，该基站包括前端电路、符号检测器、分组单元和干扰估计器。前端电路可操作用于处理经由资源块在时间和频率上接收的导频符号和数据符号。符号检测器可操作用于检测经由资源块的第一资源块的时频资源粒子传输的数据符号中的第一数据符号。分组单元可操作用于识别具有相关的干扰参数的、邻近第一资源块的、资源块中的第二资源块。干扰估计器可操作用于基于经由第一资源块传输的导频符号和经由第二资源块传输的导频符号来估计干扰。

当然，本发明并不限于上述特征和优势。在阅读下面详细的描述时并且在查看附图时，本领域技术人员将会认识到附加的特征和优势。

附图说明

图1示出了在OFDM系统中估计干扰的方法的实施例。

图2示出了组织成组的OFDM下行链路传输资源块的实施例。

图3示出了无线接收机的实施例。

具体实施方式

本文描述的实施例使用来自多个资源块（RB）的导频（即参考资源粒子或RE）来计算减损协方差估计。资源块被组织成被称为资源块组的组。每个资源块组包括多个资源块，例如分别对应于5、10、20MHz等等的传输带宽的每组2、3、4或更多个资源块。当使用最小可寻址单元是资源块组的资源分配类型0调度大部分干扰的资源块并且预编码器粒度不比单个资源块组更细时，则结合来自相同资源块组内的资源块的导频可用于减损协方差估计。

图1示出了在OFDM系统中估计干扰的方法的实施例。该方法包括在无线接收机处接收经由资源块在时间和频率上传输的导频符号和数据符号（步骤100）。该方法继续检测经由资源块中的第一资源块的时频资源粒子传输到无线接收机的数据符号中的第一数据符号（步骤110）并且识别具有相关的干扰参数的、邻近第一资源块的、资源块中的第二资源块（步骤120）。接着例如根据等式（2）但是其中导频中的一些来自一个或多个邻近的资源块，基于经由第一资源块传输的导频符号和经由第二资源块传输的导频符号来估计干扰（步骤130）。

在一个实施例中，在无线接收机处已知干扰的信号的最少知识（例如干扰信号传输带宽）。因此，无线接收机执行资源块组位置的盲确定。来自相同的盲检测的资源块组中的一个或多个邻近的资源块的导频被用于例如根据等式（2）确定减损协方差估计，但是其中导频中的一些来自一个或多个邻近的资源块。

在另一个实施例中，无线接收机可以使用具有相同的或类似的特性的干扰的区域来识别资源块组。例如，无线接收机可以基于传输带宽（例如针对5MHz的传输带宽的每组2个资源块、针对10MHz的传输带宽的每组3个资源块、针对20MHz的传输带宽的每组4个资源块等等）来预先确定哪些资源块具有相关的干扰参数。备选地，无线接收机以类似的方式基于干扰信号带宽来预先确定哪些资源块具有相关的干扰参数。也就是，干扰信号的带宽确定包括在每个资源块组中的资源块的数量。在任一情况下，在2009年7月16日提交的、标题为“Interfere Region Identification Using Image Processing”的共同待审的美国专利申请No.12/504,233中描述的方法将OFDM片（tile）的时频网格看作干扰的二维图像并且尝试识别具有类似的干扰分布（profile）的区域用于识别资源块组。本文可以使用共同待审的美国专利申请No.12/504,233中公开的用于识别具有类似的干扰分布的区域的技术来识别资源块组，通过引用该申请的全部而将它的内容结合于此。

图2描述了OFDM下行链路传输资源块的代表性的时频网格。图2中示出的每个矩形块代表资源粒子--也就是，预定义数量的副载波和传输符号位置。多个资源粒子构成资源块，并且两个或多于两个资源块构成资源块组。图2示出了示范的5MHz传输带宽的资源块组，其中资源块组大小是两个资源块。例如，资源块组A包括RB_A1和RB_A2，组B包括RB_B1和RB_B2以及组C包括RB_C1和RB_C2（在图2的视图外）。资源块组具有相同的或类似的干扰信号，但组B和组C具有与组A不同的预编码模式。对于每个目标资源块，可以利用目标资源块的左侧和/或右侧上的一个或多个邻近的资源块来改善减损协方差估计。

根据第一（即盲）资源块组识别实施例，假定将要为不同的传输带宽预先确定资源块组。假定干扰信号具有相同的带宽，或者具有干扰信号带宽的先验知识，可以进行哪个资源块具有有用导频的确定。根据第二实施例，进行干扰环境的主动确定以确定哪些资源块可以用来提供具有相同的或类似的干扰分布的附加导频。在一个实施例中，检测干扰图像中的边缘。这样的图像可以根据来自第一检测过程的误差或度量值来构造。结果，基于干扰图像中检测到的边缘，可以识别资源块组大小并且确定邻近的资源块。这样，与目标资源块相同的或类似的干扰信号影响到的一个或多个邻近的资源块可以用于干扰估计。另外，边缘检测方法可以提供进一步的信息，例如非同步的干扰信号的时间子帧偏移。

边缘检测概括地指尝试识别其中像素的量值急剧改变或具有间断的图像（或者如这里作为图像处理的二维阵列值）中的点的图像处理算法。边缘检测算法可以是基于搜索的，其中通过下列步骤检测边缘：首先计算边缘强度的测量（通常是一阶导数表达式，例如梯度幅值），接着使用边缘的局部取向（通常是梯度方向）的计算的估计来搜索梯度幅值的局部方向最大值。其他已知的边缘检测算法是基于零交叉（zero-crossing）的，其搜索根据图像计算得到的二阶导数表达式中的零交叉以便于找到边缘（通常为拉普拉斯算子的零交叉或非线性微分表达式的零交叉）。在任一情况下，平滑阶段（例如高斯平滑）可以作为预处理步骤来应用。多种边缘检测方法和算法在本领域中是已知的，本文不再进一步对其进行详细解释。任何这样的算法可以有利地应用于和接收的OFDM无线通信信号的时频位置相对应的干扰测量的二维阵列，以识别具有相关的干扰参数的阵列的区域的边缘，用于在所识别的时频区域上执行干扰参数估计。

为了限制色散对减损协方差估计的影响，可以期望不使用离目标资源块太远的导频，即使那些导频包括在相同的资源块组中。在一个实施例中，可以设置离目标资源块边缘的阈值频率距离，使得只有具有小于该阈值的频率距离的导频用来估计减损协方差。

图3示出了用于实现本文描述的干扰估计方法的无线接收机300的实施例。无线接收机300可以是移动无线设备或为移动无线设备提供服务的基站。无线接收机300在OFDM无线通信系统中工作，并且在天线310处接收OFDM信号。前端处理电路320处理接收的信号（例如包括低噪声放大、模拟滤波、模数转换等等）。在混频器330处通过将所述信号与来自本地振荡器（LO）的信号组合来将所述信号下转换到基带。基带处理器340处理经由资源块在时间和频率上接收的导频符号和数据符号。符号检测器342检测经由资源块的时频资源粒子传输的每个数据符号。

分组单元350识别邻近目标资源块的一个或多个资源块，如本文先前描述的，所述资源块包括在相同组中并具有相关的干扰参数。例如，如本文先前描述的，基于传输带宽和/或干扰信号带宽，或者通过检测干扰的图像中的边缘并且基于在干扰的图像中检测到的边缘来识别第二资源块，分组单元350可以预先确定哪些资源块具有相关的干扰参数。

如本文先前描述的，干扰估计器360基于经由目标资源块传输的导频符号和经由包括在相同组中的一个或多个邻近的资源块传输的导频符号来估计干扰。干扰估计器360可以例如根据等式（2）但是其中导频中的一些来自一个或多个邻近的资源块、基于经由目标资源块传输的导频符号和经由一个或多个邻近的资源块传输的导频符号来计算减损协方差估计。干扰估计器360可以将导频符号组成（pilot symbol contributions）从邻近的资源块限制到在目标资源块的预先确定的频率距离内的那些资源块。在任一情况下，基带处理器340可以例如根据其中基于目标资源块和一个或多个邻近的资源块计算减损协方差估计的等式（1）、基于为用来传输目标数据符号的资源粒子计算的信道响应估计、与目标数据符号关联的预编码信息以及减损协方差估计来执行目标数据符号的干扰抑制合并。

基带处理器340基于干扰估计器360提供的干扰估计来处理导频符号和数据符号。在解码器370处解码符号，并且所述符号经受电路380的进一步处理。为了清楚起见，在图3中只描绘了与本公开有关的接收机链的元件，省略了包含无线接收机的设备的其他元件（例如发射机、用户接口、存储器、照相机等等）。

可以使用或者原始接收的数据或者对应群集中的时频位置的误差测量为群集的区域中的干扰参数执行参数估计。作为一个示例，可以使用在那个区域内确定的干扰信号参数、例如根据其中如本文先前所描述的基于目标资源块和一个或多个邻近的资源块计算减损协方差估计的等式（1）在群集的区域内执行干扰抑制合并（IRC）。其他解调方法包括联合检测和相减式干扰消除。

在一个实施例中，可以根据其中传输了期望信号的参考（导频）符号的时频位置来构造误差信号，根据所述误差信号计算减损协方差的函数。在一个实施例中，在数据被解码并且被减去从而留下误差信号之后，可以根据其他时频位置处的数据符号来构造它们。另一个备选是使用来自不执行干扰消除的接收机（例如MRC接收机）的所检测到的软值测量作为误差信号。

尽管被认为是借助于图像处理技术的类似干扰区域检测的二维阵列中的像素值的干扰测量可以是阵列中每个时频位置的减损协方差的迹（trace），但是给出本公开的教导，本领域技术人员将会容易地认识到，干扰测量同样可以包括多种其他量中的任何一种。例如，在一个实施例中，干扰测量包括每个相关时频位置的全协方差矩阵。在又一个示例中，干扰测量包括协方差矩阵的某个函数，例如它的行列式、最大本征值或条件数。在另一个实施例中，干扰测量包括误差信号本身。注意到，干扰测量可以是简单的标量值、复值、矩阵值、向量值、或者概括地说，与特定时频位置的接收的OFDM信号中的干扰的一些信息有关的或包括特定时频位置的接收的OFDM信号中的干扰的一些信息的任何数学量。此外，可以将可存在于下行链路信号中的规律（regular pattern）结合进类似干扰区域识别中，例如参考OFDM导频符号的识别或认识。

使用邻近的资源块来为减损协方差估计提供附加导频改善了误码率和块错误率性能。结合来自邻近的资源块的导频提供了IRC增益，而仅使用来自相同资源块的导频引入了使IRC增益降级的高误码平台（error-floor）。

认识到变型和应用的上述范围，应当理解本发明不是由前面的描述限定的，它也不是由附图限定的。相反，本发明仅由所附的权利要求书及其法定等同物来限定。

Claims

1. 一种在正交频分复用系统中估计干扰的方法，包括：

在无线接收机处接收经由资源块在时间和频率上传输的导频符号和数据符号；

检测经由所述资源块中的第一资源块的时频资源粒子传输到所述无线接收机的数据符号中的第一数据符号；

识别具有相关的干扰参数的、邻近所述第一资源块的、所述资源块中的第二资源块；以及

基于经由所述第一资源块传输的导频符号和经由所述第二资源块传输的导频符号来估计干扰。

2. 如权利要求1所述的方法，包括基于传输带宽预先确定哪些资源块具有相关的干扰参数。

3. 如权利要求1所述的方法，包括基于干扰信号带宽预先确定哪些资源块具有相关的干扰参数。

4. 如权利要求1所述的方法，包括：

检测所述干扰的图像中的边缘；以及

基于在所述干扰的图像中检测到的边缘来识别所述第二资源块。

5. 如权利要求1所述的方法，包括基于经由所述第一资源块传输的导频符号和经由所述第二资源块传输的导频符号来计算减损协方差估计。

6. 如权利要求5所述的方法，还包括基于为用来传输所述第一数据符号的资源粒子计算的信道响应估计、与所述第一数据符号关联的预编码信息以及所述减损协方差估计来执行所述第一数据符号的干扰抑制合并。

7. 如权利要求1所述的方法，包括基于经由所述第一资源块传输的导频符号和经由在所述第一资源块的预先确定的频率距离内的第二资源块的资源粒子传输的导频符号来估计所述干扰。

8. 如权利要求1所述的方法，包括：

识别具有相关的干扰参数的、邻近所述第一资源块的多个资源块；以及

基于经由所述第一资源块传输的导频符号和经由多个邻近的资源块传输的导频符号来估计所述干扰。

9. 一种无线移动设备，所述无线移动设备操作用于接收正交频分复用信号，所述无线移动设备包括：

前端电路，所述前端电路操作用于处理经由资源块在时间和频率上接收的导频符号和数据符号；

符号检测器，所述符号检测器操作用于检测经由所述资源块中的第一资源块的时频资源粒子传输的数据符号中的第一数据符号；

分组单元，所述分组单元操作用于识别具有相关的干扰参数的、邻近所述第一资源块的、所述资源块中的第二资源块；以及

干扰估计器，所述干扰估计器操作用于基于经由所述第一资源块传输的导频符号和经由所述第二资源块传输的导频符号来估计干扰。

10. 如权利要求9所述的无线移动设备，其中所述分组单元操作用于基于传输带宽来预先确定哪些资源块具有相关的干扰参数。

11. 如权利要求9所述的无线移动设备，其中所述分组单元操作用于基于干扰信号带宽预先确定哪些资源块具有相关的干扰参数。

12. 如权利要求9所述的无线移动设备，其中所述分组单元操作用于检测所述干扰的图像中的边缘，并且基于在所述干扰的图像中检测到的边缘来识别所述第二资源块。

13. 如权利要求9所述的无线移动设备，其中所述干扰估计器操作用于基于经由所述第一资源块传输的导频符号和经由所述第二资源块传输的导频符号来计算减损协方差估计。

14. 如权利要求13所述的无线移动设备，还包括基带处理器，所述基带处理器操作用于基于为用来传输所述第一数据符号的资源粒子计算的信道响应估计、与所述第一数据符号关联的预编码信息以及所述减损协方差估计来执行所述第一数据符号的干扰抑制合并。

15. 如权利要求9所述的无线移动设备，其中所述干扰估计器操作用于基于经由所述第一资源块传输的导频符号和经由在所述第一资源块的预先确定的频率距离内的第二资源块的资源粒子传输的导频符号来估计所述干扰。

16. 如权利要求9所述的无线移动设备，其中所述分组单元操作用于识别具有相关的干扰参数的、邻近所述第一资源块的多个资源块，并且其中所述干扰估计器操作用于基于经由所述第一资源块传输的导频符号和经由多个邻近的资源块传输的导频符号来估计所述干扰。

17. 一种基站，所述基站操作用于接收正交频分复用信号，所述基站包括：

18. 如权利要求17所述的基站，其中所述分组单元操作用于基于传输带宽预先确定哪些资源块具有相关的干扰参数。

19. 如权利要求17所述的基站，其中所述分组单元操作用于基于干扰信号带宽预先确定哪些资源块具有相关的干扰参数。

20. 如权利要求17所述的基站，其中所述分组单元操作用于检测所述干扰的图像中的边缘，并且基于在所述干扰的图像中检测到的边缘来识别所述第二资源块。

21. 如权利要求17所述的基站，其中所述干扰估计器操作用于基于经由所述第一资源块传输的导频符号和经由所述第二资源块传输的导频符号来计算减损协方差估计。

22. 如权利要求21所述的基站，还包括基带处理器，所述基带处理器操作用于基于为用来传输所述第一数据符号的资源粒子计算的信道响应估计、与所述第一数据符号关联的预编码信息以及所述减损协方差估计来执行所述第一数据符号的干扰抑制合并。

23. 如权利要求17所述的基站，其中所述干扰估计器操作用于基于经由所述第一资源块传输的导频符号和经由在所述第一资源块的预先确定的频率距离内的第二资源块的资源粒子传输的导频符号来估计所述干扰。

24. 如权利要求17所述的基站，其中所述分组单元操作用于识别具有相关的干扰参数的、邻近所述第一资源块的多个资源块，并且其中所述干扰估计器操作用于基于经由所述第一资源块传输的导频符号和经由多个邻近的资源块传输的导频符号来估计所述干扰。