CN103283167A - 接收装置、接收方法以及计算机程序 - Google Patents

Abstract

提供在基于控制信道的接收质量而进行同步判定时能够更准确地计算接收质量SNR的接收装置、接收方法以及计算机程序。接收装置具有：计算单元，计算各参考信号的信号功率与信号功率的全频带的平均之比；判定单元，判定所计算的比的最大值是否超过预定的阈值；以及第1校正单元，在判定为最大值超过阈值的情况下，校正信号功率及噪声功率。

Description

接收装置、接收方法以及计算机程序

技术领域

本发明是基于2011年1月5日申请的日本特愿2011-000652的申请，并主张享有优先权的利益。上述申请的公开的整体通过参照并入于此。

本发明涉及接收装置、接收方法以及计算机程序。

背景技术

作为下一代的通信方式，引人注目的有由3GPP（3rd Generation Partnership Project：第三代合作伙伴计划）标准化的LTE（Long Term Evolution：长期演进）等的OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：正交频分复用）方式。在LTE等的通信方式中，如3GPP 36.213 v8.8.0以及36.133 v8.7.0中规定的那样，接收机基于控制信道的接收质量进行同步判定，并将同步状态向上层报告。基于接收机中的同步判定结果等的信息来判断对基站的发送处理的开始/结束（参照非专利文献1及非专利文献2）。

在接收机中的控制信道的接收质量比规定差的情况下，进行作为失去同步而停止数据发送的同步判定处理。因此，作为在接收机中表示接收质量的指标，例如计算SNR（Signal to Noise Power Ratio：信噪功率比）。

在3GPP中，规定同步判定用控制信道的BLER（Block Error Rate：块错误率）来判断。在此，需要测定反映传播信道状态的接收质量指标，一般可采用EESM（Exponential Effective SNR Mapping：指数有效信噪比映射）这样的方法。在EESM中，在计算各RS（Reference Signal：参考信号）的SNR后，进行EESM运算而计算全频带的接收质量SNR。

在现有的W-CDMA（Wideband-Code Division Multiple Access：宽带码分多址）通信方式中，将用接收机测定的SIR（Signal to Interference Power Ratio：信号干扰功率比）值与作为基准值的Qin及Qout比较，进行同步判定处理。

另外，在专利文献1中，提出了如下的方法：通过追加移动平均处理，即使在测定SIR值有偏差的情况下也能够进行稳定的同步判定与发送控制。

进而，在专利文献2中，提出了基于移动站的移动速度等来调整基准值之类的方法。

在OFDM通信方式中，如S.Mumtaz等在非专利文献3中所示那样，通过使用EESM，能够不依赖于信道传播条件地计算反映控制信道的BLER的接收质量SNR。

这里，在EESM运算中，需要预先计算每个RS的SNR。SNR用噪声功率及信号功率的比来求出，因而需要计算每个RS的噪声功率及信号功率。此时，在对每个RS求出噪声功率的情况下，采样数不足，因而不能够以充分的来精度计算噪声功率。因此，需要使用全频带平均的噪声功率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-86587号公报；

专利文献2：日本特开2005-253055号公报。

非专利文献

非专利文献1：3GPP，TS 36.133 v8.7.0，2009年9月；

非专利文献2：3GPP，TS 36.213 v8.8.0，2009年9月；

非专利文献3：S.Mumtaz, A.Gamerio, J.Rodriguez, EESM for IEEE 802.16e：Wimax 7th IEEE/ACIS International Conference on Computer and Information Science，IEEE ICIS/ACIS 2008，14-16 May 2008。

发明内容

然而，在计算各RS的SNR的情况下，在全频带使用共同的噪声功率估计值，因此在一部分频带中有大的干涉波的情况下，各RS的SNR估计值与实际的值大不相同。

如图6所示，在仅在一部分频带实际存在大的干涉波的情况下，使用全频带平均的噪声功率进行计算时，如图7所示，计算出错误的SNR值，使得对于实际高SNR的RS似为低SNR，对于低SNR的RS似为高SNR。此外，在图6及图7中，四角形表示噪声功率，圆形表示信号功率，菱形表示SNR。

另外，在EESM运算的性质上，即使在一部分频带中存在极大的干涉波而接收性能变差的情况下，有时接收质量SNR的值达到最低，也不会失去同步。

在EESM运算中，利用式（1）计算有效SNR，但在仅在一部分频带有极大的干涉的情况下，

[算式1]

的值对存在干涉的RS为“1”，对其他的RS为“0”。

[算式2]

      （1）

因此，如图8所示，接收质量SNR在一定的值达到最低。但是，图8是示出β=0.05的情况下5MHz的带宽时的接收质量SNR的图。

因此，本发明的目的在于解决上述课题，即，提供能够更准确地计算接收质量SNR的接收装置、接收方法以及计算机程序。

为了解决上述课题，本发明的接收装置具有：计算单元，计算各RS的信号功率与信号功率的全频带的平均之比；判定单元，判定所计算的比的最大值是否超过预定的阈值；以及第1校正单元，在判定为最大值超过阈值的情况下，校正信号功率及噪声功率。

另外，本发明的接收装置的一侧面，除上述的结构外，还具有：运算单元，从由第1校正单元供给的信号功率及噪声功率，利用EESM（Exponential Effective SNR Mapping：指数有效信噪比映射）运算来运算SNR（Signal to Noise Power Ratio：信噪功率比）；以及第2校正单元，根据干涉波的电平及干涉波在频带内所占的比例来校正SNR。

另外，本发明的接收方法包括：计算步骤，计算各参考信号的信号功率与信号功率的全频带的平均之比；判定步骤，判定所计算的比的最大值是否超过预定的阈值；以及在判定为最大值超过阈值的情况下，校正信号功率及噪声功率。

进一步，本发明的计算机程序，使计算机进行包括如下步骤的处理：计算步骤，计算各参考信号的信号功率与信号功率的全频带的平均之比；判定步骤，判定所计算的比的最大值是否超过预定的阈值；以及校正步骤，在判定为最大值超过阈值的情况下，校正信号功率及噪声功率。

发明的效果

依据本发明的一侧面，能够提供能更准确地计算接收质量SNR的接收装置、接收方法以及计算机程序。

附图说明

图1是示出接收机的结构的例子的框图；

图2是示出接收质量SNR估计部16的结构的例子的框图；

图3是说明接收质量SNR的估计的处理的流程图；

图4是示出SNR的例子的图；

图5是示出计算机的硬件的结构例的框图；

图6是示出实际的SNR的例子的图；

图7是示出以往计算的SNR的例子的图；

图8是示出以往的EESM后的SNR的最低水平的图。

具体实施方式

以下，以3GPP中标准化的LTE为例，在参照图1~图5的同时对本发明的一实施方式的接收装置进行说明。但本发明并不仅限定于该系统。

图1是示出LTE的接收机的结构的例子的框图。接收机10是接收装置的一个例子，具备RF部11、FFT（Fast Fourier Transform：快速傅立叶变换）部12、信道估计部13、解调部14、信道解码部15以及接收质量SNR估计部16。

RF部11对用接收机10的接收天线（未图示）接收的信号进行A/D（Analog/Digta1：模拟/数字）转换。RF部11将转为数字信号的接收的信号供给至FFT部12。FFT部12利用傅立叶变换将接收的信号划分成频率分量的数据。

信道估计部13使用作为预先映射到频率资源上的已知信号的RS（Reference Signal：参考信号），来估计表示信道状态的信道估计矩阵（以下，也称信道估计值）。信道估计部13将信道估计矩阵供给至解调部14及接收质量SNR估计部16。解调部14基于在信道估计部13估计的信道估计矩阵等，从I分量及Q分量解调成似然信息。信道解码部15进行纠错解码及检错。

接收质量SNR估计部16基于在信道估计部13估计的信道估计矩阵来估计接收质量SNR，并将接收质量SNR供给至进行同步判定处理的上层。

图2是示出接收质量SNR估计部16的结构的例子的框图。接收质量SNR估计部16具备信号/噪声功率估计部21、信号/噪声功率校正部22、EESM运算部23以及SNR校正部24。

信号/噪声功率估计部21从由信道估计部13供给的信道估计值来估计信号功率及噪声功率。信号/噪声功率校正部22估计成为测定对象的时间内的平均信号功率及平均噪声功率，校正信号功率及噪声功率。另外，信号/噪声功率校正部22计算各RS的信号功率与信号功率的全频带的平均之比，判定所计算的比的最大值是否超过预定的阈值。

信号/噪声功率校正部22包括比计算部41及判定部42。比计算部41计算各RS的信号功率与信号功率的全频带的平均之比。判定部42判定各RS的信号功率与信号功率的全频带的平均之比的最大值是否超过预定的阈值。

EESM运算部23利用EESM运算从信号功率及噪声功率来运算接收质量SNR。SNR校正部24根据干涉波的电平及干涉波在频带内所占的比例来校正接收质量SNR。

图3是说明接收质量SNR的估计处理的流程图。在步骤S1中，信号/噪声功率估计部21从作为Zero Forcing（迫零）后的值的信道估计值h_ZF、接收天线a、发送天线b、时隙号（Slot number）n以及RS索引（RS index）i，根据式（2）及式（3），来计算各个RS（Reference Signal：参考信号）的信号功率S及全频带平均的噪声功率σ²。

[算式3]

    （2）

[算式4]

      （3）

在步骤S2中，信号/噪声功率校正部22基于在步骤S1的过程中计算的信号/噪声功率，从接收天线数N_rx、发送天线数N_tx、测定开始时隙号n_start、测定结束时隙号n_end，根据式（4）及式（5），来估计作为测定对象的时间内的平均信号功率S_ave及平均噪声功率σ² _ave。

[算式5]

      （4）

[算式6]

      （5）

在步骤S3中，信号/噪声功率校正部22的比计算部41从频带内所含有的RS数N_RS，根据式（6）~式（8）来计算各RS的接收功率与全频带平均的接收功率之比φ(i)（以下，也称功率比φ(i)）。

[算式7]

      （6）

[算式8]

      （7）

[算式9]

      （8）

在步骤S4中，信号/噪声功率校正部22的判定部42将以上所求的功率比φ(i)的最大值φ_MAX与预定的阈值P_{TH_1}比较，判定最大值φ_MAX是否超过阈值P_{TH_1}。另外，信号/噪声功率校正部22对求出的功率比φ(i)为阈值P_{TH_1}以上的RS的个数进行计数，求出功率比φ(i)为阈值P_{TH_1}以上的RS的个数N_peak。进而，信号/噪声功率校正部22在平均信号功率S_ave为负值的情况下，如式（9）所示那样，将成为负值的平均信号功率S_ave置换为预定的最小值（MIN_VAL）。

[算式10]

      （9）

在步骤S4中，在判定为最大值φ_MAX超过阈值P_{TH_1}的情况下，过程进入到步骤S5，信号/噪声功率校正部22根据式（10）进行功率校正处理后，在步骤S6中，信号/噪声功率校正部22根据式（11）~式（13）来计算各RS的SNR。在步骤S6之后，过程进入到步骤S8。

[算式11]

      （10）

[算式12]

       （11）

[算式13]

      （12）

[算式14]

      （13）

在步骤S4中，在判定为最大值φ_MAX没超过阈值P_{TH_1}的情况下，过程进入到步骤S7，并不特别进行校正处理，信号/噪声功率校正部22根据式（14）来计算各RS的SNR。在步骤S7之后，过程进入步骤S8。

[算式15]

      （14）

在步骤S8中，EESM运算部23从SNR值，使用EESM根据式（15）及式（16）进行接收质量SNR的计算。

[算式16]

      （15）

[算式17]

     （16）

其中参数β由收发天线数、带宽以及控制信道的编码率等决定。参数β调整为使得即使在不同的传播条件下，在BLER相同的情况下，输出相同的接收质量SNR。

在步骤S9中，SNR校正部24基于RS数N_RS、最大值φ_MAX、RS的个数N_peak的值，判定是否满足N_peak×φ_MAX×N_RS>阈值P_{TH_2}的条件。

其中阈值P_{TH_2}是预定的功率比阈值，利用模拟或实验调整为最佳的值。

在步骤S9中，在判定为满足N_peak×φ_MAX×N_RS>阈值P_{TH_2}的条件的情况下，过程进入到步骤S10，SNR校正部24如式（17）所示那样，进行进一步校正处理。步骤S10后，过程进入到步骤S11。

[算式18]

      （17）

其中在

的情况下，设

。

此外，SNR校正系数

以及有效SNR最小值γ_MIN利用模拟或实验调整为最佳的值。

在步骤S9中，在判定为不满足N_peak×φ_MAX×N_RS>阈值P_{TH_2}的条件的情况下，并不特别进行校正处理，过程进入到步骤S11。

在步骤S11中，EESM运算部23或SNR校正部24将如此求出的接收质量SNR的值对上层报告，接收质量SNR的估计的处理结束。

这样，仅在频带内的一部分中存在大干涉波的情况下，才分别对信号功率、噪声功率及SNR进行校正处理，从而能够测定准确的接收质量。

在上述的例子中，根据式（18）进行对信号功率及噪声功率进行校正处理的判定，但也可使用式（19）~式（22）所示的值进行判定。

[算式19]

      （18）

[算式20]

       （19）

[算式21]

      （20）

[算式22]

       （21）

[算式23]

       （22）

另外，在上述的例子中，在对于SNR的校正处理中，使用N_peak×φ_MAX×N_RS>阈值P_{TH_2}这一判定条件，但也可使用φ_MAX>阈值P_{TH_2}这一条件。此外，在该情况下的校正式如式（23）那样。

[算式24]

      （23）

另外，在步骤S7及步骤S8中的每个RS的SNR计算处理及EESM运算处理中，在上述的例子中使用全部的RS进行计算处理，但在不满足步骤S4的判定条件的情况下，也可对使用的RS按适当的间隔进行采样。另外，也可随带宽改变采样间隔，进行在窄频带的情况下缩窄采样间隔、在宽频带的情况下加宽采样间隔的控制。

如上，通过计算频带平均接收功率与最大的接收功率之比，在求出的比的值为预定阈值以上的情况下进行校正处理，从而实际上在图7所示的情况下，也能够如图4所示那样计算接近实际的SNR，能够准确地计算EESM运算后的接收质量SNR。此外，在图4中，四角形表示噪声功率，圆形表示信号功率，菱形表示SNR。图4的纵轴表示功率或SNR，图4的横轴表示RS。

另外，也可根据干涉波的电平及干涉波在频带内所占的比例来进一步进行SNR的校正。

即，计算在全频带的平均接收功率与在各RS的接收功率之比，在所计算的比的最大值超过预定的阈值的情况下，对信号功率及噪声功率进行校正处理。在所计算的比为阈值以下的情况下并不特别进行校正处理。其后，使用EESM实施接收质量SNR的测定处理，在进一步进行与干涉波的电平及干涉波在频带内所占的比例相应的校正后，向上层报告。

由此，仅在接收性能变差的、在一部分频带存在极大的干涉的情况下，才分别对信号功率及噪声功率以及SNR进行校正处理，从而能够测定准确的接收质量。

在以上的说明中，以利用LTE的便携电话机中的通信为例进行说明，但在利用OFDM或FDM的便携电话机、PHS（Personal Handy-phone System：个人手持电话系统）或Wireless LAN（Local Area Network：局域网）等的无线通信系统中也可适用同样的方法。

上述的一系列的处理能够利用硬件执行，也能够利用软件执行。在利用软件执行一系列的处理的情况下，通过将构成该软件的计算机程序从计算机程序记录介质安装到装入有专用硬件的计算机、或通过安装各种的程序而可执行各种功能的例如通用的个人计算机等。

图5是示出利用计算机程序执行上述的一系列的处理的计算机的硬件结构例的框图。

在计算机中，CPU（Central Processing Unit：中央处理单元）101、ROM（Read Only Memory：只读存储器）102、RAM（Random Access Memory：随机访问存储器）103利用总线104相互连接。

总线104进一步连接有输入输出接口105。输入输出接口105连接有：由键盘、鼠标、麦克风等构成的输入部106，由显示器、扬声器等构成的输出部107，由硬盘和非易失性的存储器等构成的存储部108，由网络接口等构成的通信部109，驱动磁盘、光盘、光磁盘或半导体存储器等的可移动介质111的驱动器110。

在如上构成的计算机中，通过CPU 101例如将存储部108所存储的计算机程序经由输入输出接口105及总线104，加载到RAM 103并执行，能进行上述的一系列的处理。

计算机（CPU 101）执行的程序，例如，记录在作为由磁盘（包括软盘）、光盘（CD-ROM（Compact Disc-Read Only Memory：光盘只读存储器）、DVD（Digital Versatile Disc：数字多用途光盘）等）、光磁盘或半导体存储器等构成的封装介质的可移动介质111中，或者经由局域网、因特网、数字卫星广播这样的有线或无线的传输介质而提供。

然后，计算机程序通过将可移动介质111安装于驱动器110，经由输入输出接口105而存储于存储部108，从而能够安装于计算机中。另外，计算机程序经由有线或无线的传输介质，在通信部109接收并存储于存储部108，从而能够安装于计算机中。另外，通过将计算机程序预先存储在ROM 102或存储部108，能够预先安装于计算机中。

此外，计算机执行的程序可以是按照在本说明书中说明的顺序按时间序列进行处理的计算机程序，也可以是并行地或者按进行调用时等的必要的定时进行处理的计算机程序。

另外，本发明的实施方式并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的思想的范围中可进行各种的变更。

附图标记说明

10  接收机；11  RF部；12  FFT部；13  信道估计部；14  解调部；15  信道解码部；16  接收质量SNR估计部；21  信号/噪声功率估计部；22  信号/噪声功率校正部；23  EESM运算部；24  SNR校正部；41  比计算部；42  判定部；101  CPU；102  ROM；103  RAM；108  存储部；109  通信部；111  可移动介质。

Claims (6)

1. 一种接收装置，其特征在于，具有：

计算单元，计算各参考信号的信号功率与所述信号功率的全频带的平均之比；

判定单元，判定所计算的比的最大值是否超过预定的阈值；以及

第1校正单元，在判定为所述最大值超过所述阈值的情况下，校正所述信号功率及所述噪声功率。

2. 如权利要求1所述的接收装置，其特征在于，还具有：

运算单元，从由所述第1校正单元供给的所述信号功率及所述噪声功率利用EESM（Exponential Effective SNR Mapping：指数有效信噪比映射）运算来运算SNR（Signal to Noise Power Ratio：信噪功率比）；以及

第2校正单元，根据干涉波的电平及干涉波在频带内所占的比例来校正所述SNR。

3. 如权利要求2所述的接收装置，其特征在于，在所述第1校正单元中判定为所述最大值不超过所述阈值的情况下，所述运算单元对在EESM运算中使用的参考信号，按预定的间隔进行采样。

4. 如权利要求3所述的接收装置，其特征在于，所述运算单元根据带宽来改变采样的所述间隔。

5. 一种接收方法，其特征在于，包括：

计算步骤，计算各参考信号的信号功率与所述信号功率的全频带的平均之比；

判定步骤，判定所计算的比的最大值是否超过预定的阈值；以及

校正步骤，在判定为所述最大值超过所述阈值的情况下，校正所述信号功率及所述噪声功率。

6. 一种计算机程序，使计算机进行包括如下步骤的处理：

计算步骤，计算各参考信号的信号功率与所述信号功率的全频带的平均之比；

判定步骤，判定所计算的比的最大值是否超过预定的阈值；以及

校正步骤，在判定为所述最大值超过所述阈值的情况下，校正所述信号功率及所述噪声功率。

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