CN104641581B - 接收质量测量装置和接收质量测量方法 - Google Patents

接收质量测量装置和接收质量测量方法 Download PDF

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Abstract

接收质量测量装置(100)配备有：均衡处理部(1)，用于对接收信号进行均衡处理以计算均衡化接收信号；网格点间距估计部(2)，用于使用所述均衡化接收信号来计算网格点间距估计值；RSSI估计部(3)，用于使用所述网格点间距估计值来计算RSSI估计值；ISSI估计部(4)，用于通过从所述网格点间距估计值中减去所述RSSI估计值来计算ISSI估计值；以及除法部(5)，用于通过将所述RSSI估计值除以所述ISSI估计值来计算表示接收质量的SIR。

Description

接收质量测量装置和接收质量测量方法
技术领域
本发明涉及接收质量测量装置和接收质量测量方法。
背景技术
在移动通信系统中，传播环境由于衰落的影响而改变。因此，需要根据传播环境来传输信号。
作为用于控制传输信号的方式，使用了诸如自适应调制编码(AMC：AdaptiveModulation and Coding)和传输功率控制(TPC：Transmit Power Control)等的技术。
自适应调制编码是用于自适应地控制对于移动通信终端装置而言最佳的调制方案和编码率的传输信号控制方式。此外，传输功率控制是用于控制移动通信终端的传输信号的传输功率的传输信号控制方式。
在自适应调制编码和传输功率控制中，对调制方案、编码率或传输功率进行控制，以使得可以基于接收信号的质量(以下称为“接收质量”)来传输最佳传输信号。因此，需要在接收装置处估计接收质量。
专利文献1和2各自公开了根据接收信号的期望信号水平(以下称为“RSSI(Received Signal Strength Indicator，接收信号强度指示符)”)和干扰信号水平(以下称为“ISSI(Interference Signal Strength Indicator，干扰信号强度指示符)”)来测量期望信号相对于干扰信号比(以下称为“SIR(Signal to Interference power Ratio，信号干扰功率比)”)作为接收质量的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-158487
专利文献2：日本特开2002-111771
发明内容
发明要解决的问题
然而，根据专利文献1，为了估计ISSI，需要对过去所估计的ISSI和当前所估计的ISSI分别进行加权并且进行相加。因此，计算量不利地变大。
此外，根据专利文献2，通过对通过近似估计网格点间距所获得的估计值进行误差校正来估计噪声水平(具有与ISSI等同的含义)。然而，由于网格点间距是近似估计的，因此误差不利地变大。然后，为了校正这种误差，计算量或电路规模不利地变大。
此外，利用传统的接收质量测量装置，通过从总接收功率估计值中减去RSSI估计值来计算ISSI估计值。此外，使用信号带内的子载波数来计算均衡化接收信号的功率的相加平均值，并且采用该平均值作为总接收功率估计值。注意，通过对接收信号进行均衡处理来获得均衡化接收信号。因此，计算总接收功率估计值时的相加平均处理的计算量不利地变大。
用于解决问题的方案
根据本发明的第一方面，一种接收质量测量装置，包括：均衡处理部，用于对接收信号进行均衡处理以计算均衡化接收信号；网格点间距估计部，用于使用所述均衡化接收信号来计算网格点间距估计值；RSSI估计部，用于使用所述网格点间距估计值来计算RSSI估计值；ISSI估计部，用于通过从所述网格点间距估计值中减去所述RSSI估计值来计算ISSI估计值；以及除法部，用于通过将所述RSSI估计值除以所述ISSI估计值来计算表示接收质量的SIR。
根据本发明的第二方面，一种接收质量测量方法，包括以下步骤：对接收信号进行均衡处理以计算均衡化接收信号；使用所述均衡化接收信号来计算网格点间距估计值；使用所述网格点间距估计值来计算RSSI估计值；通过从所述网格点间距估计值中减去所述RSSI估计值来计算ISSI估计值；以及通过将所述RSSI估计值除以所述ISSI估计值来计算表示接收质量的SIR。
发明的效果
根据本发明，可以通过较少的计算量来测量接收信号的接收质量。
附图说明
图1是示出根据实施例1的接收质量测量装置的一个示例的框图。
图2是示出根据实施例1的均衡处理部的一个示例的框图。
图3是示出根据比较例1的接收质量测量装置的一个示例的框图。
图4是示出根据比较例1的均衡处理部的一个示例的框图。
图5是示出理想均衡化接收信号的特性和从根据比较例1的均衡处理部输出的均衡化接收信号的特性的曲线图。
具体实施方式
以下将参考附图来说明根据本发明的实施例。注意，本发明不限于以下实施例。
实施例1
如图1所示，根据本发明的实施例1的接收质量测量装置100包括均衡处理部1、网格点间距估计部2、RSSI估计部3、ISSI估计部4和除法部5等。
此外，接收质量测量装置100包括具有CPU(中央处理单元；未示出)等的计算机(未示出)等。然后，通过CPU执行用于实现接收质量测量装置100的各种功能的程序，实现了接收质量测量装置100的各种功能。具体地，通过CPU执行用于实现接收质量测量装置100的各种功能的程序，该CPU可用作均衡处理部1、网格点间距估计部2、RSSI估计部3、ISSI估计部4和除法部5等。
如图2所示，均衡处理部1包括信道估计部11、噪声抑制部12、均衡权重计算部13和均衡计算部14等。
然后，均衡处理部1对接收信号进行均衡处理。
首先，将说明均衡处理部1所进行的均衡处理。
信道估计部11使用接收信号来估计信道估计值H’(k)(k是满足0≤k≤N-1的正整数，其中N是信号带中的子载波数)。这里，将输入至信道估计部11的接收信号从无线频率转换成基带频率。
此外，信道估计部11将信道估计值H’(k)输入至噪声抑制部12。
噪声抑制部12对信道估计值H’(k)进行噪声抑制处理。例如，噪声抑制部12使用信道估计值H’(k)来估计各子载波的信道，计算所有子载波的信道的平均值，并且采用该平均值作为噪声处理后的信道估计值H(k)(k是满足0≤k≤N-1的正整数，其中N是信号带中的子载波数)。这里，子载波数是任意值。基于先前获取到的接收信号的特性等，用户等可以设置子载波数的值以实现最佳特性。
此外，噪声抑制部12将噪声处理后的信道估计值H(k)输入至均衡权重计算部13和均衡计算部14。
均衡权重计算部13使用噪声处理后的信道估计值H(k)来计算均衡权重W(k)(k是满足0≤k≤N-1的正整数，其中N是信号带中的子载波数)。在计算均衡权重W(k)时，例如，可以使用诸如最小均方误差(MMSE)方法等的算法。更具体地，均衡权重计算部13计算如下的权重，该权重能够使噪声处理后的信道估计值H(k)和预定的信道估计值之间的误差(均方误差)最小，并且采用该权重作为均衡权重W(k)。
此外，均衡权重计算部13将均衡权重W(k)输入至均衡计算部14。
均衡计算部14针对各子载波将噪声处理后的信道估计值H(k)和均衡权重W(k)相乘，以计算均衡化接收信号Y(k)(k是满足0≤k≤N-1的正整数，其中N是信号带中的子载波数)。
此外，均衡计算部14将均衡化接收信号Y(k)输入至网格点间距估计部2。
通过以下数学式1来表示均衡计算部14所计算出的均衡化接收信号Y(k)。
数学式1
Y(k)＝W(k)H(k) (1)
接着，将说明网格点间距估计部2、RSSI估计部3、ISSI估计部4和除法部5所进行的处理。
网格点间距估计部2使用均衡化接收信号Y(k)来计算网格点间距估计值LD。通过以下数学式2来表示网格点间距估计值LD。
数学式2
LD = real ( 1 N Σ k = 0 N - 1 Y ( k ) ) - - - ( 2 )
注意，在数学式(2)中，real(X)表示X的实部。此外，网格点间距估计部2将网格点间距估计值LD输入至RSSI估计部3和ISSI估计部4。
RSSI估计部3使用网格点间距估计值LD来计算RSSI(Received Signal StrengthIndicator，接收信号强度指示符)估计值。通过以下数学式3来表示RSSI估计值。
数学式3
RSSI = ( real ( 1 N Σ k = 0 N - 1 Y ( k ) ) ) 2 = LD 2 - - - ( 3 )
RSSI估计值是通过以信号带内的子载波数来对均衡化接收信号Y(k)进行同相相加所获得的功率值，并且如数学式(3)所示可以仅由网格点间距估计值LD来表示。注意，在数学式(3)中，real(X)表示X的实部，并且RSSI表示RSSI估计值。
此外，RSSI估计部3将RSSI估计值输入至ISSI估计部4和除法部5。
ISSI估计部4仅由减法部41构成。ISSI估计部4使用网格点间距估计值LD和RSSI估计值来计算ISSI(Interference Signal Strength Indicator，干扰信号强度指示符)估计值。
更具体地，减法部41从网格点间距估计值LD中减去RSSI估计值以计算ISSI估计值。换句话说，可以将通过从均衡化接收信号Y(k)的网格点间距估计值LD中减去均衡化接收信号Y(k)的RSSI估计值所获得的差视为ISSI估计值。这是因为可以利用网格点间距LD来表示均衡化接收信号Y(k)的功率的期望值。以下进行详细说明。
此外，ISSI估计部4将ISSI估计值输入至除法部5。
除法部5将RSSI估计值除以ISSI估计值，以计算表示接收质量的期望信号相对于干扰信号比(SIR：Signal to Interference power Ratio，信号干扰功率比)。
接着，将说明在ISSI估计部4所进行的处理中可以仅通过从网格点间距估计值LD中减去RSSI估计值来计算ISSI估计值的原因。
首先，可以通过数学式4来表示均衡化接收信号Y(k)的功率的期望值。
数学式4
均衡化接收信号的功率的期望值＝E[|Y(k)|2] (4)
通过展开数学式4，得到以下数学式5。
数学式5
注意，在数学式5中，E(X)表示X的期望值，并且real(X)表示X的实部。此外，在数学式5中，n(k)表示噪声矢量，n*(k)表示噪声矢量的复共轭转置，并且W*(k)表示均衡权重W(k)的复共轭转置。
根据数学式5，能够看出，可以利用网格点间距估计值LD来表示均衡化接收信号Y(k)的功率的期望值。
此外，均衡化接收信号Y(k)的功率的期望值是RSSI估计值和ISSI估计值的总和。因此，可以通过以下数学式6来表示网格点间距估计值LD。
数学式6
LD＝RSSI+ISSI (6)
注意，在数学式6中，ISSI表示ISSI估计值，并且RSSI表示RSSI估计值。
然后，通过使用数学式3对数学式6进行变形，可以通过以下数学式7来表示ISSI估计值。
数学式7
ISSI＝LD-RSSI＝LC-LD2 (7)
因此，根据数学式7，可以通过从网格点间距估计值LD中减去RSSI估计值来计算ISSI估计值。注意，在数学式7中，ISSI表示ISSI估计值，并且RSSI表示RSSI估计值。
因此，根据实施例1的ISSI估计部4可以在无需计算均衡化接收信号Y(k)的总接收功率估计值的情况下计算ISSI估计值。
比较例1
接着，将说明根据比较例1的接收质量测量装置200。如图3所示，根据比较例1的接收质量测量装置200包括均衡处理部6、网格点间距估计部7、RSSI估计部8、ISSI估计部9和除法部10等。
此外，接收质量测量装置200包括具有CPU(未示出)等的计算机(未示出)等。然后，通过CPU执行用于实现接收质量测量装置200的各种功能的程序，实现了接收质量测量装置200的各种功能。具体地，通过CPU执行用于实现接收质量测量装置200的各种功能的程序，该CPU可用作均衡处理部6、网格点间距估计部7、RSSI估计部8、ISSI估计部9和除法部10等。
如图4所示，均衡处理部6包括信道估计部61、噪声抑制部62、均衡权重计算部63和均衡计算部64等。
然后，均衡处理部6对接收信号进行均衡处理。
首先，将说明均衡处理部6所进行的均衡处理。
信道估计部61使用接收信号来估计信道估计值H’(k)(k是满足0≤k≤N-1的正整数，其中N是信号带中的子载波数)。这里，将输入至信道估计部61的接收信号从无线频率转换成基带频率。
此外，信道估计部61将信道估计值H’(k)输入至噪声抑制部62和均衡计算部64。
噪声抑制部62对信道估计值H’(k)进行噪声抑制处理。例如，噪声抑制部62使用信道估计值H’(k)来估计各子载波的信道，计算所有子载波的信道的平均值，并且采用该平均值作为噪声处理后的信道估计值H(k)(k是满足0≤k≤N-1的正整数，其中N是信号带中的子载波数)。这里，子载波数是任意值。基于先前获取到的接收信号的特性等，用户等可以设置子载波数的值以实现最佳特性。
此外，噪声抑制部62将噪声处理后的信道估计值H(k)输入至均衡权重计算部63。
均衡权重计算部63使用噪声处理后的信道估计值H(k)来计算均衡权重W(k)(k是满足0≤k≤N-1的正整数，其中N是信号带中的子载波数)。在计算均衡权重W(k)时，例如，可以使用诸如最小均方误差(MMSE)方法等的算法。更具体地，均衡权重计算部63计算如下的权重，该权重能够使噪声处理后的信道估计值H(k)和预定的信道估计值之间的误差(均方误差)最小，并且采用该权重作为均衡权重W(k)。
此外，均衡权重计算部63将均衡权重W(k)输入至均衡计算部64。
均衡计算部64针对各子载波将信道估计值H’(k)和均衡权重W(k)相乘，以计算均衡化接收信号Y(k)(k是满足0≤k≤N-1的正整数，其中N是信号带中的子载波数)。
此外，均衡计算部64将均衡化接收信号Y(k)输入至网格点间距估计部7。
通过以下数学式8来表示均衡计算部64所计算出的均衡化接收信号Y(k)。
数学式8
Y(k)＝W(k)H′(k) (8)
接着，将说明网格点间距估计部7、RSSI估计部8、ISSI估计部9和除法部10所进行的处理。
网格点间距估计部7使用均衡化接收信号Y(k)来计算网格点间距估计值LD。通过以下数学式9来表示网格点间距估计值LD。
数学式9
注意，在数学式9中，e(k)表示理想均衡化接收信号和从均衡处理部6所输出的均衡化接收信号Y(k)之间的后验误差。这里，后验误差是通过后验误差评价所评价出的误差。在后验误差评价中，评价所计算出的数值解和精确解之间的绝对差。
图5示出理想均衡化接收信号的特性和从根据比较例1的均衡处理部6输出的均衡化接收信号的特性。在图5中，利用实线表示理想均衡化接收信号，并且利用虚线表示从根据比较例1的均衡处理部6输出的均衡化接收信号。
如图5所示，利用理想均衡化接收信号，可以将均衡处理中的噪声信号成分视为0。因此，理想均衡化接收信号的值变为1。因此，通过以下数学式10来表示后验误差e(k)。
数学式10
e(k)＝1-Y(k) (10)
然后，根据数学式9和数学式10，通过以下数学式11来表示网格点间距估计值LD。
数学式11
此外，网格点间距估计部7将网格点间距估计值LD输入至RSSI估计部8。
RSSI估计部8使用均衡化接收信号Y(k)来计算RSSI(Received Signal StrengthIndicator，接收信号强度指示符)估计值。通过以下数学式12来表示RSSI估计值。
数学式12
RSSI = ( real ( 1 N Σ k = 0 N - 1 Y ( k ) ) ) 2 = LD 2 - - - ( 12 )
RSSI估计值是通过以信号带内的子载波数对均衡化接收信号Y(k)进行同相相加所获得的功率值，并且如数学式12所示可以仅由网格点间距估计值LD来表示。注意，在数学式12中，real(X)表示X的实部，并且RSSI表示RSSI估计值。
此外，RSSI估计部8将RSSI估计值输入至ISSI估计部9和除法部10。
ISSI估计部9包括总接收功率估计部91和减法部92等。
总接收功率估计部91使用信号带中的子载波数来计算均衡化接收信号Y(k)的功率的相加平均值，并且采用该平均值作为总接收功率估计值。具体地，通过以下数学式13来表示总接收功率估计值。
数学式13
此外，总接收功率估计部91将总接收功率估计值输入至减法部92。
减法部92从总接收功率估计值中减去RSSI估计值以计算ISSI估计值。具体地，通过以下数学式14来表示ISSI估计值。
数学式14
注意，在数学式14中，ISSI表示ISSI估计值，并且RSSI表示RSSI估计值。
此外，ISSI估计部9将ISSI估计值输入至除法部10。
除法部10将RSSI估计值除以ISSI估计值，以计算表示接收质量的期望信号相对于干扰信号比(SIR：Signal to Interference power Ratio，信号干扰功率比)。
如以上已经说明的，利用根据比较例1的ISSI估计部9，除非计算出均衡化接收信号Y(k)的总接收功率估计值，否则无法计算ISSI估计值。然后，如数学式13所示，为了计算总接收功率估计值，使用信号带内的子载波数来计算均衡化接收信号Y(k)的功率的相加平均值。因此，相加平均处理的计算量大，由此接收质量测量装置200整体的计算量变大。
利用以上所述的根据本发明的实施例1的接收质量测量装置100和接收质量测量方法，均衡处理部1对接收信号进行均衡处理以计算均衡化接收信号Y(k)。此外，网格点间距估计部2使用均衡化接收信号Y(k)来计算网格点间距估计值LD。更进一步地，RSSI估计部3使用网格点间距估计值LD来计算RSSI估计值。ISSI估计部4从网格点间距估计值LD中减去RSSI估计值以计算ISSI估计值。此外，除法部5将RSSI估计值除以ISSI估计值以计算表示接收质量的SIR。
因此，根据本发明的实施例1的接收质量测量装置100和接收质量测量方法，ISSI估计部4可以仅通过从网格点间距估计值LD中减去RSSI估计值来计算ISSI估计值。因而，可以通过较少的计算量来测量接收信号的接收质量。
此外，根据本发明的实施例1的接收质量测量装置100和接收质量测量方法，均衡处理部1包括信道估计部11、噪声抑制部12、均衡权重计算部13和均衡计算部14。更进一步地，信道估计部11估计接收信号的信道估计值H’(k)。更进一步地，噪声抑制部12对信道估计值H’(k)进行噪声处理。更进一步地，均衡权重计算部13使用噪声处理后的信道估计值H(k)来计算均衡权重W(k)。更进一步地，均衡计算部14使用噪声处理后的信道估计值H(k)和均衡权重W(k)来计算均衡化接收信号Y(k)。
更具体地，在噪声处理后的信道估计值是H(k)并且均衡权重是W(k)的情况下，通过上述数学式1来表示均衡化接收信号Y(k)。
因此，可以利用网格点间距估计值LD来表示均衡化接收信号Y(k)的功率的期望值。因而，ISSI估计部4仅通过从网格点间距估计值LD中减去RSSI估计值，可以计算出ISSI估计值。
以上尽管已经参考实施例说明了本发明，但本发明不限于此。可以在本发明的范围内对本发明的结构和详情进行本领域技术人员能够理解的各种修改。
本申请要求2012年9月18日提交的日本专利申请2012-204459的优先权，其内容通过引用全部包含于此。
产业上的可利用性
可以提供能够以较少的计算量来测量接收信号的接收质量的接收质量测量装置和接收质量方法。
附图标记说明
1 均衡处理部
11 信道估计部
12 噪声抑制部
13 均衡权重计算部
14 均衡计算部
2 网格点间距估计部
3 RSSI估计部
4 ISSI估计部
41 减法部
5 除法部
6 均衡处理部
61 信道估计部
62 噪声抑制部
63 均衡权重计算部
64 均衡计算部
7 网格点间距估计部
8 RSSI估计部
9 ISSI估计部
91 总接收功率估计部
92 减法部
10 除法部
100,200 接收质量测量装置

Claims (8)

1.一种接收质量测量装置，包括：
均衡处理部，用于对接收信号进行均衡处理以计算均衡化接收信号；
网格点间距估计部，用于仅使用所述均衡化接收信号的实部来计算网格点间距估计值；
RSSI估计部，用于使用所述网格点间距估计值来计算RSSI估计值；
ISSI估计部，用于通过从所述网格点间距估计值中减去所述RSSI估计值来计算ISSI估计值；以及
除法部，用于通过将所述RSSI估计值除以所述ISSI估计值来计算表示接收质量的SIR。
2.根据权利要求1所述的接收质量测量装置，其中，所述均衡处理部包括信道估计部、噪声抑制部、均衡权重计算部和均衡计算部，
所述信道估计部估计所述接收信号的信道估计值，
所述噪声抑制部对所述信道估计值进行噪声处理，
所述均衡权重计算部使用所述噪声处理后的信道估计值来计算均衡权重，以及
所述均衡计算部使用所述噪声处理后的信道估计值和所述均衡权重来计算所述均衡化接收信号。
3.根据权利要求2所述的接收质量测量装置，其中，在利用H(k)表示所述噪声处理后的信道估计值、利用W(k)表示所述均衡权重、并且利用Y(k)来表示所述均衡化接收信号的情况下，通过以下所示的数学式1来表示所述均衡化接收信号：
Y(k)＝W(k)H(k) 数学式1。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的接收质量测量装置，其中，所述网格点间距估计值表示所述均衡化接收信号的功率的期望值。
5.一种接收质量测量方法，包括以下步骤：
对接收信号进行均衡处理以计算均衡化接收信号；
仅使用所述均衡化接收信号的实部来计算网格点间距估计值；
使用所述网格点间距估计值来计算RSSI估计值；
通过从所述网格点间距估计值中减去所述RSSI估计值来计算ISSI估计值；以及
通过将所述RSSI估计值除以所述ISSI估计值来计算表示接收质量的SIR。
6.根据权利要求5所述的接收质量测量方法，其中，所述均衡处理包括以下步骤：
估计所述接收信号的信道估计值；
对所述信道估计值进行噪声处理；
使用所述噪声处理后的信道估计值来计算均衡权重；以及
使用所述噪声处理后的信道估计值和所述均衡权重来计算所述均衡化接收信号。
7.根据权利要求6所述的接收质量测量方法，其中，在利用H(k)表示所述噪声处理后的信道估计值、利用W(k)表示所述均衡权重、并且利用Y(k)来表示所述均衡化接收信号的情况下，通过以下所示的数学式1来表示所述均衡化接收信号：
Y(k)＝W(k)H(k) 数学式1。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的接收质量测量方法，其中，所述网格点间距估计值表示所述均衡化接收信号的功率的期望值。
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