CN1706129A - 估计空间信道上的功率 - Google Patents

Abstract

可以对无线电通信系统中空间信道上接收信号的功率进行估计。本发明的一个实施例包括在多个天线单元上接收信号，所述接收信号包含来自第一无线电装置的第一分量和来自第二无线电装置的第二分量。然后可以通过利用接收信号计算所述第一无线电装置的第一功率估计值，利用接收信号计算所述第二无线电装置的第二功率估计值，接着估计第一分量对所述接收信号的贡献，这样来估计所述第一分量对所述接收信号的贡献，估计利用了第一功率估计值和第二功率估计值。在一个实施例中，第一功率估计值是第一分量的SINR。

Description

估计空间信道上的功率

发明背景

发明领域

本发明涉及采用天线阵列的无线通信系统领域，更具体地来说，涉及估计空间信道上接收信号的功率。

现有技术描述

自适应天线阵列和SDMA(空分多址)使无线系统可以采一些策略来减少干扰和提高系统容量。这些策略包括：1)根据远程终端位置和RF环境调整接收信号样本来增加上行链路(用户终端到基站)上的信干比；2)将信号功率集中到预期用户终端上(beam-forming)；以及3)向使用相似或相同频率资源的终端，如使用下行链路(基站到用户终端)上相同信道的终端)提供零信号。利用这些策略，自适应阵列可以极大地提高无线系统容量。

采用不同的SDMA策略，基站可以在同一常规通信信道上与一个以上的用户终端通信。这些共享常规信道的用户终端称为“共空间”用户终端。基站可采用单个通信信道成功地与之进行通信的用户终端的数量可以变化。采用这些SDMA策略时，常规信道可以划分成多个空间信道，以供相同数量的远程终端使用。

理想的可能是确定每个空间信道上信号的功率。即，最好可以确定每个空间信道上的每个信号对接收信号的贡献。最好还可以估计从共信道干扰源(即与其它基站进行通信或位于其它小区但复用同一通信信道的终端)接收的信号的功率。这些目的可以通过估计要确定其功率电平的远程终端的空间特征(spatial signature)，并计算所述空间特征的范数，即幅度来实现。此方法的问题在于：空间特征的估计可能有许多噪声。例如，如果来自远程终端的空间信道上的信号相对于其功率电平正在被估计的远程终端稍微强一些，则该空间特征质量是差的。给定一个差的空间特征，取该特征的范数将导致差的功率贡献估计。

改进功率估计的一种方法是实现较好的空间特征估计。这可以包括采用联合最大似然特征估计。此策略包括通过使接收信号与两个参考信号的函数最小化来找到空间特征。该方法的问题在于需要执行最小化，而这是一个既复杂又耗费资源的任务。再者，两个参考信号需要同时可用于计算，进一步地耗费了存储器资源。

发明概述

可以对无线电通信系统中空间信道上接收信号的功率进行估计。本发明的一个实施例包括在多个天线单元上接收信号，所述接收信号包含来自第一无线电装置的第一分量和来自第二无线电装置的第二分量。然后可以通过利用接收信号计算所述第一无线电装置的第一功率估计值，利用接收信号计算所述第二无线电装置的第二功率估计值，接着估计第一分量对所述接收信号的贡献，这样来估计第一分量对所述接收信号的贡献，其中所述估计利用了第一功率估计值和第二功率估计值。在一个实施例中，所述第一功率估计值是所述第一分量的SINR。

附图简介

本发明是参考附图以示例而非限定方式来进行说明的，附图中相似的参考数字表示相似的部件：

图1是根据本发明实施例实施的，测量来自第一无线电装置的信号对接收信号的贡献的程序的流程图；

图2是图1所示程序的特殊的、更为具体的示例的流程图；

图3是可以实施本发明实施例的一个基站的简化方框图；以及

图4是可以实施本发明实施例的一个远程终端的简化方框图。

发明的详细说明

功率估计：

可以估计共空间用户终端发送的信号的功率。即，可以估计共信道终端对基站接收信号的贡献。可以这样来达此目的：计算两个或两个以上共空间远程终端的功率估计值，并以一种产生对来自这些远程终端之一的信号功率的更好估计的方式来合并这些测量值。

可以按所需频度来执行功率估计。在使用突发的系统中，对应于每个突发可以估计每个信号分量的功率。功率估计的频度越高，则越需要限制估计的计算复杂度。

只要信号到达基站天线阵列(例如图3所示基站上的天线3)，即可以估计信号分量的功率。因为所述接收信号是所有空间信道通信的合并信号，所以来自每个远程终端的信号是所述接收信号的分量。术语“空间信道上的功率”、“来自一个远程终端的信号的功率”、“分量功率”、“一个终端对接收功率的贡献”及类似的术语在本说明书根据上下文可以互换。为了简明起见，以下讨论采用两个远程终端来估计一个远程终端的功率来说明本发明实施例。采用相同方法和技术，这些实施例可以修改为采用两个以上的远程终端。现在将参考图1说明本发明的多个实施例。

根据本发明一个实施例，功率估计始于在基站天线阵列110(如图3所示的基站)接收信号。该信号可以是复合信号。例如，所接收信号可源于两个远程终端发送的两个信号，这两个信号在传播过程中合并，并作为一个接收信号到达基站的天线阵列。该接收信号包含所述发送的两个信号，它们可以利用SDMA策略从接收信号中提取出来。

例如，基站可以对第一远程终端采用参考信号或已知序列，以确定对该第一远程终端的空间处理加权值。这些加权值可以由天线阵列的每个天线单元上接收的每个样本的幅度和相位调整组成。可以通过对接收信号样本应用这些加权值来从接收信号中提取第一远程终端发送的信号。

每个天线单元的加权值集合可以表示为一个复向量，天线阵列中的每个天线单元对应其中一个复数元素。对信号样本应用此加权向量意味着按加权向量中的对应元素对每个天线单元上的每个样本进行比例调整，并对所得数量求和。可以类似方式提取由第二远程终端发送的信号。

确定一个天线单元上的相位和幅度调整量的单个加权值可以表示为用于数学计算的复数。每个天线单元的加权值集合可以表示为一个复向量，天线阵列中的每个天线单元对应其中一个复数元素。对信号样本应用此加权向量意味着按加权向量中的对应元素对每个天线单元上的每个样本进行比例调整，并对所得数量求和。可以类似方式提取由第二远程终端发送的信号。

接收信号的分量可以是每个远程终端和噪声的贡献量。对于两个远程终端，可以对接收信号建立数学模型，如下所示：

z(k)＝a_1trues₁(k)+a_2trues₂(k)+n(k)；               (1)

其中s₁和s₂分别是第一和第二远程终端发送的信号，而k表示第k个样本；a_1true和a_2true是描述天线阵列的每个天线单元上信号s₁和s₂的相对相位和幅度的向量；而n(k)是描述对应于每个样本k的每个天线单元上来自其它终端的噪声和干扰的向量。向量a_1true和a_2true可以表示两个远程终端各自的真实空间特征。真实空间特征可以是只能在实际系统中估计的理论值。等式1反映接收信号的主要分量。

在本发明的一个实施例中，可以计算120第一远程终端的功率估计值。这里将该估计值称为“第一功率估计值”。第一功率估计值可以利用处理器(如图3中所示的DSP 31)来计算。第一功率估计值可以多种方式计算。它可以是与从第一远程终端接收的分量信号质量相关的测量值。它还可以是基于第一远程终端使用的空间信道的质量、分量信号的功率或该信号的其它物理特性。

在一个实施例中，第一功率估计值是基于第一终端信号质量的量度值，如提取的分量信号的信噪比(SNR)。采用如上所述的SDMA策略，可从接收信号中提取来自第一远程终端的信号。然后，确定该空间信道上分量信号强度与噪声强度之比。SNR可以表示为以分贝(dB)计的比率，或以其它数学上等效的方式来表示。再者，SNR可以各种不同方式来计算。

在另一个实施例中，第一功率估计值可以是所提取分量信号的信号与干扰及噪声比(SINR)。SINR与SNR相似，但是还将其它终端引起的干扰纳入考虑。例如，SINR可以把由与第一远程终端共享常规信道的共空间终端所致的干扰纳入考虑。SINR也可以以多种方式来确定。

例如，对于承载PSK调制的数字数据的信号(该信号可以按波特点取样)，SINR可以利用信号的峰度来计算。即，SINR可以通过取其质量被估计的信号样本的同相(I)和正交(Q)分量，并执行如下计算来确定：

$\stackrel{\‾}{R^2}=\frac{1}{N}\underset{k=1}{\overset{N}{\∑}}{I}^2\left(k\right)+Q^2\left(k\right);---\left(2\right)$

$\stackrel{\‾}{R^4}=\frac{1}{N}\underset{k=1}{\overset{N}{\∑}}(I^2\left(k\right)+Q^2(k{\left)\right)}^2;---\left(3\right)$

$\mathrm{SINR}=\frac{\sqrt{2-\frac{\stackrel{\‾}{R^4}}{{\left(\stackrel{\‾}{R^2}\right)}^2}}}{1-\sqrt{2-\frac{\stackrel{\‾}{R^4}}{{\left(\stackrel{\‾}{R^2}\right)}^2}}}---\left(4\right)$

其中N是信号样本的数量；

R²和R⁴以及A是中间量，A有时称为峰度。

在另一个实施例中，SINR可以计算为：

$\mathrm{SINR}=\frac{{|<w,a>|}^2}{\left(w^H\mathrm{\&lambda;w}\right)}---\left(5\right)$

其中w是其信号质量正在被确定的远程终端的空间处理加权向量；

a是同一个终端的空间特征；

H是共轭(厄米)转置运算；

<，>是点积运算；以及

λ是同一个终端的噪声和干扰协方差矩阵。

在另一个实施例中，该功率估计值可以是直接由空间处理加权值和估计的空间特征推导出的从属量值。本实施例的一个优点在于空间处理加权值和空间特征通常已经是可用的，而它们可用于执行SDMA策略和空间处理。可以许多不同的方式来确定加权值和空间特征。例如，空间特征可以通过计算互相关向量R_ZS1来估计：

$R_{\mathrm{ZS}1}=\underset{k=0}{\overset{N-1}{\&Sum;}}z\left(k\right)s_1{\left(k\right)}^{\&prime;}=a_1---\left(6\right)$

其中符号含义与等式1一致，s₁(k)′是s₁(k)的复共轭，s₁(k)是第一远程终端发送的信号的第k个样本的复数表示，a₁表示空间特征a_1true的估计值。类似方法的详细描述参见例如授予Barratt的美国专利No.5592490。还有多种其它方式可用于估计第一远程终端的空间特征。

还已知多种确定空间处理加权值的方法。一种方法是尝试有限加权值集合中的不同加权值，并选择导致好SNR或SINR的加权值。另一种计算加权值的方法是采用最小平方等式：

w₁＝R_zz ^-1R_zs1；                                         (7)

其中R_zs1与等式6中一样，R_zz ^-1是由下式构成的矩阵的逆矩阵：

$\underset{k=1}{\overset{N-1}{\&Sum;}}z\left(k\right)z{\left(k\right)}^H;---\left(8\right)$

其中H表示复共轭(厄米)转置运算。

还有多种替代方式可用于确定第一远程终端的加权值和空间特征。一般来说，一旦利用某种技术确定了空间特征或加权值，并将其以向量形式表示之后，即还可以推导出其它量值。这两个量值也可以分别采用不相关的技术完全独立地加以确定。例如，在一个实施例中，可以按等式6来确定空间特征，而通过使所提取的信号的SNR最大化来确定加权值。

一旦计算出特征值和加权值，则可以多种方式将它们合并，以形成第一功率估计值。一种方式可包括将加权值和特征值表示为向量，并取这两个向量的积。例如，取将加权向量归一化和特征估计值的点积-也称为内积可以得到好的中间量，以用于生成功率估计值。因为功率一般是用绝对和标量项来表示的，所以该量值可以进行绝对值或模运算，然后在后续计算中可进行取幂运算。在一个实施例中，第一功率估计值可以数学方式计算为：

F₁＝|<u₁，a₁>|²；                                  (9)

其中a₁是空间特征的估计值；

|x|是x的模数，x是一个复数；以及

u₁是将加权向量归一化，即长度为1的w₁方向上的一个向量，以数学方式表示为u₁＝w₁/‖w₁‖。

第二远程终端的第二功率估计值可以计算第一功率估计值的任何一种方法来计算130。第二功率估计值还可以利用基站的处理资源(如图3中的DSP 31)来计算。再者，第一和第二功率估计值可以利用一个或多个处理器顺序或并行地来计算。为了既简明又易于理解，这些实施例描述为使用两个功率估计值，但根据功率估计中要使用的共空间远程终端的数量，可以估计任何数量的功率估计值。

在确定这两个功率估计值之后，可以将它们合并以估计第一远程终端对接收信号的贡献140。该合并过程可以多种方式完成，并且可以由处理器(如图3中的DSP 31)来执行。估计贡献的方式一般取决于计算功率估计值的方式。在一个实施例中，两个功率估计值的关联方式可使功率估计值之比能够提供好的贡献估计值。其它实施例还可以利用其它数学运算来实现合并。

在本发明的一个实施例中，这两个功率估计值可以各有一个误差系数。这两个误差系数的关联方式使得在执行某个数学运算时可以至少部分消除它们。例如，如果两个功率估计值按相同的系数产生误差，则将两个功率估计值相除来消除该误差系数。例如，如果第一功率估计值是第一信号的正确功率贡献的一半，而第二功率估计值也是第二信号的正确功率贡献的一半，则将这两个功率估计值相除就得到与正确功率贡献之比相同的比值。

为了以数学方式说明，假定F₁和F₂是第一和第二功率估计值，F₁’和F₂’是来自第一和第二远程终端的信号的真实功率，数值2是F₁和F₂的误差系数。换言之，两个功率估计值是正确功率的一半。现在，因为F₁’＝F₁×2和F₂’＝F₂×2，则得到如下等式：

$\frac{{F_1}^{\&prime;}}{{F_2}^{\&prime;}}=\frac{2F_1}{2F_2}=\frac{F_1}{F_2}---\left(10\right)$

因为系数2被消掉。还可得出：

$\frac{{F_1}^{\&prime;}}{{F_1}^{\&prime;}+{F_2}^{\&prime;}}=\frac{2F_1}{2F_1+2F_2}=\frac{2F_1}{2(F_1+F_2)}=\frac{F_1}{F_1+F_2}---\left(11\right)$

同样地，在计算贡献比时，可以将第一功率估计值除以第一和第二功率估计值之和。这样，该比值表示第一远程终端的信号功率与第一和第二远程终端的合并信号功率的关系。如等式11所示，计算贡献比值时可以消除误差系数。

贡献比值可以表示第一远程终端对总的接收信号的贡献百分比。然后可以通过估计或测量常规信道上接收信号的总功率，并将该测量值乘以贡献比来确定实际的贡献估计值。换言之，本发明一个实施例可以包括考虑贡献比值所表示的总功率百分比来获得来自第一远程终端的信号的实际功率贡献。可以任何方式来测量、估计或确定总的接收功率。例如，可以通过对常规信道上所涉及的所有共空间远程终端的空间特征的幅度的平方求和来估计总功率。

说明性示例

下文参考图2，描述估计功率贡献的一个更为具体的示例。参考图2提出的许多细节对于实施本发明的一些实施例并非必需的，而其它细节可以有多种替代方案。

对于本示例，基站采用使用加权向量的SDMA策略在常规信道上与两个远程终端通信。来自这两个远程终端的突发到达基站202的天线阵列。该天线阵列具有四个天线单元。接收信号是各远程终端发送的两个信号的复合信号，所述两个信号在传播之后到达四个天线单元中的每一个天线。接收信号还可能包含热噪声和来自与其它基站通信的终端的共信道干扰。再者，如果两个以上共空间终端共享该信号，则基站可以选择两个进行功率估计。在此情况中，接收信号还可能包含共空间干扰。

选择204一个远程终端作为要估计功率电平的远程终端。选择206另一个远程终端用于合并，以便可以将涉及这两个远程终端的测量值用于估计。下文将这两个终端分别称为第一和第二远程终端。

可以根据等式7来确定208针对第一和第二远程终端的空间处理加权向量(数学符号为w₁和w₂)，即w₁＝R_zz ^-1R_zs1和w₂＝R_zz ^-1R_zs2。因为第一和第二远程终端的空间特征向量的估计显然在评估这些等式的过程中作为中间值出现，所以还可以估计210空间特征a₁和a₂。由于这些量值可作为本示例所用SDMA策略的副产品获得，所以将它们复用于功率估计可以节省计算资源或时间。然后，通过将加权向量w₁和w₂分别除以它们各自的范数‖w₁‖和‖w₂‖来将这两个加权向量归一化，其中‖‖表示范数，即幅度运算。归一化的加权向量u₁＝w₁/‖w₁‖和u₂＝w₂/‖w₂‖是单位长度，即‖u₁‖＝‖u₂‖＝1。然后，确定214将加权向量归一化与相应空间特征的点积。即，计算数值<u₁，a₁>以及<u₂，a₂>。此时，这两个中间值分别称为a₁和q₂。量值q₁和q₂是其绝对值可以称为模数的复数。计算得到的这两个数值的模数216表示为|q₁|和|a₁|。

在一个实施例中，量值|q₁|可以等于真实空间特征的幅度或范数‖a_1true‖乘以误差系数。该误差系数可取决于加权值与对应真实空间特征之间的角度，即w₁与a_1true之间的角度。在一个实施例中，该误差系数可以估计为cos(α)，即w₁与a₁之间角度(α)的余弦。同样地，可以与‖a_2true‖相乘以得到|q₂|的误差系数可以估计为w₂与a₂之间角度的余弦。此该误差系数这里称为cos(β)，其中β是w₂与a₂之间的角度。

作为SDMA策略的附带结果，反加权值和空间特征估计值可以是基本正交的。即w₁可以与a₂基本正交，w₂可以与a₁基本正交。这可使各加权值与空间特征之间的角度基本相等。即，α可以基本上等于β。在此情况中，余弦也基本上相等。因为这些余弦值是误差系数，所以这些计算可能得到基本相似的误差系数。

接下来，分别取这两个值的二次方，即取平方218，得到量值|q₁|²和|q₂|²。现在可以将来自第一远程终端的信号对接收信号的贡献比估计220为|q₁|²/(|q₁|²+|q₂|²)。此除法运算可以基本或完全消除掉上述的误差系数。平方运算不会影响该消除结果，因为所有的误差系数都会分别取平方。可以以数学方式将此情况表示为：

$\frac{{\left|q_1\right|}^2}{{\left|q_1\right|}^2+{\left|q_2\right|}^2}=\frac{{\left(\right|\left|a_{1\mathrm{true}}\right|\left|\cos \left(\mathrm{\&alpha;}\right)\right)}^2}{{\left(\right|\left|a_{1\mathrm{true}}\right|\left|\cos \left(\mathrm{\&alpha;}\right)\right)}^2}=\frac{{\left|\right|a_{1\mathrm{true}}\left|\right|}^2{\cos }^2\left(\mathrm{\&alpha;}\right)}{{\left|\right|a_{1\mathrm{true}}\left|\right|}^2{\cos }^2\left(\mathrm{\&alpha;}\right)+{\left|\right|a_{2\mathrm{true}}\left|\right|}^2{\cos }^2\left(\mathrm{\&alpha;}\right)}=\frac{{\left|\right|a_{1\mathrm{true}}\left|\right|}^2}{{\left|\right|a_{1\mathrm{true}}\left|\right|}^2+{\left|\right|a_{2\mathrm{true}}\left|\right|}^2}---\left(12\right)$

将贡献比称为C_r，C_r表示第一远程终端所贡献的接收信号的功率百分比。为了确定实际贡献功率，估计222总的信号接收功率，并以功率单位如瓦特表示。然后，将估计的总功率乘以C_r，则得到第一远程终端对接收信号所贡献的功率的估计值。以上确定第一远程终端所作的功率贡献P₁的示例可以用如下等式概括：

$P_1=\frac{{|<u_1,a_1>|}^2}{{|<u_1,a_1>|}^2+{|<u_2,a_2>|}^2}{P}_{\mathrm{tot}};---\left(13\right)$

其中：

P₁是估计的第一远程终端所作的功率贡献；

P_tot是估计的总接收信号功率；

a₁和a₂是空间特征估计值；以及

u₁和u₂是归一化的加权向量。

同样地，第二远程终端P₂所作的功率贡献可以估计为：

$P_2=\frac{|<u_2,a_2{>|}^2}{|<u_1,a_1>{|}^2+|<u_2,a_2>{|}^2}{P}_{\mathrm{tot}}---\left(14\right)$

可以在不一定执行图2中提出的精确数学运算的情况下实施本发明的实施例。例如，量值|q₁|可以计算为：

|q₁|＝|<u₁，a₁>|＝y′y/(y′R_zz ^-1y)^1/2；             (15)

其中：y＝L^-1R_zz；LL^H＝R_zz，LL^H是R_zz的楚列斯基(Cholesky)因式分解，其中R_zz可以按等式8来计算。正如本领域技术人员所理解的那样，存在许多种功率估计的替代数学表达式。本发明的实施例不限于任何特定的数学公式。

基站结构

本发明涉及无线通信系统，它可以是结合多种接入系统，如时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)和码分多址(CDMA)采用空分多址(SDMA)技术的固定接入或移动接入无线网络。多址接入可以与频分双工(FDD)或时分双工(TDD)相结合。图3显示了适用于实施本发明的无线通信系统或网络的基站的一个示例。该系统或网络包括多个用户站，也称为远程终端或用户终端，如图4所示。基站可以通过其主机DSP 31连接到广域网，以提供任何所需的数据服务以及到最接近无线系统的外部连接。为了支持空间分集，采用了多个天线3，例如四个天线，不过也可以选择其它数量的天线。

将每个用户站的一组空间复用加权值应用于相应的调制信号，以生成要通过四个天线构成的天线阵列发送的空间复用信号。主机DSP 31为每个常规信道每个用户站生成并维护空间特征，并利用接收信号的测量值计算空间复用和去复用的加权值。这样，可以分离来自当前有效用户站(其中一些可能在同一常规信道上有效)的信号并抑制干扰和噪声。当从基站与用户站通信时，创建适合于当前有效用户站连接和干扰情况的优化多瓣天线辐射图案(radiationpattern)。有关合适的用于实现此类空间定向波束的智能天线技术的描述，可参见例如于1998年10月27日公布，授予Ottersten等人的美国专利No.5828658以及于1997年6月24日公布，授予Roy、III等人的美国专利No.5642353。可以任何方式划分所用信道。在一个实施例中，所用信道可以按GSM(全球移动通信系统)空中接口或任何其它时分空中接口协议，如数字蜂窝、PCS(个人通信系统)、PHS(个人手持系统)或WLL(无线本地环路)中所定义的那样来划分。或者，可以采用连续的模拟或CDMA信道。

天线输出连接到双工器开关7，双工器开关7在TDD实施例中可以是时间开关(time switch)。该双工器开关有两种可能的实现方案，在频分双工(FDD)系统中实现为频分双工器，而在时分双工(TDD)系统中实现为时分开关。接收时，天线输出通过该双工器开关连接到接收器5，并由RF接收器(“RX”)模块5从载波频率下变频到FM中频(“IF”)。此信号随后由模数转换器(“ADC”)9数字化(取样)。最终以数字方式下变频转换到基带。可以采用数字滤波器来实现下变频转换和数字滤波，后者采用了有限脉冲响应(FIR)滤波技术。这在附图中显示为功能块13。可以使本发明适于各种各样的RF和IF载波频率和频带。

在本例中，每个天线的数字滤波器13有八个经下变频转换的输出，每个接收时隙对应一个。时隙的具体数量可以有所不同，以适合于网络需要。虽然GSM对每个TDMA帧采用八个上行和八个下行时隙，但是也可以在每个帧中对上行链路和下行链路采用任何数量的TDMA时隙来取得期望的结果。根据本发明的一个方面，对于八个接收时隙中的每一个时隙，将四个天线的四个经下变频转换的输出馈送到数字信号处理器(DSP)17(随后称为“时隙处理器”)，以作进一步的处理，包括校准。可以采用八个摩托罗拉DSP56300系列的DSP作为时隙处理器，每个接收时隙对应一个。时隙处理器17监视接收信号功率，并估计频率偏移和时间对准(time alignment)。它们还确定每个天线单元的智能天线加权值。这些加权值在SDMA方案中用于确定来自某个特定远程用户的信号和对所确定的信号进行解调。

时隙处理器17的输出是对应于八个接收时隙的每一个时隙的解调突发数据。此数据发送到主机DSP处理器31，其主要功能是控制系统的所有单元，并与更高级处理接口，其中所述处理涉及系统通信协议中定义的所有不同控制和业务通信信道中的通信所需的信号。主机DSP 31可以是摩托罗拉DSP56300系列DSP。此外，时隙处理器将为每个用户终端确定的接收加权值发送到主机DSP 31。主机DSP 31维护状态和定时信息，从时隙处理器17接收上行突发数据以及对时隙处理器17编程。此外，它还执行解密、解扰，检查纠错码，以及对上行信号突发解构，然后将这些上行信号格式化以发送到基站其它部分供进行更高级别的处理。再者，DSP 31可以包括用于存储数据、指令或跳频函数或序列的存储单元。或者，基站可以具有单独的存储单元或可以访问辅助存储单元。至于基站的其它部分，它格式化服务数据和业务数据以在基站进行后续更高级别的处理；从基站其它部分接收下行消息和业务数据；处理下行突发，对下行突发进行格式化并发送到发送控制器/调制器(图中显示为37)。主机DSP还管理对基站其它部件的编程，包括发送控制器/调制器37和RF定时控制器33。

RF定时控制器33与RF系统(图中显示为功能块45)接口，并产生若干由RF系统和调制解调器二者使用的定时信号。RF控制器33读取功率监视和控制值并予以发送，控制双工器7，且从主机DSP 31接收每个突发的定时参数及其它设置。

发送控制器/调制器37从主机DSP 31接收发送数据。该发送控制器利用该数据生成模拟IF输出，以发送到RF发送器(TX)模块35。具体地来说，将收到的数据比特转换成复调制信号，并上变频为IF频率，取样，乘以从主机DSP 31获得的发送加权值，然后由数模转换器(“DAC”)转换成模拟发送波形，所述数模转换器是发送控制器/调制器37的组成部分。这些模拟波形随后发送到发送模块35。发送模块35将这些信号上变频为发送频率并将这些信号放大。放大的发送信号输出通过双工器/时间开关7发送到天线3。

用户终端结构

图4说明提供数据或语音通信的远程终端上的示例部件配置。远程终端的天线45连接到双工器46，以允许天线45用于发送和接收。该天线可以是全向天线或是定向天线。为了取得最优性能，该天线可以由多个单元构成，并且如上针对基站的所述采用空间处理。在一个替代实施例中，采用单独的接收和发送天线，从而无需双工器46。在另一个实施例(其中采用了时分双工)，可以采用发送/接收(TR)切换开关来代替双工器，这是现有技术中熟知的。双工器输出47作为接收器48的输入。接收器48生成经下变频的信号49，此信号是解调器51的输入。解调后的接收声音或语音信号67输入到扬声器66。

远程终端具有对应的发送链，其中，要发送的数据或语音在调制器57中进行调制。由调制器57输出的要发送的调制信号59由发送器60进行上变频转换并予以放大，生成发送器输出信号61。随后将发送器输出61输入到双工器46，以便由天线45发送。

调制的接收数据52在解调50之前是接收数据，经解调后其提供给远程终端中央处理单元68(CPU)。远程终端的CPU 68可以用标准DSP(数字信号处理器)器件，如摩托罗拉56300系列DSP来实现。此DSP还可以执行解调器51和调制器57的功能。远程终端的CPU 68通过线63控制接收器、通过线62控制发送器、通过线52控制解调器和通过线58控制调制器。它还通过线54与小键盘53通信以及通过线55与显示器56通信。麦克风64和扬声器66分别经线65和67连接调制器57和解调器51，以实现语音通信远程终端。在另一个实施例中，麦克风和扬声器还直接与CPU通信以提供语音或数据通信。再者，远程终端的CPU 68还可以包括存储单元，以存储数据、指令或调频函数或序列。或者，远程终端可以具有单独的存储单元或可以访问辅助存储单元。

在一个实施例中，扬声器66和麦克风64由现有技术中熟知的数字接口取代或加以扩充，以允许向外部数据处理设备(例如计算机)传送数据或从其接收数据。在一个实施例中，远程终端的CPU连接到与外部计算机接口的标准数字接口如PCMCIA接口，并且所述显示器、键盘、麦克风和扬声器均是外部计算机的一部分。远程终端的CPU 68通过数字接口和外部计算机的控制器与这些部件通信。对于纯数据通信，可以取消麦克风和扬声器。对于纯语音通信，则可以取消键盘和显示器。

一般问题

在以上说明中，出于说明本发明的目的，给出了许多具体细节，以便提供对本发明的透彻理解。但是，对本领域技术人员而言，本发明显然可以在不用这些具体细节的前提下予以实施。在其它实例中，以框图的形式显示了熟知的结构和设备。

本发明包括各个不同的步骤。本发明的步骤可以由硬件部件，如图3和图4所示的部件来执行，或者也可以嵌入机器可执行指令中，所述指令可用于使利用该指令编程的通用或专用处理器或逻辑电路执行所述步骤。或者，这些步骤可以通过硬件和软件的组合来执行。这些步骤已被描述为由基站或用户终端来执行。但是，描述为由基站执行的许多步骤也可以由用户终端来执行，反之亦然。再者，本发明同样适用于这样的系统：其中终端彼此通信而没有任何一个被指定为基站、用户终端、远程终端或用户站。因此，本发明在由采用空间处理的通信设备所构成的对等无线网络中同样适用。这些设备可以是蜂窝电话、PDA、膝上型计算机或其它任何无线设备。一般来说，由于基站和终端均采用无线电波，因而通常可以将无线通信网的这些通信设备称为无线电装置。

在以上说明部分中，仅将基站描述为利用天线阵列来执行空间处理。但是，用户终端也可以包含天线阵列，并且还可以在本发明范围内在接收和发送(上行链路和下行链路)上执行空间处理。

本发明的实施例可以计算机程序产品的形式来实现，所述计算机程序产品可以包括其上存储有指令的机器可读介质，所述指令可用于对计算机(或其它电子设备)编程以执行根据本发明的处理过程。机器可读介质可包括但不限于：软盘、光盘、CD-ROM和磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、闪速存储器或适用于存储电子指令的其它类型的媒体/机器可读介质。再者，本发明还可以作为计算机程序产品下载，其中所述程序可以从远程计算机通过嵌入载波的数据信号或其它传播介质经由通信链路(例如调制解调器或网络连接)传送到请求计算机。

与本发明实施例有关的若干量值的确定描述为使用了空间特征和加权值。在这些实施例中，具有相同或相似特性的相似数值可以互换。即便采用这些其它量值，仍可以用任何合适的方式来计算它们。本发明不局限于使用空间特征和加权值。也不局限于使用计算空间特征和加权值的任何特定方法。

上述本发明的各种实施例描述为用于估计空间信道上的接收信号功率。即，已说明这些实施例可用于估计在同一个常规信道上与同一个基站通信的终端的功率。但是，本发明的实施例还可以用于估计基站从未与该基站通信、但使用与正与该基站进行通信的至少一个终端同样的常规信道的终端接收的信号的功率。这些共信道干扰源可以与不同的基站通信，可以位于不同小区中，或者甚至可以位于不同的无线网络上。

在本发明的基本范围内，许多方法和计算均以其最基本的形式来描述，但是，可以在不背离本发明基本范围的前提下，在所述任何一种方法中添加或删除步骤，或者可以在任何所述消息信号中添加或删减信息。对本领域技术人员显而易见的是，可以进行许多进一步的修改和调整。所提供的特定实施例是为了说明而非限制本发明。本发明范围将由所附权利要求书而非以上提供的具体示例来限定。

还应理解，本说明书中所提到的“一个实施例”表示本发明的实施中可以包括某个特定特征。同样地，应当理解，在本发明的示范实施例的前述说明中，为了简化公开以及理解对本发明一个或多个发明方面的理解，有时将本发明的不同特征组织到一个实施例、一个附图或及其说明中。但是，这种公开方法不应理解为反映了这样的意图：要求权利的发明需要比每条权利要求中明确记载的更多的特征。确切地说，所附权利要求书反映的是，发明方面在于比前述公开的一个实施例的所有特征少。因此，明确地将说明书之后的权利要求书结合于说明书，其中每项权利要求代表本发明的一个单独实施例。

Claims (46)

1.一种方法，包括如下步骤：

在多个天线单元上接收信号，所述接收信号包含来自第一无线电装置的第一分量和来自第二无线电装置的第二分量；

利用所述接收信号计算所述第一无线电装置的第一功率估计值；

利用所述接收信号计算所述第二无线电装置的第二功率估计值；以及

估计所述第一分量对所述接收信号的贡献，所述估计步骤利用所述第一功率估计值和第二功率估计值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一功率估计值具有第一误差系数，所述第二功率估计值具有第二误差系数，所述第二误差系数与所述第一误差系数相关。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述第一误差系数基本上与所述第二误差系数相等。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：利用所述第一功率估计值和第二功率估计值估计所述第一分量对所述接收信号的贡献的步骤包括：将所述第一功率估计值与所述第二功率估计值合并，以使所述第一误差系数和所述第二误差系数基本上被消除。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：估计所述第一分量对所述接收信号的贡献的步骤包括：将与所述第一功率估计值相关的第一值除以与所述第二功率估计值相关的第二值。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：计算所述第一功率估计值的步骤包括：确定所述第一发送信号的度量，所述度量与所述第一发送信号的质量相关。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：计算所述第一功率估计值的步骤包括：确定所述第一发送信号的SNR。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：计算所述第一功率估计值的步骤包括：确定所述第一发送信号的SINR。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：计算所述第一功率估计值的步骤包括：

确定用于从所述第一无线电装置接收信号的第一无线电加权值；

估计第一无线电空间特征；

利用所述第一无线电加权值和所述第一无线电空间特征计算所述第一功率估计值。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：计算所述第一功率估计值的步骤包括取所述第一无线电加权值和所述第一无线电空间特征的积。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：所述第一无线电加权值和所述第一无线电空间特征表示为向量；以及所述积是点积。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述第一无线电加权值和所述第一无线电空间特征表示为向量；以及计算所述第一功率估计值的步骤包括：将所述第一无线电加权值归一化，取所述归一化的第一无线电加权值与所述第一无线电空间特征的点积。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于：来自所述第一无线电装置的所述第一分量的至少一部分包含已知信号；以及利用所述已知信号来执行计算所述第一功率估计值的步骤。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于：估计所述第一分量对所述接收信号的贡献的步骤包括：计算将所述接收信号功率与所述第一分量功率相关联的比率。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于：估计所述第一分量对所述接收信号的贡献的步骤包括：

估计所述接收信号的总功率；

利用所述接收信号的估计总功率和将所述接收信号功率与所述第一分量功率相关联的比率来计算所述第一分量功率。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：估计所述接收信号的总功率的步骤包括：测量所述接收信号的总功率。

17.如权利要求1所述的方法，其特征在于：接收所述信号、计算所述第一功率估计值、计算所述第二功率估计值以及估计所述贡献由第三无线电装置来执行。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于：所述第一和第二无线电装置包括无线通信网络中的远程终端；以及所述第三无线电装置包括所述无线通信网络中的基站。

19.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一功率估计值包括所述第一无线电装置的将加权向量归一化与所述第一无线电装置的空间特征估计值的点积的模数的平方；所述第二功率估计值包括所述第二无线电装置的将加权向量归一化与所述第二无线电装置的空间特征估计值的点积的模数的平方；以及估计所述第一分量对所述接收信号的贡献的步骤包括：将所述第一功率估计值除以所述第一和第二功率估计值之和。

20.一种其上存储有表示指令的数据的机器可读介质，其中所述指令由处理器执行时，使所述处理器执行如下操作：

在多个天线单元上接收信号，所述接收信号包含来自第一无线电装置的第一分量和来自第二无线电装置的第二分量；

利用所述接收信号计算所述第一无线电装置的第一功率估计值；

利用所述接收信号计算所述第二无线电装置的第二功率估计值；以及

估计所述第一分量对所述接收信号的贡献，所述估计步骤利用所述第一功率估计值和第二功率估计值。

21.如权利要求20所述的机器可读介质，其特征在于：利用所述第一功率估计值和第二功率估计值估计所述第一分量对所述接收信号的贡献的步骤包括：将所述第一功率估计值与所述第二功率估计值合并，以使所述第一功率估计值的第一误差系数和所述第二功率估计值的第二误差系数基本上被消除。

22.如权利要求20所述的机器可读介质，其特征在于：估计所述第一分量对所述接收信号的贡献的步骤包括：将与所述第一功率估计值相关的第一值除以与所述第二功率估计值相关的第二值。

23.如权利要求20所述的机器可读介质，其特征在于：计算所述第一功率估计值的步骤包括：确定所述第一发送信号的SINR。

24.如权利要求20所述的机器可读介质，其特征在于：计算所述第一功率估计值的步骤包括：

确定用于从所述第一无线电装置接收信号的第一无线电加权值；

估计第一无线电空间特征：

利用所述第一无线电加权值和所述第一无线电空间特征计算所述第一功率估计值。：

25.如权利要求24所述的机器可读介质，其特征在于：所述第一无线电加权值和所述第一无线电空间特征表示为向量；以及计算所述第一功率估计值的步骤包括：将所述第一无线电加权值归一化；取所述归一化的第一无线电加权值与所述第一无线电空间特征的点积。

26.如权利要求20所述的机器可读介质，其特征在于：估计所述第一分量对所述接收信号的贡献的步骤包括：

估计所述接收信号的总功率；

利用所述接收信号的估计总功率和将所述接收信号功率与所述第一分量功率相关联的比率来计算所述第一分量功率。

27.如权利要求20所述的机器可读介质，其特征在于：所述第一功率估计值包括所述第一无线电装置的将加权向量归一化与所述第一无线电装置的空间特征估计值的点积的模数的平方；所述第二功率估计值包括所述第二无线电装置的将加权向量归一化与所述第二无线电装置的空间特征估计值的点积的模数的平方；以及估计所述第一分量对所述接收信号的贡献的步骤包括：将所述第一功率估计值除以所述第一和第二功率估计值之和。

28.一种通信设备，它包括：

接收器，用于在多个天线单元上接收信号，所述接收信号包含来自第一无线电和第一分量和来自第二无线电装置的第二分量；

以通信方式连接到所述接收器的处理器，用于：

利用所述接收信号计算所述第一无线电装置的第一功率估计值；

利用所述接收信号计算所述第二无线电装置的第二功率估计值；以及

估计所述第一分量对所述接收信号的贡献，所述估计步骤利用所述第一功率估计值和第二功率估计值。

29.如权利要求28所述的通信设备，其特征在于：所述第一功率估计值具有第一误差系数，所述第二功率估计值具有第二误差系数，所述第二误差系数与所述第一误差系数相关。

30.如权利要求29所述的通信设备，其特征在于：所述第一误差系数基本上与所述第二误差系数相等。

31.如权利要求30所述的通信设备，其特征在于：利用所述第一功率估计值和第二功率估计值估计所述第一分量对所述接收信号的贡献的步骤包括：将所述第一功率估计值与所述第二功率估计值合并，以使所述第一误差系数和所述第二误差系数基本上被消除。

32.如权利要求30所述的通信设备，其特征在于：估计所述第一分量对所述接收信号的贡献的步骤包括：将与所述第一功率估计值相关的第一值除以与所述第二功率估计值相关的第二值。

33.如权利要求28所述的通信设备，其特征在于：计算所述第一功率估计值的步骤包括：确定所述第一发送信号的度量，所述度量与所述第一发送信号的质量相关。

34.如权利要求33所述的通信设备，其特征在于：计算所述第一功率估计值的步骤包括：确定所述第一发送信号的SNR。

35.如权利要求33所述的通信设备，其特征在于：计算所述第一功率估计值的步骤包括：确定所述第一发送信号的SINR。

36.如权利要求28所述的通信设备，其特征在于：计算所述第一功率估计值的步骤包括：

确定用于从所述第一无线电装置接收信号的第一无线电加权值；

估计第一无线电空间特征；

利用所述第一无线电加权值和所述第一无线电空间特征计算所述第一功率估计值。

37.如权利要求36所述的通信设备，其特征在于：计算所述第一功率估计值的步骤包括取所述第一无线电加权值和所述第一无线电空间特征的积。

38.如权利要求37所述的通信设备，其特征在于：所述第一无线电加权值和所述第一无线电空间特征表示为向量；以及所述积是点积。

39.如权利要求36所述的通信设备，其特征在于：所述第一无线电加权值和所述第一无线电空间特征表示为向量；以及计算所述第一功率估计值的步骤包括：将所述第一无线电加权值归一化，取所述归一化的第一无线电加权值与所述第一无线电空间特征的点积。

40.如权利要求28所述的通信设备，其特征在于：来自所述第一无线电装置的所述第一分量的至少一部分包含已知信号；以及利用所述已知信号来执行计算所述第一功率估计值的步骤。

41.如权利要求28所述的通信设备，其特征在于：估计所述第一分量对所述接收信号的贡献的步骤包括：计算将所述接收信号功率与所述第一分量功率相关联的比率。

42.如权利要求41所述的通信设备，其特征在于：估计所述第一分量对所述接收信号的贡献的步骤包括：

估计所述接收信号的总功率；

利用所述接收信号的估计总功率和将所述接收信号功率与所述第一分量功率相关联的比率来计算所述第一分量功率。

43.如权利要求42所述的通信设备，其特征在于：估计所述接收信号的总功率的步骤包括：测量所述接收信号的总功率。

44.如权利要求28所述的通信设备，其特征在于：接收所述信号、计算所述第一功率估计值、计算所述第二功率估计值以及估计所述贡献由第三无线电装置来执行。

45.如权利要求44所述的通信设备，其特征在于：所述第一和第二无线电装置包括无线通信网络中的远程终端；以及所述第三无线电装置包括所述无线通信网络中的基站。

46.如权利要求28所述的通信设备，其特征在于：所述第一功率估计值包括所述第一无线电装置的将加权向量归一化与所述第一无线电装置的空间特征估计值的点积的模数的平方；所述第二功率估计值包括所述第二无线电装置的将加权向量归一化与所述第二无线电装置的空间特征估计值的点积的模数的平方；以及估计所述第一分量对所述接收信号的贡献的步骤包括：将所述第一功率估计值除以所述第一和第二功率估计值之和。

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