DE102013113447A1

DE102013113447A1 - Bestimmung eines Kovarianzmaßes für Rausch- und Störsignale

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Publication number: DE102013113447A1
Application number: DE201310113447
Authority: DE
Inventors: Axel Clausen; Franz Eder
Original assignee: Intel Mobile Communications GmbH
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2014-06-26
Also published as: US9276729B2; CN103874223B; CN103874223A; US20140160949A1

Abstract

Ein Verfahren weist ein Empfangen eines Signals auf, das ein zweidimensionales Signalmuster in einer Zeit-Frequenz-Darstellung aufweist, wobei zu dem zweidimensionalen Signalmuster erste Bezugsressourcenelemente an vorbestimmten Positionen in dem zweidimensionalen Signalmuster gehören. Zu dem Verfahren gehört außerdem ein Bestimmen eines ersten Kovarianzmaßes auf der Grundlage der ersten Bezugsressourcenelemente des Signalmusters. Zu dem Verfahren gehört außerdem ein Bestimmen eines zweiten Kovarianzmaßes auf der Grundlage von Ressourcenelementen des Signalmusters, die verschieden sind von den ersten Bezugsressourcenelementen. Zu dem Verfahren gehört außerdem ein Bestimmen eines Kovarianzmaßes für Rausch- und Störsignale in einem empfangenen Signal auf der Grundlage des ersten Kovarianzmaßes und auf der Grundlage des zweiten Kovarianzmaßes.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Technik zum Bestimmen eines Kovarianzmaßes für Rausch- und Störsignale in einem empfangenen Signal, insbesondere zum Beispiel in einem gemäß einer Long-Term-Evolution-Standardisierung empfangenen Funksignal.
Moderne Mobilfunknetze stehen der Herausforderung gegenüber, dass die Nachfrage für Datenverkehr dramatisch ansteigt. Netzbetreiber müssen ihre Netze verändern, um die Gesamtkapazität zu vergrößern. Eine Lösung kann das dichtere Anordnen von Makrozellen sein. Diese Lösung kann jedoch sehr kostspielig sein und Benutzer, die sich schnell bewegen, müssen sehr häufig Übergaben ausführen. Eine andere Lösung können heterogene Netze sein. Eine Makrozelle kann für das Versorgen eines größeren Bereichs verwendet werden und Piko- oder Femtozellen werden in dem Versorgungsbereich angeordnet, um die Kapazität an einigen „Brennpunkten” zu vergrößern. Das Einrichten von Femto- und Pikozellen kann im Vergleich zu neuen Makrozellen weniger kostspielig sein, kann die Versorgung verbessern und kann den gesamten Datendurchsatz im Netz erhöhen. Dies kann jedoch auch zu Szenarien mit starken Störungen führen, insbesondere wenn der Betreiber auf eine Wiederverwendung einer Frequenz abzielt, d. h., dass alle Makro-/Piko-/Femtozellen in dem gleichen Frequenzband übertragen.
Die 3GPP-Standardisierung hat in der Version 10 der LTE eine verbesserte Störungskoordination zwischen verschiedenen Zellen (enhanced inter-cell interference coordination, eICIC) eingeführt, um ein Einrichten heterogener Netze zu unterstützen. Eine eICIC im Zeitbereich führt fast leere Teilrahmen (almost blank sub-frames, ABS) in Angreiferzellen (aggressor cells) ein. Während dieser Teilrahmen kann ein UE (User Equipment), das mit der Opferzelle (victim cell) verbunden ist und einer starken Störung durch die Angreiferzellen ausgesetzt ist, Daten von der Opferzelle empfangen. Während dieser ABS-Teilrahmen können die Angreiferzellen jedoch weiterhin zellenbezogene Bezugssignale (cell specific reference signals, CRS) senden – diese CRS-Signale können den gesamten Datendurchsatz der herkömmlichen Technologien erheblich beeinträchtigen. Daher kann es wünschenswert sein, ein Verfahren und eine Einheit bereitzustellen, die den Datendurchsatz in einem eICIC-Szenario im Zeitbereich so verbessern, dass die Verbesserung der Leistungsfähigkeit spürbar ist und die rechnerische Komplexität kleiner ist als für bekannte Lösungen.
Ein ähnliches Störungsszenario entsteht ebenso in einem synchronisierten Netz ohne eICIC-Planung: Wenn eine Angreiferzelle für einen besonderen Ressourcenblock keine PDSCH-Übertragung einplant, sendet sie weiterhin die CRS-Signale in diesem Ressourcenblock. Die Erfindung kann ebenso in einem solchen Szenario angewandt werden.
Die begleitenden Zeichnungen sind beigefügt, um ein besseres Verständnis der Aspekte bereitzustellen, und sie wurden in die Beschreibung eingefügt und bilden einen Teil derselben. Die Zeichnungen stellen Aspekte dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Aspekte zu erklären. Weitere Aspekte und viele der vorgesehenen Vorteile der Aspekte sind einfach zu verstehen, wenn sie in Bezug auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung besser nachzuvollziehen sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.
1 ist ein schematisches Blockschaubild einer empfangenen RBSF (Ressourcenblock in Frequenzrichtung mal Teilrahmen in Zeitrichtung) in einem Kommunikationssystem 100, zu dem eine Mobilfunkeinheit 107 gehört, die ein Zielsignal 102 von einer Zielzelle 101 empfängt. Das Zielsignal 102 wird durch ein Störsignal 104 von einer Störzelle 103 gestört, wenn es über einen Kommunikationskanal 105 gesendet wird.
2 ist eine schematische Zeit-Frequenz-Darstellung eines LTE-Funkrahmens (LTE radioframe) 200, zu dem mehrere Teilrahmen 205 gehören, wobei zu jedem Teilrahmen 205 mehrere Ressourcenblöcke 300 gehören.
3 ist eine schematische Zeit-Frequenz-Darstellung eines Blocks, der, wie in 2 gezeigt wird, einen Ressourcenblock 300 in der Frequenzrichtung und einen Teilrahmen in der Zeitrichtung abdeckt.
4 ist ein schematischer Ablaufplan eines Verfahrens 400 für das Empfangen eines Signals, zu dem erste Bezugsressourcenelemente gehören.
5 ist ein Blockschaltbild eines Empfängerschaltkreises 500, der konfiguriert ist, einen in Bezug auf 2 beschriebenen Funkrahmen 200 zu empfangen.
6 ist ein Leistungsfähigkeitsdiagramm 600, das eine beispielhafte Leistungsfähigkeit des in 5 gezeigten Empfängerschaltkreises 500 darstellt.
7 ist ein schematischer Ablaufplan, der ein Verfahren 700 für das Empfangen eines Funksignals darstellt, zu dem mehrere Ressourcenblöcke gehören.
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Aspekte gezeigt werden, mit denen die Erfindung in die Praxis umgesetzt werden kann. Es versteht sich, dass andere Aspekte verwendet werden können und strukturelle oder logische Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die nachfolgende detaillierte Beschreibung ist daher nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen und das Konzept der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Die folgenden Begriffe, Abkürzungen und Bezeichnungen werden verwendet:

eICIC:: verbesserte Störungskoordination zwischen verschiedenen Zellen (enhanced inter-cell interference coordination),
ABS:: fast leere Teilrahmen (almost blank sub-frames),
CRS:: zellenbezogenes Bezugssignal (cell specific reference signal),
RE:: Ressourcenelement (resource element),
IRC:: Störungsunterdrückung durch Signalkombination (interference rejection combining),
MMSE:: kleinste mittlere quadratische Abweichung (minimum mean square error),
LTE:: Long Term Evolution,
LTE-A:: LTE-Fortgeschritten, Version 10 und höhere Versionen der LTE (LTE Advanced, Release 10 and higher versions of LTE),
RF:: Hochfrequenz (Radio Frequency),
UE:: Benutzergerät (User Equipment),
PDSCH:: Physischer gemeinsam genutzter Abwärtsübertragungskanal (physical downlink shared channel),
MBSFN:: Mehrfachsenden/Verbreiten über ein einziges Frequenznetz (multicast/broadcast over single frequency network),
INR:: Verhältnis von Stör- zu Rauschsignal (interference to noise ratio),
MCS:: Modulations- und Codierungsschema (modulation coding scheme),
EVA:: erweiterter Vehicular-A-Kanal (extended vehicular A channel),
QPSK:: Quadraturphasenumtastung (quadrature phase shift keying),
QAM:: Quadraturamplitudenmodulation (quadrature amplitude modulation),
RBSF:: Ressourcenblock-Teilrahmen (resource block subframe), d. h. ein Ressourcenblock in Frequenzrichtung mal Teilrahmen in Zeitrichtung.

Die hier beschriebenen Verfahren und Einheiten können auf zweidimensionalen Signalmustern, Bezugsressourcenelementen und Kovarianzmaßen beruhen. Es ist selbstverständlich, dass Anmerkungen, die in Verbindung mit einem beschriebenen Verfahren gemacht werden, auch für eine entsprechende Einheit gelten können, die konfiguriert ist, das Verfahren auszuführen, und umgekehrt. Wenn zum Beispiel ein spezifischer Verfahrensschritt beschrieben wird, kann zu einer entsprechenden Einheit ein Element gehören, das den beschriebenen Verfahrensschritt ausführt, auch wenn dieses Element nicht ausdrücklich beschrieben oder in den Figuren dargestellt wird. Außerdem ist es selbstverständlich, dass die Merkmale der verschiedenen beispielhaften hier beschriebenen Aspekte miteinander kombiniert werden können, außer wenn dies ausdrücklich anders vermerkt wird.
Die hier beschriebenen Verfahren und Einheiten können in drahtlosen Kommunikationsnetzen umgesetzt werden, insbesondere in Kommunikationsnetzen, die auf einem LTE- und/oder einem OFDM-Standard beruhen. Die unten beschriebenen Verfahren und Einheiten können außerdem in einer Basisstation (NodeB, eNodeB) oder einer Mobilfunkeinheit (oder einem Mobiltelefon oder einem Benutzergerät (UE)) umgesetzt werden. Zu den beschriebenen Einheiten können integrierte Schaltkreise und/oder passive Elemente gehören, und sie können gemäß verschiedenen Technologien hergestellt werden. Die Schaltkreise können zum Beispiel als logische integrierte Schaltkreise, analoge integrierte Schaltkreise, integrierte Schaltkreise für gemischte Signale, optische Schaltkreise, Speicherschaltkreise und/oder integrierte passive Elemente gestaltet werden.
Die hier beschriebenen Verfahren und Einheiten können konfiguriert sein, um Funksignale zu senden oder zu empfangen. Die Funksignale können Hochfrequenzsignale sein oder enthalten, die von einer Funksendeeinheit (oder einem Funksender oder einem Sender) mit einer Funkfrequenz abgestrahlt werden, die in einem Bereich von ungefähr 3 Hz bis 300 GHz liegt. Der Frequenzbereich kann den Frequenzen von elektrischen Wechselstromsignalen entsprechen, die verwendet werden, um Funkwellen zu erzeugen oder zu erkennen.
Die hier nachfolgend beschriebenen Verfahren und Einheiten können ausgelegt sein, um Mobilfunkstandards wie zum Beispiel den Long-Term-Evolution-Standard (LTE-Standard) umzusetzen. Die LTE (Long Term Evolution), die als 4G-LTE vermarktet wird, ist ein Standard für eine drahtlose Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung an Mobiltelefone und Datenendgeräte. Sie beruht auf der GSM/EDGE- und UMTS/HSPA-Netztechnologie und erhöht die Kapazität und die Geschwindigkeit, wobei eine unterschiedliche Funkschnittstelle zusammen mit Verbesserungen am Kernnetz verwendet wird. Der Standard wurde entwickelt von dem 3GPP (3rd Generation Partnership Project) und wird in der Dokumentenreihe seiner Version 8 näher beschrieben, wobei Verbesserungen in den Versionen 9, 10 und 11 beschrieben werden.
Nachfolgend werden orthogonale Multiplexsysteme mit verschiedenen Frequenzen (Orthogonal frequency-division multiplexing systems, OFDM-Systeme) beschrieben. Das OFDM ist ein Schema für das Codieren digitaler Daten auf mehreren Trägerfrequenzen. Das OFDM hat sich zu einem beliebten Schema für die digitale Breitbandkommunikation entwickelt, egal ob drahtlos oder über Kupferleitungen, das in Anwendungen wie zum Beispiel dem Digitalfernsehen und dem digitalen Rundfunk, dem DSL-Breitband-Internetzugang, in drahtlosen Netzwerken und den 4G-Mobilkommunikationsnetzen verwendet wird. Das OFDM ist ein Multiplexschema mit verschiedenen Frequenzen (frequencydivision multiplexing scheme, FDM-Schema), das als ein digitales Mehrträgermodulationsverfahren (multi-carrier modulation method) verwendet wird. Eine große Anzahl von eng aneinanderliegenden orthogonalen Unterträgersignalen kann verwendet werden, um Daten zu tragen. Die Orthogonalität kann das Übersprechen zwischen den Unterträgern verhindern. Die Daten können in mehrere parallele Datenströme oder Kanäle, jeweils einer pro Unterträger, aufgeteilt werden. Jeder Unterträger kann mit einem herkömmlichen Modulationsschema (wie zum Beispiel einer Quadraturamplitudenmodulation oder einer Phasenumtastung) bei einer niedrigen Zeichengeschwindigkeit moduliert werden, wobei die Gesamtdatenübertragungsrate bei ähnlichen Werten wie in den herkömmlichen Einzelträgermodulationsschemen mit der gleichen Bandbreite beibehalten wird. Das OFDM kann im Wesentlichen identisch mit dem codierten OFDM (COFDM) und dem diskreten Mehrtonmodulationsverfahren (discrete multi-tone modulation, DMT-Modulation) sein.
Nachfolgend werden Kovarianzmaße, Kovarianzmatrizen, Kovarianzmaße für Signale, Kovarianzmaße für Rauschsignale und Kovarianzmaße für Störsignale beschrieben. Das Kovarianzmaß verallgemeinert die Vorstellung einer Varianz auf mehrere Dimensionen. Als ein Beispiel kann die Variation in einer Ansammlung von Zufallspunkten in einem zweidimensionalen Raum weder durch eine Zahl vollständig charakterisiert werden, noch können die Varianzen in den x- und y-Richtungen alle notwendigen Informationen enthalten; ein 2 × 2-Maß, das sogenannte Kovarianzmaß wäre notwendig, um die zweidimensionale Variation vollständig zu charakterisieren. Das Kovarianzmaß kann mathematisch als eine Kovarianzmatrix umgesetzt werden.
In der Wahrscheinlichkeitstheorie und der Statistik ist eine Kovarianzmatrix (auch bekannt als Dispersionsmatrix oder Varianz-Kovarianz-Matrix) eine Matrix, deren Element in der Position i, j die Kovarianz zwischen dem Element i und dem Element j eines Zufallsvektors ist (das heißt eines Vektors mit Zufallsvariablen). Jedes Element des Vektors kann eine skalare Zufallsvariable sein, entweder mit einer endlichen Anzahl empirischer Beobachtungswerte oder mit einer endlichen oder unendlichen Anzahl potenzieller Werte, die durch eine theoretische gemeinsame Wahrscheinlichkeitsverteilung aller Zufallsvariablen bestimmt werden.
Wenn die Einträge in einem Spaltenvektor
Zufallsvariablen sind, jede mit einer endlichen Varianz, dann kann die Kovarianzmatrix S die Matrix sein, deren Eintrag (i, j) die Kovarianz Σ_ij = cov(X_i, X_j) = E[(X_i – μ_i)(X_j – μ_j)], (2) ist, wobei μ_i = E(X_i) (3) der Erwartungswert des Eintrags i im Vektor X ist.
Nachfolgend werden mehrschichtige heterogene Netze, Makrozellen, Pikozellen, Femtozellen, Zielzellen und Störzellen beschrieben. Mehrschichtige heterogene Netze (HetNet) können in LTE- und LTE-Advanced-Standards verwendet werden, um Netze aufzubauen, die nicht nur einen einzigen Typ von eNodeB (homogenes Netz) enthalten, sondern die eNodeBs mit unterschiedlichen Fähigkeiten nutzen, wobei unterschiedliche Sendeleistungsklassen (Tx-power classes) am wichtigsten sind. Auf diese eNodeBs kann üblicherweise als Makro-eNodeBs (MeNB) oder Makrozellen, Piko-eNodeBs (PeNB) oder Pikozellen und Femto-/Heim-eNodeBs (HeNB) oder Femtozellen Bezug genommen werden und sie können für die Versorgung von grundlegenden Freilandnetzen, Weitverkehrsfunknetzen bzw. Gebäude-/Unternehmensnetzen ausgelegt sein.
Makrozellen können einen großen Zellbereich (ein typischer Zellbereich liegt in der Größenordnung von 500 m bis zu einem Kilometer) mit Sendeantennen oberhalb der Störeffekte versorgen und eine Sendeleistung in der Größenordnung von 46 dBm (20 Watt) aufweisen. Sie können einen Dienst für alle Benutzer bereitstellen. Femtozellen, auch als Heim-eNodeBs (HeNBs) bezeichnet, können Zellen mit einer niedrigen Leistung sein, die von einem Endbenutzer (typischerweise in Gebäuden) installiert werden. Pikozellen können von einem Betreiber genutzte Zellen sein, die in Bezug auf die Makrozellen eNodeBs eine niedrigere Sendeleistung – typischerweise eine Größenordnung kleiner – aufweisen. Sie können typischerweise in drahtlosen Brennpunktbereichen (zum Beispiel Einkaufszentren) installiert werden und einen Zugang für alle Benutzer bieten. In einem Szenario, in dem ein UE sich mit einer Pikozelle verbindet, kann die Pikozelle die Zielzelle darstellen, während die Makrozelle die Störzelle darstellen kann, die eine starke Störung bereitstellt.
Nachfolgend werden eine verbesserte Störungskoordination zwischen verschiedenen Zellen (eICIC) und fast leere Teilrahmen (ABS) beschrieben. In der Version 10 von 3GPP wird die verbesserte Störungskoordination zwischen verschiedenen Zellen verwendet, um eine schwere Störung zwischen Zellen sowohl in den Daten- als auch den Steuerkanälen der Abwärtsübertragung zu vermeiden. Die eICIC kann auf einer Trägerbündelung mit einer trägerübergreifenden Ablaufplanung beruhen oder sie kann mithilfe der sogenannten fast leeren Teilrahmen (ABS) auf einem Multiplexverfahren im Zeitbereich (time-domain multiplexing, TDM) beruhen.
Eine auf einer Trägerbündelung beruhende ICIC kann es einer LTE-A-UE erlauben, gleichzeitig mit verschiedenen Trägern verbunden zu sein. Dies kann nicht nur eine Ressourcenzuteilung an die Netzbetreiber ermöglichen, dies kann auch ein schnelles auf der Ablaufplanung (schedule) beruhendes Schalten zwischen den Trägern ohne eine zeitaufwendige Übergabe ermöglichen. Ein einfaches Prinzip in einem HetNet-Szenario kann das verfügbare Spektrum in z. B. zwei getrennte Komponententräger (component carrier, CC) teilen und die primären Komponententräger (primary component carriers, PCC) werden verschiedenen Netzschichten (layers) zugewiesen. Der primäre Komponententräger kann die Zelle sein, welche die Steuerinformation für die UEs bereitstellt. Jede Netzschicht kann zusätzlich UEs für andere CCs einplanen, die sekundäre Komponententräger (secondary component carriers, SCC) genannt werden.
Eine ICIC, die auf einem Multiplexverfahren im Zeitbereich beruht, kann Übertragungen von eNodeBs, die anderen Übertragungen schwere Störungen zufügen, für ganze Teilrahmen regelmäßig stumm schalten, so dass die Opfer-eNodeBs eine Gelegenheit haben, ihre UEs zu bedienen, die unter den schweren Störungen von der Angreifer-eNodeB in diesen Teilrahmen leiden. Dieses Stummschalten ist nicht unbedingt vollständig, da bestimmte Signale wie zum Beispiel gemeinsame Bezugszeichen (außer wenn sie als MBSFN-Teilrahmen konfiguriert sind), primäre und sekundäre Synchronisierungssignale (Primary and secondary synchronization signals, PSS und SSS), ein physischer Übertragungskanal (Physical broadcast channel, PECH), SIB-1 und ein Funkruf an ihren zugewiesenen PDCCH in andererseits stummgeschalteten Teilrahmen übertragen werden müssen, um z. B. Funkverbindungsfehler zu vermeiden oder aus Gründen einer Rückwärtskompatibilität. Kollisionen des Stummschaltens von Teilrahmen mit PSS, SSS, SIB-1 und einem Funkruf sollten auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden. Daher sollte ein Stummschalten in den Teilrahmen #0, #1, #5 und #9 so weit wie möglich vermieden werden. Auf die Teilrahmen, die auf diese Weise stummgeschaltet wurden, wird als fast leere Teilrahmen (ABS) Bezug genommen.
Nachfolgend werden Formfilter (whitening filters), IRC-Empfänger und MIMO-Detektoren beschrieben. Rauschsignale (und andere zusätzliche Verzerrungen) haben üblicherweise kein flaches Amplitudenspektrum. Ein Rauschformfilter kann das Spektrum des Signals ausgleichen, und es einem dem weißen Rauschen ähnlichen Spektrum anpassen. Rauschformfilter können spektrale Komponenten mit einem niedrigen Pegel verstärken und diejenigen mit einem hohen Pegel abschwächen.
Die Störungsunterdrückung durch Signalkombination (IRC) ist eine Technik, die in einem System mit einer Antennenvielfalt verwendet wird, um eine Zweitkanalstörung zu unterdrücken, indem eine Kreuzkovarianz zwischen den Rauschsignalen in der Vielfalt von Kanälen verwendet wird. Die Störungsunterdrückung durch Signalkombination (IRC) kann in Bereichen, in denen sich die Zellen überschneiden, als eine wirkungsvolle Alternative zum Erhöhen der Bitraten bei der Aufwärtsübertragung verwendet werden. Die Empfänger mit Störungsunterdrückung durch Signalkombination (IRC-Empfänger) können beim Verbessern des Durchsatzes der Benutzerdaten an den Zellenrändern wirkungsvoll sein, da sie die Störungen zwischen verschiedenen Zellen unterdrücken können. Der IRC-Empfänger kann typischerweise auf einem Kriterium der kleinsten mittleren quadratischen Abweichung (MMSE) beruhen, was eine Kanalschätzung und eine Schätzung der Kovarianzmatrix einschließlich der Störung zwischen verschiedenen Zellen mit einer jeweils hohen Genauigkeit erfordern kann.
Drahtlose Kommunikationssysteme mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen (multiple-input multiple-Output, MIMO) setzen mehrere Antennen beim Sender und beim Empfänger ein, um die Systemkapazität zu erhöhen und eine bessere Qualität des Dienstes zu erreichen. Im räumlichen Multiplexmodus können MIMO-Systeme höhere Spitzenwerte bei der Datenübertragungsrate erreichen, ohne die Bandbreite des Systems zu vergrößern, indem mehrere Datenströme parallel im gleichen Frequenzband übertragen werden. Ein MIMO-Detektor kann verwendet werden, um den MIMO-Kanal zu erkennen, der durch die Kanalmatrizen zwischen verschiedenen Antennen des Senders und entsprechenden Antennen des Empfängers beschrieben wird.
1 ist ein schematisches Blockschaubild eines empfangenen RBSF (Ressourcenblock in Frequenzrichtung mal Teilrahmen in Zeitrichtung) in einem Kommunikationssystem 100, zu dem eine Mobilfunkeinheit 107 gehört, die ein Zielsignal 102 von einer Zielzelle 101 empfängt. Das Zielsignal 102 wird durch ein Störsignal 104 von einer Störzelle 103 gestört, wenn es über einen Kommunikationskanal 105 gesendet wird.
Das Zielsignal 102 der Zielzelle 101 kann als ein zweidimensionales Signalmuster in dem Zeit-Frequenz-Bereich z. B. gemäß einer LTE-Rahmenstruktur dargestellt werden. Das Signalmuster kann als ein zweidimensionales Gitter strukturiert sein, das mehrere Ressourcenelemente trägt, die als kleine das Gitter bildende Quadrate eingezeichnet sind. Die dunklen Ressourcenelemente R1 können als erste Bezugsressourcenelemente bezeichnet werden. Sie können in einem regelmäßigen Muster in dem zweidimensionalen Signalmuster angeordnet sein. Dieses regelmäßige Muster kann ein vorbestimmtes Muster sein, das verwendet werden kann, um die Zielzelle 101 als eine Art Stempel oder Markierung zu charakterisieren. Die weißen Ressourcenelemente können in einen Steuerbereich 110a im linken Abschnitt des Gitters und in einen Datenbereich 112a im rechten Abschnitt des Gitters geteilt werden.
Auf ähnliche Weise kann auch das Störsignal 104 der Störzelle 103 als ein zweidimensionales Signalmuster in einem Zeit-Frequenz-Bereich dargestellt werden, z. B. gemäß einer LTE-Rahmenstruktur, die als ein zweidimensionales Gitter strukturiert ist, das mehrere das Gitter bildende Ressourcenelemente trägt. Die dunklen Ressourcenelemente R2 können als zweite Bezugsressourcenelemente bezeichnet werden. Sie können auf eine ähnliche Weise wie die ersten Bezugsressourcenelemente R1 in einem regelmäßigen Muster in dem zweidimensionalen Signalmuster angeordnet werden. Dieses regelmäßige Muster kann ein vorbestimmtes Muster sein, das verwendet wird, um die Störzelle 103 zu charakterisieren. Das regelmäßige Muster der zweiten Bezugsressourcenelemente R2 kann jedoch verschieden sein von dem regelmäßigen Muster der ersten Bezugsressourcenelemente R1, um zwischen der Zielzelle 101 und der Störzelle 103 unterscheiden zu können. Die weißen Ressourcenelemente können in einen Steuerbereich 110b im linken Abschnitt des Gitters und in einen Datenbereich 112b im rechten Abschnitt des Gitters geteilt werden.
Sowohl das Zielsignal 102 der Zielzelle 101 als auch das Störsignal 104 der Störzelle 103 können über einen Kommunikationskanal 105 übertragen werden. In dem Kommunikationskanal 105 können die beiden Signale 102, 104 überlagert werden, wodurch ein gemeinsames Signal als Empfangssignal 106 gebildet wird, das von der Mobilfunkeinheit 107 empfangen wird.
Das empfangene Signal 106, das von der Mobilfunkeinheit 107 empfangen wird, kann auch als ein zweidimensionales Signalmuster in einem Zeit-Frequenz-Bereich dargestellt werden, z. B. gemäß einer LTE-Rahmenstruktur, die als ein zweidimensionales Gitter strukturiert ist, das mehrere das Gitter bildende Ressourcenelemente trägt. Aufgrund der Überlagerung des Zielsignals 102 und des Störsignals 104 können die ersten Bezugsressourcenelemente R1 und die zweiten Bezugsressourcenelemente R2 an den gleichen Positionen im Zeit-Frequenz-Gitter des empfangenen Signals 106 angeordnet sein, wie sie in den Zeit-Frequenz-Gittern des Zielsignals bzw. des Störsignals angeordnet waren. Dies bedeutet, dass die ersten Bezugsressourcenelemente R1 an den gleichen Positionen des Signalmusters des empfangenen Signals 106 angeordnet werden, wie sie in dem zweidimensionalen Signalmuster des Zielsignals 102 angeordnet waren, und dass die zweiten Bezugsressourcenelemente R2 an den gleichen Positionen des Signalmusters des empfangenen Signals 106 angeordnet werden, wie sie in dem zweidimensionalen Signalmuster des Störsignals 104 angeordnet waren. Die weißen Ressourcenelemente können in einen Steuerbereich 110c im linken Abschnitt des Gitters und in einen Datenbereich 112c im rechten Abschnitt des Gitters geteilt werden.
Ein Beispiel für das zweidimensionale Signalmuster des Störsignals 104, das auch als „Ressourcenblock” oder insbesondere als „RBSF” (Ressourcenblockteilrahmen) bezeichnet werden kann, ist in den 2 und 3 dargestellt. Ein RBSF kann definiert werden als ein Block, der die Länge eines Ressourcenblocks (z. B. 180 kHz) in der Frequenzrichtung und eine Länge von einem Teilrahmen (z. B. 1 ms) in der Zeitrichtung aufweist. Ein RBSF 300 wird in 3 gegeben, die unten beschrieben wird. Die Darstellung der 3 kann analog auf das Zielsignal 102 angewandt werden, wenn die Bezugsressourcenelemente an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind. Ein Beispiel eines Funkrahmens 200, der mehrere dieser Ressourcenblöcke 300 enthält, ist in 2 dargestellt.
Zu der in 1 dargestellten Mobilfunkeinheit 107 gehört ein Verarbeitungsschaltkreis für das Verarbeiten eines Verfahrens, wie es unten in Bezug auf 4 beschrieben wird.
Bei einer beispielhaften Umsetzung gehört zu dem zweidimensionalen Signalmuster ein Ressourcenblock eines orthogonalen Multiplexsystems mit verschiedenen Frequenzen. Bei einer beispielhaften Umsetzung gehört zu dem Empfangssignal 106 ein Funksignal, das eine Vielzahl von Funkrahmen enthält, wobei zu jedem Funkrahmen eine Vielzahl von Teilrahmen gehört und zu jedem Teilrahmen eine Vielzahl von Unterträgern gehört, wie unten in Bezug auf 3 beschrieben wird. Bei einer beispielhaften Umsetzung gehören zu dem zweidimensionalen Signalmuster ein Ressourcenblock, der durch einen Teilrahmen bestimmt wird, und ein Anteil der Vielzahl von Unterträgern, wie unten in Bezug auf 2 beschrieben wird. Bei einer beispielhaften Umsetzung können die Zielzelle 101 und die Störzelle 103 gemäß einer LTE-Standardisierung dimensioniert sein, insbesondere gemäß Version 10 oder höher, die eine verbesserte Störungskoordination zwischen verschiedenen Zellen beinhaltet. Bei einer beispielhaften Umsetzung kann die Zielzelle 101 eine Pikozelle sein und die Störzelle 103 kann eine Makrozelle eines heterogenen Long-Term-Evolution-Netzes sein.
In einem eICIC-Szenario im Zeitbereich mit nicht kollidierenden gemeinsamen Bezugssignalen (CRS) kann ein UE an der Zellengrenze einer Opferzelle so gesteuert werden, dass es während der ABS-Teilrahmen der Angreiferzellen eingeplant wird. Während eines ABS-Teilrahmens kann die Störung für eine PDSCH-Übertragung erheblich verringert werden – aber die Angreiferzellen können weiterhin CRS-Signale übertragen (es gibt eine zweite Möglichkeit MBSFN-ABS-Teilrahmen einzuplanen, wobei diese Teilrahmen keine CRS-Signale übertragen – viele Netzbetreiber bevorzugen es jedoch, MBSFN-ABS-Teilrahmen nicht einzusetzen). Die CRS-Signale kollidieren nicht mit den CRS-Signalen der Opferzelle und können eine erhebliche Beeinträchtigung für die PDSCH-Übertragung darstellen. In 1 wird ein beispielhafter von dem UE 107 empfangener RBSF dargestellt.
Die mit R1 bezeichneten Blöcke markieren Ressourcenelemente, die von den CRS-Signalen der Opferzelle, d. h. der Zielzelle 101, verwendet werden. Die mit R2 bezeichneten Blöcke R2 markieren Ressourcenelemente, die aufgrund der CRS-Signale der Angreiferzelle 103 einer starken Störung unterliegen. Die verbleibenden Blöcke markieren den Steuerbereich, d. h. Ressourcenelemente, die für die Datensteuerung verwendet werden, und den Datenbereich, d. h. Ressourcenelemente, die für die Datenübertragung verwendet werden. Die detaillierte Struktur eines Ressourcenblocks wird unten in Bezug auf 2 dargestellt.
Ein linearer Empfänger mit MMSE-IRC (Störungsunterdrückung durch Signalkombination) oder ein Formfilter gefolgt von einem MMSE-Empfänger, wie sie unten in Bezug auf 5 beschrieben werden, können den Datendurchsatz in einem solchen Szenario im Vergleich zu einem normalen MMSE-Empfänger verbessern. Das vorgeschlagene Verfahren kann genauso gut auf einen beliebigen anderen Detektor wie zum Beispiel einen sphärischen Decodierer angewandt werden.
2 ist eine schematische Zeit-Frequenz-Darstellung eines LTE-Funkrahmens 200, zu dem mehrere Teilrahmen 205 gehören, wobei zu jedem Teilrahmen 205 mehrere Ressourcenblöcke 300 gehören.
In der LTE-Version 8 und höher kann das OFDM ein Mehrfachzugriffsschema für die Abwärtsübertragung (downlink, DL) sein, während ein Mehrfachzugriff mit verschiedenen Frequenzen für Einzelträger (single-carrier frequency-division multiple access, SC-FDMA) das Mehrfachzugriffsschema für die Aufwärtsübertragung (uplink, UL) sein kann. Die LTE-Version 8 und höher kann auch eine skalierbare Bandbreite von bis zu 20 kHz unterstützen und eine DL/UL-frequenzselektive bzw. DL-frequenzgefächerte Ablaufplanung verwenden. Die DL-Teilrahmenstruktur kann gemeinsam für ein Zeitduplexverfahren (time division duplex, TDD) und ein Frequenzduplexverfahren (frequency division duplex, FDD) verwendet werden und wird in 2 gezeigt, indem benutzerbezogene zugeordnete Bezugszeichen und ein normales zyklisches Vorzeichen verwendet werden. Jeder Teilrahmen 205 kann aus zwei Zeitschlitzen mit einer Länge von 0,5 ms (7 OFDM-Zeichen für ein normales zyklisches Vorzeichen) mit Bezugszeichen bestehen, die sich in jedem Zeitschlitz befinden. Die DL-Steuersignale 201 können sich in den ersten n OFDM-Zeichen befinden, gefolgt von den Übertragungsdaten 203, wobei n kleiner oder gleich 3 ist und in jedem Teilrahmen dynamisch verändert werden kann. Jedes Element in dem Zeit- und Frequenzressourcengitter kann als ein „Ressourcenelement” (resource element, RE) bezeichnet werden. Eine Vielzahl von Ressourcenelementen kann einen Block aus Dimensionsressourcenblöcken in der Frequenzrichtung und Teilrahmen in der Zeitrichtung (RBSF) 300 bilden, wie unten in Bezug auf 3 beschrieben wird.
3 ist eine schematische Zeit-Frequenz-Darstellung eines Ressourcenblocks 300, wie er in 2 gezeigt wird.
Jeder in 2 gezeigte DL-Teilrahmen 205 kann Bezugssignale R2, Steuerinformationen 201 und eine Datenübertragung 203 enthalten. Den Benutzern werden Datenzuteilungen in Einheiten von Ressourcenblöcken (RBs) 300 zugewiesen, wobei ein Ressourcenblock als 12 Ressourcenelemente pro Zeitschlitz definiert werden kann. Die Struktur eines Ressourcenblocks 200 ist in 3 dargestellt. Die UL-Teilrahmenstruktur kann gemeinsam für ein FDD und ein TDD verwendet werden. Ähnlich wie bei der DL kann jeder UL-Teilrahmen aus zwei Zeitschlitzen mit einer Länge von 0,5 ms (7 OFDM-Zeichen für ein normales zyklisches Vorzeichen) mit jeweils einem in jedem Zeitschlitz befindlichen Bezugszeichen bestehen.
4 ist ein schematischer Ablaufplan eines Verfahrens 400 für das Empfangen eines Signals, zu dem erste Bezugsressourcenelemente gehören. Das Verfahren 400 kann in einer oben in Bezug auf 1 beschriebenen Mobilfunkeinheit 107 angewandt werden.
Zu dem Verfahren 400 gehört in 401 ein Empfangen eines Signals 106, das ein zweidimensionales Signalmuster in einer Zeit-Frequenz-Darstellung aufweist, wobei zu dem zweidimensionalen Signalmuster erste Bezugsressourcenelemente R1 an vorbestimmten Positionen in dem zweidimensionalen Signalmuster gehören. Zu dem Verfahren 400 gehört außerdem in 403 ein Bestimmen eines ersten Kovarianzmaßes auf der Grundlage der ersten Bezugsressourcenelemente R1 des Signalmusters. Zu dem Verfahren 400 gehört außerdem in 405 ein Bestimmen eines zweiten Kovarianzmaßes auf der Grundlage von Ressourcenelementen des Signalmusters, die verschieden sind von den ersten Bezugsressourcenelementen R1. Zu dem Verfahren 400 gehört außerdem in 407 ein Bestimmen eines Kovarianzmaßes für Rausch- und Störsignale eines Empfangssignals 106 auf der Grundlage des ersten Kovarianzmaßes und auf der Grundlage des zweiten Kovarianzmaßes.
Das Verfahren 400 bestimmt auf diese Weise ein erstes Kovarianzmaß, z. B. eine Kovarianzmatrix auf der Grundlage der ersten Bezugsressourcenelemente R1 und ein zweites Kovarianzmaß, z. B. eine Kovarianzmatrix auf der Grundlage der anderen Bezugsressourcenelemente, die nicht die gleichen sind wie die ersten Bezugsressourcenelemente R1. Beide Kovarianzmaße werden zum Bestimmen des Kovarianzmaßes für Rausch- und Störsignale z. B. der Kovarianzmatrix für Rausch- und Störsignale verwendet. Dies bedeutet, dass das Verfahren 400 zwischen Ressourcenelementen der zellenbezogenen Bezugssignale (CRS) des empfangenen Signals 106 und anderen Ressourcenelementen unterscheidet. Daher wird das Kovarianzmaß für Rausch- und Störsignale auf der Grundlage von zwei verschiedenen Kovarianzmaßen bestimmt, anstatt aus nur einem einzigen Kovarianzmaß bestimmt zu werden z. B. dem Kovarianzmaß, das aus den Ressourcenelementen der zellenbezogenen Bezugssignale (CRS) des empfangenen Signals 106 bestimmt wurde.
Bei einer Umsetzungsform des Verfahrens 400 können die Kovarianzmaße Kovarianzmatrizen sein. Die erste und die zweite Kovarianzmatrix können für jeden in 2 gezeigten Ressourcenblock 200 geschätzt werden. Die Kovarianzmatrix, die aus den CRS-Ressourcenelementen der Opferzelle berechnet werden, d. h. die erste Kovarianzmatrix, die aus den ersten Bezugsressourcenelementen R1 der Zielzelle 101 berechnet wird, kann für alle Ressourcenelemente 200 verwendet werden, die nicht von einer CRS-Störung betroffen sind. Für alle Ressourcenelemente 200, die von der CRS-Störung betroffen sind, kann eine neue Kovarianzmatrix, d. h. eine zweite Kovarianzmatrix bestimmt oder geschätzt werden.
Wenn mehr als eine Angreiferzelle, d. h. Störzellen 103 vorhanden sind, können weitere Kovarianzmatrizen geschätzt werden. Die CRS-Elemente der Angreiferzellen, d. h. aller verschiedenen Störzellen 103 können sich in verschiedenen Ressourcenelementen befinden. Für einen fast leeren Teilrahmen (ABS) mit einem nicht kollidierenden CRS einer Angreiferzelle kann die Kovarianzmatrix für Rausch- und Störsignale für alle Ressourcenelemente verschieden sein, die eine CRS-Störung von einer oder mehreren Angreiferzellen aufweisen. Daher kann das Bestimmen der Kovarianzmatrix für Rausch- und Störsignale aus separaten Kovarianzmatrizen für jede Angreiferzelle, d. h. Störzelle, zu einer besseren Schätzung als das Bestimmen der Kovarianzmatrix für Rausch- und Störsignale aus einer einzigen Kovarianzmatrix führen.
Das vorgestellte Verfahren 400 kann im Vergleich zu z. B. einer CRS-Löschung nur eine kleine Anzahl an Vorgängen und einen kleinen Speicher erfordern. Es kann auch funktionieren, wenn mehrere Angreiferzellen vorhanden sind und die Leistungsfähigkeit hängt nicht unbedingt von der Stärke des Angreifers ab.
Für ein besseres Verständnis des Verfahrens 400, das in der oben in Bezug auf 1 beschriebenen Mobilfunkeinheit 107 umgesetzt werden kann, werden die nachfolgend beschriebenen Begriffe eingeführt.
Ein MIMO-Empfänger kann durch die folgenden Beziehungen beschrieben werden. N_tx steht für die Anzahl der Sendeantennen und N_rx steht für die Anzahl der Empfangsantennen. N_aggressor steht für die Anzahl der nicht kollidierenden CRS-Angreiferzellen, die einen fast leeren Teilrahmen (ABS) aufweisen. Es ist zu beachten, dass der Fall behandelt wird, in dem die Anzahl der kollidierenden CRS-Angreiferzellen gleich Null ist.
steht für die Gruppe aller Ressourcenelemente (RE) (k, l) des betrachteten Teilrahmens mit dem Frequenzbereichsindex k und dem Zeitbereichsindex l.
steht für die Teilgruppe von
der CRS-RE der Opferzelle.
steht für die Teilgruppe von
der RE der Opferzellendaten.
I_aggressor(k, l) ⊆ {1, 2, ..., N_aggressor} steht für die Indexgruppe der Angreiferzellen, die ein CRS im Ressourcenelement
aufweisen kann. Für I ⊆ {1, 2, ..., N_aggressor} kann die Beziehung
definiert werden. y(k, l) steht für eine
Zufallsvariable, die das empfangene Signal für das RE
modelliert. Falls
gilt und (k, l) die CRS-Störung von I_aggressor(k, l) aufweist, gilt die folgende Gleichung
wobei s₀(k, l) eine
Zufallsvariable ist, die das übertragene gewünschte Signal modelliert, die

Zufallsvariable s CRS / i(k, l) das übertragene CRS-Signal für den Angreifer i ∈ I_aggressor(k, l) modelliert und
die entsprechenden Kanalmatrizen sind.
In einem ABS-Teilrahmen und falls
ist, wie angenommen ohne kollidierendes Angreifer-CRS, gilt die folgende Beziehung y(k, l) = H₀(k, l)s CRS / 0(k, l) + n(k, l), (6) wobei s CRS / 0(k, l) eine
Zufallsvariable ist, die das übertragene CRS der Opferzelle modelliert.
n(k, l) kann eine
streng kreisförmige symmetrische normalverteilte Zufallsvariable sein, die das zusätzliche Rauschsignal für das RE
modelliert.
In einem linearen Detektor kann das gewünschte Signal s₀(k, l) für das RE
am Empfänger wiederhergestellt werden, indem das empfangene Signal mit einer Gewichtung
multipliziert wird, d. h. ŝ₀(k, l) = W(k, l)y(k, l) (7)
Es wird darauf hingewiesen, das im Rest dieser Beschreibung das RE (k, l) für eine bessere Lesbarkeit entfernt wurde.
Für jeden RBSF können mehrere verschiedene Kovarianzmatrixschätzungen erforderlich sein. Die Erste kann als Kovarianzmatrixschätzung für alle REs ohne CRS-Störung bezeichnet werden. Diese kann verwendet werden, um die Kovarianzmatrix R ^_n für Rauschsignale auf der Grundlage von y den CRS-Ressourcenelementen von
der Opferzelle zu schätzen, d. h. n ^ = y – Ĥ₀s CRS / 0 = (H₀ – Ĥ₀)s CRS / 0 + n (8) und R ^ CRS / n = E[n ^^CRS(n ^^CRS)^H] = E[(H₀ – Ĥ₀)(H₀ – Ĥ₀)^H] + R_n = R_n + R_CE. (9)
Hier steht Ĥ₀ für den geschätzten Kanal H₀. Das wiederhergestellte empfangene CRS-Signal der Zielzelle wird von dem Empfangssignal subtrahiert und die Kovarianzmatrixschätzung spiegelt das Rauschsignal plus einem R_CE wieder, das vom Kanalschätzungsfehler abhängig ist.
Die Weiteren können als Kovarianzmatrixschätzung für REs mit CRS-Störung bezeichnet werden. Für jeden Antennenanschluss, der von Angreifer-CRS-Signalen verwendet wird, muss eine eigene Kovarianzmatrix berechnet werden. Die folgenden Schritte können erforderlich sein:

1. Schätzen einer Kovarianzmatrix auf CRS-gestörten Ressourcenelementen aus

und
wobei angenommen wird, dass E[s_ls H / l] = I für alle l (12) und E[s_ms H / n] = 0 für alle m ≠ n gilt. (13) Es wird darauf hingewiesen, dass dies individuell für jede Anwärtergruppe I_aggressor erfolgen kann.
2. Schätzen der Kovarianzmatrix auf den CRS-REs des Opfersignals, d. h. y = H₀s CRS / 0 + n (14) und R ^ CRS / y = E[yy^H] = H₀H H / 0 + R_n (15)
1. Schätzen der Rauschsignale in der gleichen Weise, die oben als Kovarianzmatrixschätzung für alle REs ohne CRS-Störung beschrieben wurde, d. h. R ^ CRS / n = R_n + R_CE. (16)

Eine endgültige Kovarianzschätzung für Rausch- und Störsignale kann gegeben sein durch
Bei einer beispielhaften Umsetzung des Verfahrens 400 können zu dem von der Störzelle 103 empfangenen Störsignal 104 fast leere Teilrahmen (ABS) gehören, welche die zweiten Bezugsressourcenelemente R2 des Signalmusters übertragen.
Bei einer beispielhaften Umsetzung der Mobilfunkeinheit 107 kann ein Formfilter oder ein linearer Detektor in der Mobilfunkeinheit 107, wie unten in Bezug auf 5 beschrieben wird, auf der Grundlage des Kovarianzmaßes für Rausch- und Störsignale eingestellt werden.
Bei einer beispielhaften Umsetzung des Verfahrens 400, das in der Mobilfunkeinheit 107 umgesetzt wird, kann zu dem Bestimmen eines ersten Kovarianzmaßes ein Bestimmen eines ersten Signalkovarianzmaßes R_y ^CRS auf der Grundlage der ersten Bezugsressourcenelemente R1 des Signalmusters, ein Bestimmen eines zweiten Signalkovarianzmaßes R_y ^data auf der Grundlage von Ressourcenelementen des Signalmusters, die verschieden sind von den ersten Bezugsressourcenelementen R1, und ein Bestimmen eines Unterschieds zwischen dem ersten Signalkovarianzmaß und dem zweiten Signalkovarianzmaß als das erste Kovarianzmaß R_n ^Interf gehören. Nachfolgend wird diese Umsetzungsform des Verfahrens in einem Beispiel beschrieben.
Das Bestimmen des ersten Signalkovarianzmaßes R_y ^CRS auf der Grundlage der ersten Bezugsressourcenelemente R1 des Signalmusters kann ausgeführt werden, indem die Kovarianzmatrix auf den CRS-REs des Opfersignals, d. h. dem Zielsignal 102 der Zielzelle 101 gemäß den oben beschriebenen Gleichungen (14) und (15) geschätzt wird. Dies muss für jeden aktiven Antennenanschluss separat durchgeführt werden.
Bei einer beispielhaften Umsetzung kann das erste Signalkovarianzmaß R_y ^CRS auf der Grundlage der ersten Bezugsressourcenelemente R1 des zweidimensionalen Signalmusters bestimmt werden. Alternativ kann R_y ^CRS auf der Grundlage von Datenressourcenelementen des zweidimensionalen Signalmusters bestimmt werden, oder es kann auf der Grundlage der Steuerressourcenelemente des zweidimensionalen Signalmusters bestimmt werden.
Das Bestimmen des zweiten Signalkovarianzmaßes R_y ^data auf der Grundlage der Ressourcenelemente des Signalmusters, die verschieden sind von den ersten Bezugsressourcenelementen R1, kann ausgeführt werden, indem die Kovarianzmatrix auf den CRS-gestörten Ressourcenelementen von S_data(I_aggressor) gemäß den oben beschriebenen Gleichungen (10) bis (13) geschätzt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass dies individuell für jede Anwärtergruppe I_aggressor erfolgen kann.
Bei einer beispielhaften Umsetzung kann das Bestimmen des zweiten Signalkovarianzmaßes R_y ^data auf den zweiten Bezugsressourcenelementen R2 an vorbestimmten Positionen in dem zweidimensionalen Signalmuster beruhen. Die zweiten Bezugsressourcenelemente R2 können eine bestimmte Störzelle 103 identifizieren, die hier als I_aggressor bezeichnet wird. Wenn das empfangene Signal 106 von Störsignalen weiterer Störzellen gestört wird, können zu dem zweidimensionalen Signalmuster weitere Bezugsressourcenelemente Ri an vorbestimmten Positionen in dem Signalmuster gehören, welche die weiteren Störzellen identifizieren, die das empfangene Signal 106 beeinträchtigen. Der Index i ist ein Index für eine entsprechende Störzelle aus einer Vielzahl von Störzellen. Die ersten Bezugsressourcenelemente R1, die zweiten Bezugsressourcenelemente R2 und die weiteren Bezugsressourcenelemente Ri können sich an verschiedenen Positionen des zweidimensionalen Signalmusters befinden.
Das Bestimmen des Unterschieds zwischen dem ersten Signalkovarianzmaß und dem zweiten Signalkovarianzmaß als erstes Kovarianzmaß R_n ^Interf kann ausgeführt werden durch R Interf / n = R ^ data / y(I_aggressor) – R ^ CRS / y (18)
Bei einer beispielhaften Umsetzung des Verfahrens kann das Bestimmen des zweiten Kovarianzmaßes auf der Grundlage der Ressourcenelemente des Signalmusters, die verschieden sind von den ersten Bezugsressourcenelementen R1, gemäß den oben beschriebenen Gleichungen (8) und (9) ausgeführt werden.
Bei einer beispielhaften Umsetzung kann das Bestimmen eines Kovarianzmaßes für Rausch- und Störsignale des empfangenen Signals 106 auf der Grundlage des ersten Kovarianzmaßes und des zweiten Kovarianzmaßes gemäß der oben beschriebenen Gleichung (17) ausgeführt werden.
Das Verfahren 400 kann den Datendurchsatz in einem eICIC-Szenario im Zeitbereich verbessern. Eine Leistungsfähigkeit kann verbessert werden und eine rechnerische Komplexität kann geringer sein, als in bekannten Lösungen. In Szenarien mit einer starken Störung kann der Löschprozess für die CRS-Signale, der eine Kanalschätzung der Angreiferzellen, ein Wiederherstellen der empfangenen Störsignale durch das Multiplizieren der CRS-Sequenz mit dem geschätzten Kanal und ein Subtrahieren dieses wiederhergestellten Signals von dem Empfangssignal erfordert, vermieden werden, wenn das Verfahren 400 angewandt wird. Durch das Vermeiden dieses Prozesses, der sehr rechenintensiv sein kann und am besten ausgeführt werden kann, wenn die Angreiferzelle viel stärker ist als die Opferzelle, und der üblicherweise nur für die stärkste Angreiferzelle ausgeführt wird, kann die rechnerische Komplexität des Verfahrens 400 und eines Empfängerschaltkreises, der das Verfahren 400 umsetzt, erheblich verringert werden.
Durch das Anwenden des oben beschriebenen Verfahrens 400 kann das Löschen der CRS-Signale nicht mehr erforderlich sein. Dieses Löschen der CRS-Signale kann eine vollständige Kanalschätzung des Störsignals und damit eine große Anzahl von Berechnungen und einen großen Speicher zum Speichern der Schätzungsergebnisse erforderlich machen. Die Umsetzung des Löschens der CRS-Signale kann sehr kostspielig sein, insbesondere wenn mehrere Störzellen vorhanden sind, und sie kann nur Vorteile mit einer begrenzten Leistungsfähigkeit bereitstellen.
Im Fall von kollidierenden CRS-Angreiferzellen, d. h. Angreiferzellen, die ihr zellenbezogenes Bezugssignal in dem gleichen Ressourcenelement wie die Opferzelle haben, kann in einem ersten Schritt vor der Anwendung des Verfahrens 400 eine gemeinsame Kanalschätzung und eine nachfolgende Löschung des zellenbezogenen Bezugssignals der kollidierenden Angreiferzelle aus dem zellenbezogenen Bezugssignal der Opferzelle ausgeführt werden. Bei einer alternativen beispielhaften Umsetzung kann vor der Anwendung des Verfahrens 400 ein nicht kollidierendes CRS der stärksten Angreiferzelle gelöscht werden, so dass die Komplexität und die Leistungsfähigkeit des Verfahrens 400 ausgewogen werden können.
Bei einer beispielhaften Umsetzung kann das Verfahren 400 in der LTE außerhalb des eICIC-Kontexts für eine verbesserte Kovarianzschätzung für Rauschsignale im Fall anderer zellenstörender CRSs angewandt werden, die z. B. in einem RBSF auftreten können, der nicht von der Angreiferzelle geplant wurde.
5 ist ein Blockschaltbild eines Empfängerschaltkreises 500, der konfiguriert ist, einen in Bezug auf 2 beschriebenen Funkrahmen 200 zu empfangen. Der Empfängerschaltkreis 500 kann in einer in Bezug auf 1 beschriebenen Mobilfunkeinheit 107 umgesetzt werden und er kann das in Bezug auf 4 beschriebene Verfahren 400 umsetzen.
Zu dem Empfängerschaltkreis 500 können ein FFT-Verarbeitungsschaltkreis 501, ein Formfilter 503, ein MIMO-Detektor 505 und ein Schaltkreis für eine Kovarianzschätzung von Rausch- und Störsignalen 507 gehören.
Der FFT-Verarbeitungsschaltkreis 501 kann konfiguriert sein, eine Fast-Fourier-Transformation eines Empfangssignals 502 durchzuführen, wobei ein frequenztransformiertes Empfangssignal 504 bereitgestellt wird, das spektral durch den Formfilter 503 geglättet wird und das an den MIMO-Detektor 505 weitergeleitet wird, wo Mehrfachpfade zum Schätzen des Kanals erkannt werden können. Der Formfilter 503 kann von einer Kovarianzmatrix für Rausch- und Störsignale 510 eingestellt werden, die von dem Schaltkreis für eine Kovarianzschätzung von Rausch- und Störsignalen 507 geschätzt wurde. Der Schaltkreis für eine Kovarianzschätzung von Rausch- und Störsignalen 507 kann die Kovarianzmatrix für Rausch- und Störsignale 510 auf der Grundlage des frequenztransformierten Empfangssignals 504 gemäß dem in Bezug auf 4 beschriebenen Verfahren 400 schätzen. Der Empfängerschaltkreis 500 kann in einer oben in Bezug auf 1 beschriebenen Mobilfunkeinheit 107 umgesetzt werden.
Der Schaltkreis für eine Kovarianzschätzung von Rausch- und Störsignalen 507 kann die Kovarianzmatrix für Rausch- und Störsignale 510 schätzen, indem der oben in Bezug auf 4 beschriebene Schritt 403 des Bestimmens des ersten Kovarianzmaßes ausgeführt wird und indem der oben in Bezug auf 4 beschriebene Schritt 405 des Bestimmens des zweiten Kovarianzmaßes ausgeführt wird.
Der Schaltkreis für eine Kovarianzschätzung von Rausch- und Störsignalen 507 kann außerdem die Kovarianzmatrix für Rausch- und Störsignale 510 schätzen, indem der Schritt 407 des Bestimmens des Kovarianzmaßes für Rausch- und Störsignale auf der Grundlage des ersten Kovarianzmaßes und auf der Grundlage des zweiten Kovarianzmaßes ausgeführt wird.
Der Empfängerschaltkreis 500 kann außerdem eine veränderte Kovarianzschätzung von Rausch- und Störsignalen für alle Ressourcenelemente einschließlich der störzellenbezogenen Bezugssignalelemente ausführen. Diese Kovarianzschätzung kann entweder verwendet werden, um einen in 5 gezeigten Formfilter für die empfangenen Daten zu berechnen, der zum Beispiel im Fall von nicht linearen Detektoren wie zum Beispiel einem sphärischen Decodierer verwendet werden kann, oder der direkt für einen linearen Detektor wie zum Beispiel für eine Störungsunterdrückung durch Signalkombination (IRC) oder für eine MMSE verwendet werden kann (die nicht in 5 gezeigt werden).
6 ist ein Leistungsfähigkeitsdiagramm 600, das eine beispielhafte Leistungsfähigkeit des in der 5 gezeigten Empfängerschaltkreises 500 darstellt.
Die Leistungsfähigkeit des Empfängerschaltkreises 500 wird für ein 2 × 2-System dargestellt, d. h. für zwei Eingänge und zwei Ausgänge, wobei ein LTE-PDSCH-Kanal mit einer Bandbreite von 10 MHz, einem Verhältnis von Stör- zu Rauschsignal von 16 dB und einem EVA-5-Hz-Kanal (EVA: erweiterter Vehicular-A-Kanal gemäß den 3GPP-Definitionen) umgesetzt wird.

Der Empfängerschaltkreis 500 kann z. B. umgesetzt werden, indem die folgenden in Tabelle 1 gezeigten Parameter verwendet werden:

Parameter	Wert
Bandbreite	10 MHz
Systemkonfiguration (TX × RX)	2 × 2
Kanalmodell	EVA 5 Hz
Verhältnis von Stör- zu Rauschsignal (Interference to Noise Ratio, INR)	16 dB
Übertragungsmodus	TM2 und TM3
MCS	MCS 0 & 9 (QPSK)/MCS 13 & 16 (16 QAM)/MCS 22 & 27 (64 QAM)
Kanalschätzung	MMSE-Blockverschiebung

Tabelle 1: Für den Empfängerschaltkreis verwendete Parameter

Die erste (ganz oben liegende) Kurve 601 zeigt den erreichbaren Datendurchsatz ohne Störung. Die zweite (ganz unten liegende) Kurve 602 zeigt den Datendurchsatz mit Störung und keiner ABS-Teilrahmen-Planung. Die dritte Kurve 603 zeigt die Leistungsfähigkeit mit Störung und einer ABS-Planung. Die vierte Kurve 604 zeigt die Leistungsfähigkeit mit Störung, ABS-Planung und einer Eingangsskalierung. Die fünfte Kurve 605 zeigt die Leistungsfähigkeit des Empfängerschaltkreises 500, der das oben in Bezug auf 4 beschriebene Verfahren in einem Szenario mit Störung und einer ABS-Teilrahmenplanung umsetzt. Die Leistungsfähigkeit kann sehr nahe an den durch die erste Kurve 601 beschriebenen Fall ohne Störung heranreichen.
7 ist ein schematischer Ablaufplan, der ein Verfahren 700 für das Empfangen eines Funksignals darstellt, zu dem mehrere Ressourcenblöcke gehören.
Zu dem Verfahren 700 gehört in 701 ein Empfangen eines Funksignals, wobei das Funksignal eine Vielzahl von Ressourcenblöcken enthält. Zu dem Verfahren 700 gehört außerdem in 703 ein Bestimmen einer ersten Kovarianzmatrix auf der Grundlage von Elementen eines Ressourcenblocks, wobei die Elemente nicht mit einem zellenbezogenen Bezugssignal einer Störzelle übereinstimmen. Zu dem Verfahren 700 gehört außerdem in 705 ein Bestimmen einer zweiten Kovarianzmatrix auf der Grundlage von Elementen des Ressourcenblocks, wobei die Elemente mit dem zellenbezogenen Bezugssignal einer Störzelle übereinstimmen. Zu dem Verfahren 700 gehört außerdem in 707 ein Bestimmen einer Kovarianzmatrix für Rausch- und Störsignale auf der Grundlage der ersten Kovarianzmatrix und auf der Grundlage de zweiten Kovarianzmatrix.
Bei einer beispielhaften Umsetzung kann zu dem Verfahren 700 außerdem ein Bestimmen einer weiteren Kovarianzmatrix auf der Grundlage von Elementen des Ressourcenblocks gehören, wobei die Elemente mit dem zellenbezogenen Bezugssignal einer weiteren Störzelle übereinstimmen. Zu dem Verfahren 700 kann außerdem ein Bestimmen einer Kovarianzmatrix für Rausch- und Störsignale auf der Grundlage der ersten Kovarianzmatrix, der zweiten Kovarianzmatrix und der weiteren Kovarianzmatrix gehören.
Während das Verfahren 400 auf alle Arten von Signalen angewandt werden kann, die über einen Kommunikationskanal, z. B. verkabelte und drahtlose Signale, empfangen werden, kann das Verfahren 700 auf Funksignale angewandt werden, z. B. auf Signale, die über einen Funkkommunikationskanal empfangen werden.
Überdies kann ein spezifisches Merkmal oder ein spezifischer Aspekt der Erfindung, das oder der in Bezug auf nur eine von zahlreichen Umsetzungen beschrieben werden konnte, mit einem oder mehreren Merkmalen oder Aspekten der anderen Umsetzungen kombiniert werden, wie es für beliebige gegebene oder spezielle Anwendungen erwünscht oder vorteilhaft sein kann. Des Weiteren sind die Begriffe „gehören”, „aufweisen”, „haben”, „mit” oder andere Varianten davon, soweit sie entweder in der Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet werden, in ähnlicher Weise wie der Begriff „umfassen” als einschließend zu verstehen. Des Weiteren ist es selbstverständlich, dass Aspekte der Erfindung in diskreten Schaltkreisen, teilweise integrierten Schaltkreisen, vollständig integrierten Schaltkreisen oder einem Programmmittel umgesetzt werden können. Außerdem haben die Begriffe „beispielhaft”, „zum Beispiel” und „z. B.” lediglich die Bedeutung eines Beispiels und bedeuten nicht das Beste oder das Optimum.
Obwohl hier spezifische Aspekte dargestellt und beschrieben wurden, versteht der Fachmann, dass eine Vielfalt an alternativen und/oder äquivalenten Umsetzungen die gezeigten und beschriebenen spezifischen Aspekte ersetzen können, ohne vom Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung ist so zu verstehen, dass sie alle Anpassungen und Variationen der hier erörterten spezifischen Aspekte abdeckt.

Claims

Verfahren, umfassend: Empfangen eines Signals, das ein zweidimensionales Signalmuster in einer Zeit-Frequenz-Darstellung umfasst, wobei das zweidimensionale Signalmuster erste Bezugsressourcenelemente an vorbestimmten Positionen in dem zweidimensionalen Signalmuster umfasst; Bestimmen eines ersten Kovarianzmaßes basierend auf den ersten Bezugsressourcenelementen des Signalmusters; Bestimmen eines zweiten Kovarianzmaßes basierend auf Ressourcenelementen des Signalmusters, die verschieden sind von den ersten Bezugsressourcenelementen; und Bestimmen eines Kovarianzmaßes für Rausch- und Störsignale des empfangenen Signals basierend auf dem ersten Kovarianzmaß und basierend auf dem zweiten Kovarianzmaß.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das empfangene Signal eine Überlagerung eines von einer Zielzelle empfangenen Signals und eines von einer Störzelle empfangenen Signals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die ersten Bezugsressourcenelemente des Signalmusters die Zielzelle identifizieren.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das von der Störzelle empfangene Signal fast leere Teilrahmen umfasst, welche zweite Bezugsressourcenelemente des Signalmusters übertragen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: Einstellen eines Formfilters oder eines linearen Detektors basierend auf dem bestimmten Kovarianzmaß für Rausch- und Störsignale.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen des ersten Kovarianzmaßes umfasst: Bestimmen eines ersten Signalkovarianzmaßes basierend auf den ersten Bezugsressourcenelementen des Signalmusters; Bestimmen eines zweiten Signalkovarianzmaßes basierend auf Ressourcenelementen des Signalmusters, die verschieden sind von den ersten Bezugsressourcenelementen; und Bestimmen eines Unterschieds zwischen dem ersten Signalkovarianzmaß und dem zweiten Signalkovarianzmaß als das erste Kovarianzmaß.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Bestimmen des ersten Signalkovarianzmaßes umfasst: Bestimmen von Kanalkoeffizienten basierend auf den ersten Bezugsressourcenelemente des Signalmusters.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Bestimmen des zweiten Signalkovarianzmaßes auf zweiten Bezugsressourcenelementen an vorbestimmten Positionen in dem zweidimensionalen Signalmuster basiert, wobei die zweiten Bezugsressourcenelemente eine spezifische Störzelle identifizieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Bestimmen des ersten Signalkovarianzmaßes auf Datenressourcenelementen des zweidimensionalen Signalmusters basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Bestimmen des ersten Signalkovarianzmaßes auf Steuerressourcenelementen des zweidimensionalen Signalmusters basiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweidimensionale Signalmuster weitere Bezugsressourcenelemente an vorbestimmten Positionen in dem zweidimensionalen Signalmuster umfasst, die eine weitere spezifische Störzelle identifizieren, die das empfangene Signal stört, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen des zweiten Kovarianzmaßes basierend auf den weiteren Bezugsressourcenelementen des Signalmusters.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die ersten Bezugsressourcenelemente und die weiteren Bezugsressourcenelemente sich an verschiedenen Positionen in dem zweidimensionalen Signalmuster befinden.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die ersten Bezugsressourcenelemente und die zweiten Bezugsressourcenelemente sich an verschiedenen Positionen in dem zweidimensionalen Signalmuster befinden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweidimensionale Signalmuster einen Ressourcenblock eines orthogonalen Multiplexsystems mit verschiedenen Frequenzen umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das empfangene Signal ein Funksignal umfasst, das eine Vielzahl von Funkrahmen umfasst, wobei jeder Funkrahmen eine Vielzahl von Teilrahmen umfasst und jeder Teilrahmen eine Vielzahl von Unterträgern umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das zweidimensionale Signalmuster einen Ressourcenblock umfasst, der durch einen Teilrahmen und einen Anteil der Vielzahl von Unterträgern bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eines aus dem ersten Kovarianzmaß, dem zweiten Kovarianzmaß und dem Kovarianzmaß für Rausch- und Störsignale eine Kovarianzmatrix umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 17, wobei die Zielzelle und die Störzelle gemäß einer Long-Term-Evolution-Standardisierung dimensioniert sind, die eine verbesserte Störungskoordination zwischen verschiedenen Zellen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 18, wobei die Zielzelle eine Pikozelle ist und die Störzelle eine Makrozelle eines Long-Term-Evolution-Netzes ist.
Empfängerschaltkreis, der für ein Empfangen eines Signals ausgelegt ist, das ein zweidimensionales Signalmuster in einer Zeit-Frequenz-Darstellung umfasst, wobei das zweidimensionale Signalmuster erste Bezugsressourcenelemente an vorbestimmten Positionen in dem zweidimensionalen Signalmuster umfasst, wobei der Empfängerschaltkreis umfasst: eine erste Einheit, die dazu ausgelegt ist, ein erstes Kovarianzmaß basierend auf den ersten Bezugsressourcenelementen des Signalmusters zu bestimmen; eine zweite Einheit, die dazu ausgelegt ist, ein zweites Kovarianzmaß basierend auf Ressourcenelementen des Signalmusters zu bestimmen, die verschieden sind von den ersten Bezugsressourcenelementen; und eine dritte Einheit, die dazu ausgelegt ist, ein Kovarianzmaß für Rausch- und Störsignale des empfangenen Signals basierend auf dem ersten Kovarianzmaß und basierend auf dem zweiten Kovarianzmaß zu bestimmen.
Empfängerschaltkreis nach Anspruch 20, ferner umfassend: eine erste Signalkovarianzmaßeinheit, die dazu ausgelegt ist, ein erstes Signalkovarianzmaß basierend auf den ersten Bezugsressourcenelementen des Signalmusters zu bestimmen; eine zweite Signalkovarianzmaßeinheit, die dazu ausgelegt ist, ein zweites Signalkovarianzmaß basierend auf Ressourcenelementen des Signalmusters zu bestimmen, die verschieden sind von den ersten Bezugsressourcenelementen; und eine Differenzeinheit, die dazu ausgelegt ist, einen Unterschied zwischen dem ersten Signalkovarianzmaß und dem zweiten Signalkovarianzmaß als das erste Kovarianzmaß zu bestimmen.
Empfängerschaltkreis nach Anspruch 20 oder 21, ferner umfassend: einen Formfilter, wobei der Empfängerschaltkreis dazu ausgelegt ist, den Formfilter basierend auf dem Kovarianzmaß für Rausch- und Störsignale einzustellen; oder einen linearen Detektor, wobei der Empfängerschaltkreis dazu ausgelegt ist, den linearen Detektor basierend auf dem Kovarianzmaß für Rausch- und Störsignale einzustellen.
Verfahren, umfassend: Empfangen eines Funksignals, wobei das Funksignal eine Vielzahl von Ressourcenblöcken umfasst; Bestimmen einer ersten Kovarianzmatrix basierend auf Elementen eines Ressourcenblocks, wobei die Elemente nicht mit einem zellenbezogenen Bezugssignal einer Störzelle übereinstimmen; Bestimmen einer zweiten Kovarianzmatrix basierend auf Elementen des Ressourcenblocks, wobei die Elemente mit dem zellenbezogenen Bezugssignal der Störzelle übereinstimmen; und Bestimmen einer Kovarianzmatrix für Rausch- und Störsignale basierend auf der ersten Kovarianzmatrix und basierend auf der zweiten Kovarianzmatrix.
Verfahren nach Anspruch 23, ferner umfassend: Bestimmen einer weiteren Kovarianzmatrix, wobei die weitere Kovarianzmatrix basierend auf Elementen des Ressourcenblocks bestimmt wird, wobei die Elemente mit einem zellenbezogenen Bezugssignal einer weiteren Störzelle übereinstimmen; und Bestimmen einer Kovarianzmatrix für Rausch- und Störsignale basierend auf der ersten Kovarianzmatrix, der zweiten Kovarianzmatrix und der weiteren Kovarianzmatrix.
Vorrichtung, die dazu ausgelegt ist, ein Funksignal zu empfangen, das eine Vielzahl von Ressourcenblöcken umfasst, wobei die Vorrichtung umfasst: eine erste Kovarianzbestimmungseinheit, die dazu ausgelegt ist, eine erste Kovarianzmatrix basierend auf Elementen eines Ressourcenblocks zu bestimmen, wobei die Elemente nicht mit einem zellenbezogenen Bezugssignal einer Störzelle übereinstimmen; eine zweite Kovarianzbestimmungseinheit, die dazu ausgelegt ist, eine zweite Kovarianzmatrix basierend auf Elementen des Ressourcenblocks zu bestimmen, wobei die Elemente mit dem zellenbezogenen Bezugssignal der Störzelle übereinstimmen; und eine dritte Kovarianzbestimmungseinheit, die dazu ausgelegt ist, eine Kovarianzmatrix für Rausch- und Störsignale basierend auf der ersten Kovarianzmatrix und basierend auf der zweiten Kovarianzmatrix zu bestimmen.