JP2008503112A

JP2008503112A - Ｓｉｒ推定を改善するための信号対干渉比（ｓｉｒ）推定値の組合せ

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Publication number: JP2008503112A
Application number: JP2007506872A
Authority: JP
Inventors: ジュゼッペ、モンタルバーノ
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2008-01-31
Also published as: EP1735938B1; DE602005009342D1; WO2005099163A1; KR20060135027A; EP1735938A1; US7860198B2; US20070258547A1; ATE406725T1; CN1943158A

Abstract

全体的ＳＩＲ推定値が、互いに異なるＳＩＲ推定値の加重平均に基づき、その場合、重みは、全体的ＳＩＲ推定値の平均２乗誤差（ＭＳＥ）を最小化するように選択される。あるいは、全体的ＳＩＲ推定値は、各ＳＩＲ推定値の予想される信頼性に基づいた、互いに異なるＳＩＲ推定値のうちからの選択に基づく。各ＳＩＲ推定値の予想される信頼性は、送信信号の現フォーマットおよび／または先行の推定ＳＩＲレベルに基づいてよい。

Description

本発明は、通信システムの分野に関し、より詳細には、様々な異なるＳＩＲ尺度から信号対干渉比（ＳＩＲ）尺度を決定する通信装置に関する。

無線通信システムは、しばしば、送信機間で最小限の送信電力を使用して効率的な通信を提供するように構成される。送信電力の低減により、電力消費量が低減され、それによって電池寿命が延びる。また、送信電力の低減により、送信機間の干渉レベルも低減される。無線通信システム中の各送信機は、受信機で信頼性の高い通信を行う最小限の電力レベルで送信するように構成されるのが最適である。この最小送信電力レベルは、送信機と受信機の間の経路における損失、ならびに受信信号に加えられる他の供給源からの干渉の量の関数である。

通信システムにおける送信電力を最適化するための一般的技法が帰還ループであり、その場合、受信機は、各送信を信頼性よく受信するために、送信機に自分の能力を通知し、送信機は、それに応じて自分の送信電力を調整する。受信信号が送信信号を信頼性よく復号化するのに十分なレベルではないと受信機が報告した場合、送信機は、自分の送信電力を増大させ、信頼性よく復号化するのに十分なレベルを超えていると受信機が報告した場合、送信機は、自分の送信電力を低減させ、ついには受信機が不十分なレベルであると報告し、その時点で、送信電力が増大される。最終的には、送信機電力は、十分な電力と不十分な電力の間の遷移点に調整され、それによって、信頼性よく通信するのに必要とされる最小送信電力がもたらされる。

受信機送信機の電力制御帰還技法が適切に働くには、受信システムが、受信信号強度の十分さを正確に評価する必要がある。送信信号を有効に復号化する受信機の能力の一般的尺度は、受信された送信信号強度（Ｓ）と受信された合計干渉／ノイズ強度（Ｉ）の比であり、この比は一般に、信号対干渉比（ＳＩＲ）と呼ばれる。一般に、ＳＩＲは、たとえば、送信機が既知の信号（たとえばパイロット・シンボル）を送信しているか、それとも未知の信号（たとえばデータ・シンボル）を送信しているかに応じた、かつ／または送信信号を干渉と区別するのに使用される技法に応じた、様々な技法によって推定され得る。

本発明の目的は、受信信号の信号対干渉比（ＳＩＲ）を正確に推定するための方法およびシステムを提供することである。本発明のもう１つの目的は、複数のＳＩＲ推定値に基づいてＳＩＲを推定するための方法およびシステムを提供することである。

これらおよびその他の目的は、様々な技法を使用して実現される。本発明の第１の実施形態では、全体的ＳＩＲ推定値が、互いに異なるＳＩＲ推定値の加重平均に基づいており、その場合、その重みは、全体的ＳＩＲ推定値の平均２乗誤差（ＭＳＥ）を最小化するように選択される。本発明の別の実施形態では、全体的ＳＩＲ推定値は、各ＳＩＲ推定値の予想される信頼性に基づいて、互いに異なるＳＩＲ推定値のうちからの選択に基づいている。例示的な実施形態では、各ＳＩＲ推定値の予想される信頼性は、送信信号の現フォーマットに基づいている。

説明のための図面が含まれているが、本発明の範囲を制限するものではない。

図面を通して、同じ参照番号は、同じ要素、あるいはほぼ同じ機能を果たす要素を指している。

理解しやすいように、本発明は、以後、ＵＭＴＳ互換送受信機１００のパラダイムを使用して提示される。当技術分野で知られているように、ＵＭＴＳ標準は、無線通信用の一般的に使用される標準であり、その詳細は、たとえば、フランス、Valbonneの3^rd Generation Partnership Project(3GPP)Organization Partnersによって発行された「3GPP Technical Specifications,Release 99」で提供されている。しかし、本明細書に提示された原理は、特定のプロトコルとは実質的に無関係であることを、当業者なら理解するであろう。

図１は、本発明による例示的な送受信機１００を示している。送受信機１００は、一般に「内側受信機（inner receiver）」または「等化器」と呼ばれる受信機１１０を含んでおり、この受信機は、遠隔の装置（図示されていない）からの変調信号を受信し、一般に「外側受信機（outer receiver）」と呼ばれる復号器１２０に復調信号を提供するように構成される。受信機１１０は、チャネル等化を行い、望ましくない伝播チャネル効果を補償し、かつ干渉効果を軽減するように構成され、その結果、復号器１２０の性能が最適化され得る。前述の信号対干渉比ＳＩＲは、チャネル等化の有効性の尺度であり、所望の信号の信号強度と受信機１１０の出力での干渉の信号強度の比に相当する。

ＳＩＲ推定器１３０は、受信機１１０の出力からＳＩＲの推定値を決定するように構成される。ＳＩＲの主な用途は、遠隔の装置から受信機１１０への電力を制御することである。したがって、ＳＩＲ推定器１３０の出力が、推定ＳＩＲを目標ＳＩＲ１４５と比較する電力帰還コントローラ１４０に提供される。目標ＳＩＲは一般に、復号器１２０の出力で所与のビット誤り率（ＢＥＲ）を実現するのに必要とされる最小ＳＩＲとして定義される。この比較に基づいて、電力帰還コントローラ１４０は、必要なら、この送受信機１００への後続の伝送のために遠隔の装置の電力出力を増加させまたは減少させるように、符号化器１８０および送信機１９０を介して、遠隔の装置にメッセージを伝達して、目標ＳＩＲ１４５を実現する。任意選択で、遠隔の装置は、遠隔の装置で決定されたＳＩＲに基づいて、送信機１９０の電力出力を同様に制御するように、同様のメッセージを送受信機１００に伝達して、遠隔の装置で目標ＳＩＲを実現してもよい。

図２は、基地局からユーザの設備（3GPP Technical Specificationsでのそれぞれ「ノードＢ」および「ＵＥ」）に送信される、例示的なＵＭＴＳ互換伝送ストリームを示している。典型的な実施形態におけるユーザの設備ＵＥは、ユーザの携帯電話に相当する。図２は、１５個のスロット２５０からなるフレーム構造を示しており、各スロットは、データ・ビット（データ１およびデータ２）２１０ならびに制御ビット（ＴＰＣ、ＴＦＣＩ、およびパイロット２２０）を含む。３ＧＰＰ仕様では、数十の異なるフォーマットを提供しており、各フォーマットは、フレームのスロット内の、データ１、データ２、ＴＰＣ、ＴＦＣＩ、およびパイロットの各フィールドにそれぞれ割り当てられるビット数を指定している。また、３ＧＰＰ仕様では、各スロット内のパイロット・ビットのビット・パターンも定義している。したがって、各スロットは、受信機には未知の、あらかじめ定められた数のデータ・ビット（Ｎ_Ｄ１＋Ｎ_Ｄ２）と、３ＧＰＰ仕様で定義され、受信機に既知の、あらかじめ定められた数のパイロット・ビット（Ｎ_{Ｐｉｌｏｔ}）とを含んでいる。図１には、受信機で既知のパイロット・シンボルが、データ・セットＰＳｙｍ１３５として図示されている。

以下でさらに詳述されるように、ＳＩＲ推定器１３０は好ましくは、伝送ストリームの受信に基づいて、ＳＩＲの少なくとも３つの推定値、すなわち
既知の送信信号と受信された送信信号の差の特性に基づくコヒーレント推定値と、
未知の送信信号および受信された送信信号の特性に基づく非コヒーレント推定値と、
未知であるが復号化された（判定された）送信信号と受信された送信信号の差の特性に基づく判定帰還推定値と
を決定するように構成される。

コヒーレント推定値：当技術分野でよく知られているように、パイロット信号など元の送信信号が受信機で既知の場合、受信された干渉は、受信された送信信号から、より容易に／信頼性よく区別され得る。事実上、受信された送信信号と既知の送信信号の差の差異が、干渉に相当する。

非コヒーレント推定値：受信信号と関連した差異の少なくとも一部分が、送信されたデータの遷移に相当する差異を含んでいるので、受信機でデータが受信されているときなど、送信信号が未知の場合、受信された送信信号と干渉を区別することは、より困難でかつ／または信頼性がより低くなる。

判定帰還推定値：送信されたデータの遷移に相当する差異の影響を低減させるために、図１の復号器１２０からの受信データの復号化された値は、受信機１１０に戻されてよく、受信信号の記憶された／遅延された値と比較するために「仮想既知の」送信信号値として使用されて、この仮想既知の値を生成した受信信号に存在する干渉を決定する。すなわち、受信された送信信号と続いて決定される仮想既知の送信信号の差の差異が、受信信号の差異の計算から除外されて、干渉に相当する差異が決まる。

既知の情報の程度に応じて、かつ干渉を所望の信号から区別するのに使用される技法ならびにその他の係数に応じて、ＳＩＲを推定するための他の方式が使用されてもよいことを、当業者なら理解するであろう。理解しやすいように、本発明は、干渉を区別し、それによってそれぞれに対する信号対干渉比ＳＩＲを推定するための、上記３つの技法のコンテキストで提示される。

図３は、本発明によるＳＩＲ推定器の例示的な流れ図を示している。３１０で、利用可能な入力に基づいて、ＳＩＲ推定器のタイプが決定される。既知のパイロット信号が処理されている場合、３２０で、コヒーレントＳＩＲが決定される。データ信号が処理されている場合、３３０、３４０で、それぞれ非コヒーレントＳＩＲまたは判定帰還ＳＩＲ、あるいはその両方が決定される。

一般的なケースの場合、図１の受信機１１０の出力での受信信号は、

として定義され、ただし、ｓ［ｎ］は、遠隔の装置からの情報信号を表し、α［ｎ］は、遠隔の装置から送受信機１００に情報信号が伝達された後の情報信号の振幅を表し、ｖ［ｎ］は、干渉に相当する受信信号の部分を表す。一般に、平均信号対干渉比、ＳＩＲは、

として定義されてよく、ただし、Ｅ｛．｝は、期待値演算子を表す。

ノイズ＋干渉が加法的白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）としてモデル化されると仮定すると、時間ｋでのＳＩＲの推定値は、

として定義されてよく、ただし、

は、情報信号の振幅の推定値を表し、その平方は、信号パワーの推定値を表し、

は、ノイズ＋干渉のパワーの推定値を表す。

ゼロ平均白色ガウス正規分布干渉＋ノイズの仮定の下では、推定値

は、たとえば、最尤推定量またはサンプル差異推定量、すなわち

によってそれぞれ表されてよく、ただし、Ｎは、

を決定するのに使用される受信シンボル数であり、その代わりに、たとえば、以下で詳述されるサンプル平均推定量によって表されてよい。

処理される情報が既知の情報信号ｓを含む場合、情報信号の平均振幅の推定値は、

として表されてよく、ただし、上付き文字「＊」は、複素共役を表し、下付き文字「ｃｏｈ」は、コヒーレント推定値ＳＩＲ_ｃｏｈを提供する既知の送信信号を表す。ゼロ平均白色ガウス正規分布干渉＋ノイズの仮定の下では、上記の推定量は、最尤推定量であることがわかる。

処理される情報が未知の情報シンボルを含む場合、情報信号の平均振幅の推定値は、ＱＰＳＫシンボル配置の特定のケースでは、

として定義されてよい。ただし、下付き文字「ｉｎｃｏｈ」は、非コヒーレント推定値ＳＩＲ_{ｉｎｃｏｈ}の推定値を提供する未知の送信信号を表す。たとえば８−ＰＳＫなど、任意の一定の係数シンボル配置のための同様の手法では、

となる。

処理される情報が「判定された」、または「予測された」、または「復号化された」、または「仮想既知の」情報信号

を含む場合、情報信号の平均振幅の推定値は、

として定義されてよい。ただし、下付き文字「ｄｆ」は、「判定帰還」を表し、判定帰還推定値ＳＩＲ_ｄｆを提供する未知の送信されたシンボルに対応する、復号化された／予測された／判定された／仮想既知のシンボルを表す。本発明の一実施形態では、当業者によく知られているように、判定帰還機構は、「判定された」シンボル

を構築すること、およびデータ復号化の前に硬判定推定値を形成することからなってよい。この手法は、判定されたシンボル

の信頼性の低下という犠牲を払うが、受信データ・シンボルを復号化するのに伴う、処理遅延および計算の複雑さを回避する利点がある。

推定値をそれぞれ計算するのに利用可能なサンプル数が制限されるので、各推定ＳＩＲは、不正確な結果およびバイアスを示す可能性がある。各推定値の精度を向上させるために、平滑化、信号振幅および干渉＋ノイズのパワーの両方に対する最適な一般的ウィーナー・フィルタリング（フォワード、バックワード、およびフォワードバックワード線形予測）、バイアス補償などの技法が、使用されてよい。使用される特定の平滑化、予測フィルタリング、およびバイアス補正技法に関わらず、一般的な方式が、一連のパラメータ推定値に基づいて現パラメータを推定する方法として記述されてよい。

一般に、使用されるフィルタリングおよびバイアス補正技法に関わらず、タイムスロットｋでのＳＩＲ推定値は、

の形をとり、ただし、^〜記号は、適切に選択されたフィルタリング技法によって１つまたは複数の他の推定値から得られる推定値を表す。式（９）は、暗黙的に推定バイアスの補償も考慮し、前述のコヒーレント、非コヒーレント、および判定帰還ＳＩＲ推定器にそれぞれに当てはまる。

すなわち、ブロック３２０の出力で、

であり、ブロック３３０の出力で、

であり、ブロック３４０の出力で、

である。

各項を平滑化／フィルタリングし、バイアス補正するのに使用される技法は、同じである必要はないことに留意されたい。たとえば、信号＋干渉項

の推定値はゆっくり変わり得、したがって長期平滑化に適しているが、情報信号の振幅はより迅速に変わり得、複雑さの制限の故に適したフィルタリングが実現可能でない場合、推定振幅

は、最新のサンプル推定値

にのみ基づき得る。

複合ＭＳＥ測定に基づくＳＩＲ推定
図３のブロック３９０では、複合ＳＩＲが、たとえば、次の定義

を使用して決定され、ただし、ａ_１、ａ_２、およびａ_３は、ＳＩＲを推定するのに使用される各技法に関連した重みと定義される。これらの重みは、

の精度が最適化されるように定義されるべきである。したがって、一般に、

のうちのある推定値の精度が高いほど、それに対応する重みがより大きくなる。推定値の精度は、推定値を決定するために使用されるサンプル数、ならびに推定される実際のＳＩＲおよび推定技法に依存する。たとえば、コヒーレント推定値は一般に、同じサンプル数では、非コヒーレントおよび判定帰還推定値より信頼性が高い。しかし、実際のシステムでは、実際の送信された情報を運搬する未知のデータ・シンボル数に比べて、推測的に既知のシンボル数は一般にかなり限られている（たとえば、ＵＭＴＳ標準内のスロット期間の平均では約２０％）ので、推測的に未知のシンボルに基づく他のＳＩＲ推定器が、コヒーレントＳＩＲ推定器より正確なＳＩＲ推定値を生み出す状況が存在する。

本発明の一態様によれば、最適化されるべき精度測定基準として、平均２乗誤差が使用される。したがって、係数ａ_１、ａ_２、およびａ_３は、ＳＩＲ推定値の平均２乗誤差（ＭＳＥ）を最小化するように、すなわち

を最小化するように選択される。この目的のために、各関与するＳＩＲ推定値のＭＳＥが必要とされる。図３のブロック３５０で、この技法を使用した選択が示されている。各ブロック３６０、３７０、３８０で、対応するＳＩＲ推定値

、および

の平均２乗誤差が決定され、以後、それぞれＭＳＥ_１、ＭＳＥ_２、およびＭＳＥ_３と表される。

のＭＳＥ

を最小化する最適な重み係数ａ_１、ａ_２、およびａ_３は、

によって得られることが示されてよい。

しかし、最適な重み係数ａ_１、ａ_２、およびａ_３を計算するのに必要なＭＳＥ_１、ＭＳＥ_２、およびＭＳＥ_３は、推定されるべき実際のＳＩＲに依存し、その結果、量ＭＳＥ_１、ＭＳＥ_２、およびＭＳＥ_３も、推定されるべきである。本発明の別の態様によれば、各ＳＩＲ推定器のＭＳＥは、対応するＳＩＲ推定値の差異によって近似される。好ましくは、推定バイアスを無視できるようにするために、適切な平滑化／フィルタリングまたはバイアス補正が行われる。

ＳＩＲ推定値の差異の尺度を提供するために、サンプル差異が使用されてよく、すなわち、３つの推定器のどれに対しても本発明者らは、

を有している。ただし、

はサンプル平均を表し、Ｌはサンプル期間数を表しており、このサンプル差異が、ＭＳＥ推定に関して考慮される。ブロック３６０、３７０、３８０はそれぞれ、複合ＳＩＲの決定のために、式（１６）に従うＭＳＥ推定値をブロック３９０に提供する。

この例示的な実施形態では、ＭＳＥ推定値を受け取ると、ブロック３９０は、先に詳述された最適な係数ａ_１、ａ_２、およびａ_３を決定する。その後、ブロック３９０は、式（１３）を適用して、これらの最適な係数に基づく複合ＳＩＲを形成する。

先に定義された複合ＳＩＲを決定するための３つのＭＳＥおよび３つの係数の決定では、過大な計算リソースを消費することがある。本発明の代替実施形態では、計算の複雑さを低減させるために、式（１３）のＳＩＲ推定値の組合せは、最低のＭＳＥをもつＳＩＲの２つの推定値を選択することによって、２つの項に制限される。このケースでは、ＳＩＲ推定値は、

の形をとり、ただし、ＭＳＥは、たとえば、式（１５）を適用することによって推定される。対応する係数はそれぞれ、

によって得られる。ただし、本発明者らは、一般性を失うことなく、式（１６ａ）、（１６ｂ）、および（１６ｃ）においてそれぞれ、ａ_１＋ａ_２＝１、ａ_１＋ａ_３＝１、ａ_２＋ａ_３＝１の制約を課した。

この例示的な実施形態では、ＭＳＥ推定値を受け取ると、ブロック３９０は、式（１７ａ）〜（１７ｂ）、（１８ａ）〜（１８ｂ）、または（１９ａ）〜（１９ｂ）に従って、２つの選択された推定器に対応する係数を計算し、その他の係数をゼロに設定する。

本発明の別の代替実施形態では、計算の複雑さをさらに減らすために、式（１３）のＳＩＲ推定値が、最低のＭＳＥをもつＳＩＲの推定値を選択することにより、１つの項に制限される。この例示的な実施形態では、ＭＳＥ推定値を受け取ると、ブロック３９０は、対応する係数を１に設定し、その他の係数をゼロに設定することにより、推定器を選択する。

しきい値に基づくＳＩＲ推定
上記のように、同じサンプル数では、コヒーレントＳＩＲ推定器は常に、非コヒーレントＳＩＲ推定器および判定帰還ＳＩＲ推定器よりも正確な推定値に従う。しかし、未知のデータ・シンボル数よりも推測的に既知のシンボル数が著しく少ない場合、特にＳＩＲが高く、非コヒーレントＳＩＲ推定値および判定帰還ＳＩＲ推定値がより高い精度を示したときに、コヒーレントＳＩＲ推定値の精度は、非コヒーレントＳＩＲ推定値および判定帰還ＳＩＲ推定値のＳＩＲ推定値の精度よりも著しく低くなり得る。遺憾ながら、非コヒーレントおよび判定帰還の両推定値の精度は、ＳＩＲが小さくなるにつれて、容認できないほど低くなる。したがって、可能な最も広いＳＩＲ範囲にわたる最大精度を実現するために、最適な方針では、前に詳述されているように、３つの推定器すべてを使用して、組み合わされた推定値を形成することになる。

計算の複雑さを低減させるために、３つのＳＩＲ推定値すべてに関連したＭＳＥの推定を回避し、関与するＳＩＲ推定器の他の特性を活用する代替手法が提示される。

本発明のこの実施形態では、低ＳＩＲで正確な推定値を実現するために、コヒーレント推定器は常に有効化される。

中〜低ＳＩＲでは、判定帰還ＳＩＲ推定器は一般に、同じ数のサンプル／シンボルでは、非コヒーレントＳＩＲ推定器よりも性能が優れている。すなわち、中〜低ＳＩＲでは、仮想既知の（あるいは、判定されたまたは予測された）情報シンボルに基づくＳＩＲ推定値は一般に、非コヒーレントＳＩＲ推定値よりもエラーを起こしにくく、送信シンボル配置の一定の係数構造に依拠する。低い信号対干渉レベルでは判定された情報信号が誤っていることがあるが、判定帰還推定値の全体的精度は一般に、非コヒーレント推定値よりも優れており、後者は、大きな推定バイアス（たとえば、ここに組み込まれる参照のA.SampathおよびD.R.Jeske、「Analysis of signal-to-interference ratio estimation methods for wireless communication systems」Proc.of IEEE ICC 2001、ならびにA.SampathおよびD.R.Jeske、「Signal-to-interference ratio estimation based on decision feedback」proc.of IEEE VTC Spring 2001を参照のこと）によって影響を受ける。

中程度および高ＳＩＲでは、非コヒーレントＳＩＲ推定器は一般に、同じサンプル／シンボル数では、判定帰還ＳＩＲ推定器よりも性能が優れている。ＳＩＲが増加すると、非コヒーレントＳＩＲ推定器バイアスは、判定帰還ＳＩＲ推定における誤った判断の影響よりも迅速に消失する。

それらの問題に基づき、本発明の別の態様によれば、非コヒーレントおよび判定帰還ベースのＳＩＲ推定値のうちの１つだけが組合せのために選択され、それによって計算の複雑さを低減させる。この目的のために、前のＳＩＲ推定値に基づく判定帰還推定器または非コヒーレント推定器を選択することができる。前のＳＩＲ推定値が低い場合、判定帰還推定器が有効化され、前のＳＩＲ推定値が中程度のまたは高い場合、非コヒーレント推定器が有効化される。

したがって、本発明のこの他の態様によれば、式（１３）における合計は、

に低減されてよい。ただし、Ｘは、ＳＩＲのしきい値レベルであり、その値未満では、判定帰還ＳＩＲ推定器が、非コヒーレントＳＩＲ推定器よりも性能が優れている。一般に、Ｘは、非コヒーレントＳＩＲ推定器がＳＩＲ推定値精度の向上に無視できるほどしか寄与しないレベルで選択される。式（２０ａ）〜（２０ｂ）に従って非コヒーレントＳＩＲ推定器または判定帰還ＳＩＲ推定器を選択するために、次にこれらの式において実際のＳＩＲγ（ｋ）を、先に詳述されているように、いくつかのＳＩＲ推定値の１つまたは組合せによって提供される、前の、大まかであるが、ＳＩＲ推定値と交換してよい。本発明のこの態様によれば、計算時間およびリソースを節約するために、先行の推定ＳＩＲに基づいて、（推定）ＳＩＲがしきい値レベルより大きいときは、判定帰還ＳＩＲ推定値ならびに対応するＭＳＥは計算されない。逆に、先行の推定ＳＩＲに基づいて、（推定）ＳＩＲがしきい値レベルより小さいときは、非コヒーレントＳＩＲ推定値ならびに対応するＭＳＥは計算されない。式（２０ａ）および（２０ｂ）を計算するのに必要な係数は、それぞれ式（１７ａ）〜（１７ｂ）、および（１８ａ）〜（１８ｂ）によって得られる。

図４は、上記に詳述される複数のＳＩＲ推定値に基づくＳＩＲ推定器４００の例示的な実施形態を示している。コヒーレント推定器４１０、非コヒーレント推定器４２０、および判定帰還推定器４３０にそれぞれ、受信信号が提供される。コントローラ４５０は、これらの推定器をそれぞれ選択的に制御し、またＭＳＥ推定器４６０も制御する。

本発明の一実施形態では、推定器４１０、４２０、４３０はそれぞれ有効化されて、推定値をコンバイナ４８０に提供する。コンバイナ４８０は、好ましくは上記の式（１３）を使用して、複合／合計ＳＩＲ推定値を決定する。上記のように、重み係数ａ_１、ａ_２、およびａ_３は、各ＳＩＲ推定値の仮想または推定信頼性に基づいて定義されてもよい。しかし、係数ａ_１、ａ_２、およびａ_３は、ＭＳＥ推定器４６０からの各ＳＩＲ推定値に関連したＭＳＥの推定値に基づいて、好ましくは最終的にはａ_１＋ａ_２＋ａ_３＝１の制限を課している式（１４）および（１５ａ）〜（１５ｃ）を使用して、決定されることが好ましい。

本発明の別の実施形態によれば、計算時間およびリソースを節約するために、（たとえば、式（１５）によって）ＭＳＥが推定されるべき３つの推定器のうち、最低のＭＳＥに関連した２つの推定器だけが有効化される。

本発明の別の実施形態では、計算時間およびリソースを節約するために、ＳＩＲの先行の推定値に基づいて、ＳＩＲが所与のしきい値よりも小さいまたは大きい場合にのみ、それぞれ判定帰還推定器４３０または非コヒーレント推定器４２０が単に有効化される。

（推定）ＳＩＲが所与のしきい値よりも大きいとき、コンバイナ４８０は、上記の式（２０ａ）および（１７ａ）〜（１７ｂ）に基づいて、ＭＳＥ推定器４６０からのＭＳＥ推定値を使用して、ＳＩＲを推定するように構成される。この期間中、コントローラ４５０はまた、コヒーレントおよび非コヒーレントＳＩＲ推定値に関連したＭＳＥを単に推定するように、ＭＳＥ推定器４６０も制御する。

（推定）ＳＩＲが所与のしきい値レベルよりも小さいとき、コンバイナ４８０は、上記の式（２０ｂ）および（１８ａ）〜（１８ｂ）に基づいて、ＭＳＥ推定器４６０からのＭＳＥ推定値を使用して、ＳＩＲを推定するように構成される。この期間中、コントローラ４５０ａはまた、コヒーレントおよび判定帰還ＳＩＲ推定値に関連したＭＳＥを単に推定するように、ＭＳＥ推定器４６０も制御する。

図５は、本発明による複数のＳＩＲ推定値に基づくＳＩＲ推定器５００の別の例示的な実施形態を示している。この実施形態では、コントローラ５５０は、入ってくる離散時間信号ｒ［ｎ］の現スロット・フォーマットの知識、ならびにＳＩＲレベルに基づいて、複合ＳＩＲ推定値の決定を制御する。現スロット・フォーマットの推測的な知識は、計算の複雑さを低減するために利用されてよい。

上記のように、スロット・フォーマットは一般に、データ・シンボル数に対するパイロット・シンボル数を定義する。前述のように、推定値の信頼性／精度は一般に、推定値を決定するのに使用されるサンプル数と共に高まる。したがって、それぞれを決定するためのサンプル数が同じであれば、コヒーレント推定値は一般に、非コヒーレント推定値または判定帰還推定値よりも信頼性が高いが、ＳＩＲがあるレベルより大きいならば、非コヒーレント推定値および判定帰還推定値がコヒーレント推定値よりも多くのサンプルに基づく場合、非コヒーレント推定値および判定帰還推定値の信頼性は、コヒーレント推定値よりも高くなり得る。また、前述のように、中程度〜高ＳＩＲでは、非コヒーレント推定器は、判定帰還推定器よりも性能が優れているように示されている。

上記の問題に基づいて、計算の複雑さを低減するために、本発明のこの実施形態では、最も正確なＳＩＲ推定値が選択され、それによって、関連するＭＳＥの計算を回避する。したがって、特定のフォーマットが、パイロット・シンボルよりもかなり多くのデータ・シンボルを含み、かつ、前の、大まかであるが、ＳＩＲ推定値に基づいて、実際のＳＩＲが、あるしきい値よりも大きいまたは小さい可能性が高い場合、コントローラ５５０は、コヒーレント推定器４１０を無効化するように、かつ、データ・シンボルだけに基づいて、ＳＩＲ推定器４２０、４３０のうちの１つの出力を使用するためにセレクタ５９０を制御するように、構成されてよい。ＳＩＲが所与のしきい値よりも大きくかつパイロット・シンボルが比較的少数であるこのケースでは、非コヒーレントＳＩＲ推定器４２０が有効化され、それは、所与のデータ・シンボル数では最も正確であることが証明されている。先に論じたように、非コヒーレント推定器４２０を使用するか、それともコヒーレント推定器４１０を使用するかの選択は、先行の推定ＳＩＲに基づいてよい。同様に、フォーマットがかなりの数の既知のパイロット・シンボルを含む場合、コントローラ５５０は、コヒーレント推定器４１０だけを有効化するように構成され、セレクタ５９０は、推定器４１０の出力を複合／合計ＳＩＲ推定値として選択する。

本発明のＵＭＴＳ構成の実施形態では、図６に示されているような表が、コントローラ５５０によって選択を行うために使用されてよい。ＵＴＭＳスロット・フォーマットでは、各伝送スロット内のデータ・ビット数Ｎ_{ｄａｔａ１}、Ｎ_{ｄａｔａ２}、およびパイロット・ビット数Ｎ_{ｐｉｌｏｔ}を定義している。データ・ビット数とパイロット・ビット数の比が、図６の表の第５列に示されている。データ・ビットとパイロット・ビットの比が非常に大きい場合、図６の表の第６列の「オフ」エントリによって示されているように、図５のコヒーレント推定器４１０は有効化されない。その比が非常に小さい場合、第６列の「オン」エントリによって示されているように、コヒーレント推定器４１０は有効化される。図６の表の第７列に示されているように、コヒーレント推定器４１０が有効化されないとき、非コヒーレント推定器４２０が有効化され、その逆も同様である。

理解しやすいように、図６の表は、コヒーレント推定器と非コヒーレント推定器の選択を示しているが、その選択は、判定帰還推定器が非コヒーレント推定器よりも正確であると予想されるときの条件に関して先に論じられた原理を使用して、判定帰還推定器を含むように拡張されてもよいことを、当業者なら理解するであろう。

同様に、図６の表は、使用されるべき推定器の排他的な選択を示しているが、その表は、多数の推定器が有効化される「不確定な」条件を含むように拡張されてもよい。このケースでは、不確定な条件下で最も正確な推定値を生み出す可能性の高い推定器の選択を改善するために、あるいは上記の式（１３）、（１６ａ〜ｃ）に基づいて複合推定値を提供するのに使用される重み係数を提供するために、図５のＭＳＥ推定器４６０も有効化される。

また、説明のために図６のＵＴＭＳフォーマット表中に具体的な使用可能エントリが提示されており、その他の判断ルールが使用されてもよいことも、当業者なら理解するであろう。さらに、異なるフォーマットまたは伝送モードについて既知のビットと未知のビットの相対数を定義する他のプロトコルに関して、同様の表が作成されてよいことも、当業者なら理解するであろう。同様に、選択基準は、サンプル中の既知のビットと未知のビットの相対数以外のパラメータに基づいてよく、たとえば、データ転送速度または符号化方式と特定のＳＩＲ推定値の信頼性の間の相関が決定される場合、現データ転送速度または符号化方式が、どのＳＩＲ推定値を複合ＳＩＲとして使用するかを選択するために使用されてよい。たとえば、特定の符号化方式が、別のものよりも信頼性の高い、送信データ・シンボルの復号化を提供する場合、決定表は、判定帰還推定器４３０の有効化を制御する「判定帰還」列、すなわち副次的な列を含んでよい。

図６の表中の「Ｙｅｓ／オン」および「Ｎｏ／オフ」有効化エントリは、式（１３）または（１６）において、重み係数ａ_１およびａ_２またはａ_３を「０」または「１」の値に２値設定することに対応することを、当業者なら理解するであろう。代替実施形態では、図６の第７および第８列のエントリは、各異なるフォーマットごとに式（１３）または（１６）中で使用されるべきあらかじめ定められた重み係数でよく、非ゼロエントリが存在するときはいつでも、各ＳＩＲ推定器４１０、４２０、４３０が有効化される。

以上は単に、本発明の原理を示している。したがって、本明細書に明示的に記述されまたは図示されていなくても、本発明の原理を実施し、したがって添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲に含まれる様々な構成を、当業者なら考え出すことができるであろうことが、理解されよう。

これらの特許請求の範囲を解釈するにあたっては、
ａ）「備える」（“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”）という語は、示されている請求項に列挙されているもの以外の要素または動作の存在を除外せず、
ｂ）要素の前の「１つの」（“ａ”ｏｒ“ａｎ”）という語は、複数のそのような要素の存在を除外せず、
ｃ）請求項中のどんな参照符号も、それらの範囲を制限せず、
ｄ）同じアイテムまたはハードウェアまたはソフトウェア実装構造または機能によって、いくつかの「手段」（“ｍｅａｎｓ”）が表されてよく、
ｅ）開示される要素のそれぞれが、ハードウェア部分（たとえば、ディスクリートおよび集積電子回路を含む）、ソフトウェア部分（たとえば、コンピュータプログラミング）、およびそれらの任意の組合せからなってよく、
ｆ）ハードウェア部分が、アナログ部分およびデジタル部分のうちの１つまたは両方からなってよく、
ｇ）特に別段の記載がない限り、開示される装置またはそれらの部分のいずれも、結合され、またはさらなる部分に分離されてよく、
ｈ）特に指示がない限り、特定のシーケンスの動作が必要とされるものではない
ことを理解されたい。

本発明による例示的な受信機送信機の図である。例示的なＵＭＴＳ互換伝送ストリームの図である。本発明によるＳＩＲ推定器の例示的な流れ図である。本発明による複数のＳＩＲ推定値に基づくＳＩＲ推定器の例示的な実施形態の図である。本発明による複数のＳＩＲ推定値に基づくＳＩＲ推定器の別の例示的な実施形態の図である。本発明による受信信号のフォーマットに基づいてＳＩＲ推定器を制御するための例示的な表である。

Claims

情報信号を受信するように構成される受信機と、
複合ＳＩＲ尺度を決定するように構成される推定器と
を備える通信装置であって、
ＳＩＲ尺度が、前記情報信号中のノイズに対する前記情報信号中の信号強度の尺度であり、
前記推定器が、
前記情報信号中の受信された既知のパイロット信号に基づいて、コヒーレントＳＩＲ尺度を決定するように構成されるコヒーレント推定器と、
前記情報信号中の受信された未知のデータ信号に基づいて、非コヒーレントＳＩＲ尺度を決定するように構成される非コヒーレント推定器と、
前記情報信号中の決定されたデータ信号に基づいて、判定帰還ＳＩＲ尺度を決定するように構成される判定帰還推定器と、
前記コヒーレントＳＩＲ尺度、前記非コヒーレントＳＩＲ尺度、および前記判定帰還ＳＩＲ尺度のうちの少なくとも１つに基づいて、前記複合ＳＩＲ尺度を決定するように構成されるコントローラと
を含む、通信装置。
前記複合ＳＩＲ尺度を、前記情報信号を提供した別の通信装置に伝達するように構成される送信機をさらに含む、請求項１に記載の通信装置。
前記コントローラが、前記コヒーレントＳＩＲ尺度、前記非コヒーレントＳＩＲ尺度、および前記判定帰還ＳＩＲ尺度のうちの選ばれた１つまたは複数に基づいて前記複合尺度を決定するように構成される、請求項１に記載の通信装置。
前記コントローラが、先行の複合ＳＩＲ尺度に基づいて、前記コヒーレントＳＩＲ尺度、前記非コヒーレントＳＩＲ尺度、および前記判定帰還ＳＩＲ尺度のうちの前記選ばれた１つまたは複数を選択するように構成される、請求項３に記載の通信装置。
前記コントローラが、前記コヒーレントＳＩＲ尺度、前記非コヒーレントＳＩＲ尺度、および判定帰還ＳＩＲ尺度のうちの少なくとも１つに関連した平均２乗誤差尺度に基づいて、前記複合尺度を決定するようにさらに構成される、請求項４に記載の通信装置。
前記コントローラが、前記情報信号のフォーマットに基づいて、前記コヒーレントＳＩＲ尺度、前記非コヒーレントＳＩＲ尺度、および前記判定帰還ＳＩＲ尺度のうちの前記選ばれた１つまたは複数を選択するように構成される、請求項３に記載の通信装置。
前記コントローラが、前記情報信号中の前記パイロット・ビットの量と前記データ・ビットの量の比に基づいて、前記コヒーレントＳＩＲ尺度、前記非コヒーレントＳＩＲ尺度、および前記判定帰還ＳＩＲ尺度のうちの前記選ばれた１つまたは複数を選択するように構成される、請求項３に記載の通信装置。
前記コントローラが、前記コヒーレントＳＩＲ尺度、前記非コヒーレントＳＩＲ尺度、および前記判定帰還ＳＩＲ尺度のうちの少なくとも１つまたは複数に関連した精度尺度に基づいて、前記コヒーレントＳＩＲ尺度、前記非コヒーレントＳＩＲ尺度、および前記判定帰還ＳＩＲ尺度のうちの前記選ばれた１つまたは複数を選択するようにさらに構成される、請求項７に記載の通信装置。
複合ＳＩＲ尺度を決定する方法であって、
既知のパイロット・シンボルの受信に基づいた、コヒーレントＳＩＲ尺度の決定と、
未知のデータ・シンボルの受信に基づいた、非コヒーレントＳＩＲ尺度の決定と、
決定されたデータ・シンボルの受信に基づいた、判定帰還ＳＩＲ尺度の決定と
を選択的に有効化すること、および
前記コヒーレントＳＩＲ尺度、前記非コヒーレントＳＩＲ尺度、および前記判定帰還ＳＩＲ尺度のうちの少なくとも１つに基づいて、前記複合ＳＩＲ尺度を決定すること
を含む方法。
前記コヒーレントＳＩＲ尺度、前記非コヒーレントＳＩＲ尺度、および前記判定帰還ＳＩＲ尺度のそれぞれの前記決定が、有効化され、
前記複合ＳＩＲ尺度を決定することが、前記コヒーレントＳＩＲ尺度、前記非コヒーレントＳＩＲ尺度、および前記判定帰還ＳＩＲ尺度の加重平均を決定することを含む、請求項９に記載の方法。