专利名称：无线通信中的负载估计的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及用于在蜂窝通信系统中对功率相关量进行估计的方法和设备，具体涉及采用干扰白化的蜂窝通信系统中的上述方法和设备。
背景技术：
宽带码分多址(WCDMA)电信系统具有许多吸引人的属性，这些属性可用于电信服务的未来发展。具体地，WCDMA系统的增强上行链路是WCDMA移动宽带解决方案的一个要素。目前，为了保持WCDMA小区(可能是开设增强 上行链路的小区)的稳定性，需要将负载保持在一定水平以下。由于至少在WCDMA中大多数上行链路用户信道受到功率控制，因此符合对负载的这一要求。所述功率控制的目标在于将每个信号的接收功率电平保持在一定的信号干扰比(SIR)，使得能够满足特定的服务要求。由于无线基站(RBS)尽力将每个信道保持在其特定的优选SIR值，可能发生以下情况附加用户或现有用户的突发数据业务使干扰电平升高，从而使其他用户的SIR暂时下降。作为响应，RBS命令所有其他用户增加功率，这使干扰增长得更大。一般地，在一定的负载水平以下，该过程保持稳定。如果突然出现高容量信道，干扰升高变大，不稳定(所谓功率骤增)的风险增加。因此，有必要对高容量上行链路信道(如，WCDMA中的增强上行链路(EUL)信道)进行调度，使得能够确保避免不稳定。为此，必须在RBS或与RBS相连接的任意节点中估计瞬时负载。估计暂时负载使得能够对留给不稳定点的容量裕度做出评估。已公布的国际专利申请WO 2006/076969中公开了一种改进负载估计的方法。使用功率量的最小值作为对热噪声本底上限的估计，据此能够估计噪声增长度量；优选地，所述功率量是瞬时总接收宽带功率与在同一小区中使用的所有链路的功率的瞬时和之差。已公布的国际专利申请W02007/024166中公开了基于最小值的类似基本思想的噪声增长估计的最优软算法。为了应对增大的上行链路数据速率，在WCDMA中引入了干扰消除(IC)。执行IC的传统过程可概括为以下步骤。估计所要消除的干扰源的信道模型。由于无论如何都需要该信道模型，因此该步骤不会引起任何附加运算。还对所要消除的干扰源的发送信号进行解码。同样，无论如何都需要该步骤。接着，使用信道模型和解码后的信号，创建所要消除的干扰源的接收信号的副本。例如，该副本可以被重构为IQ码片流。随后，从所要解码的用户的接收信号中减去干扰信号的副本，从而有希望将干扰源的剩余功率降低至极低的功率电平。该过程明显地影响WCDMA EUL的负载测量功能。因此，调度器必须知晓新IC接收机结构的若干信号点的瞬时上行链路负载，从而能够利用全部的资源。除非使得这种负载估计可用，否则在调度EUL用户时将不可能充分利用链路增益。在已公布的国际专利申请WO 2008/097145中，与早期的噪声增长估计过程类似地执行采用该传统类型的IC的负载估计。限制干扰影响的另一方法是采用某种类型的干扰白化方法，如，GRAKE、GRAKE+或码片均衡器。在GRAKE+中，首先估计阶数与祀指(finger)数目相等的协方差矩阵，u =1，. . .，U，以捕捉干扰。可以使用当前用户u不用的码来估计协方差矩阵^。从而，GRAKE+接收机使用对干扰进行建模的估计的协方差矩阵来计算用户u的合并权重，U = I,...,U。以数学方式表达，可以写为RaWa = ha, u=\...,U ,(I)其中，U= 1，...，U是用户u的净信道响应，Wa是合并权重。(I)的效果是GRAKE+实质上对相关干扰进行白化，并针对特定天线单元从特定耙指位置的干扰源中移除大的谱峰。从而，在GRAKE+中，在加权合并步骤后，用户立即感受到降低的干扰电平。应注意的是，GRAKE+仍是线性接收机。为了利用GRAKE+接收机提供的降低的干扰，必须在执行负载估计时虑及GRAKE+的干扰白化。然而，与针对基于再生和減法操作的干扰消除有效的方式不同，热噪声本底以与通过GRAKE+过程获得的干扰降低相同的方式改变，并且在干扰白化后不能再被看作是 恒定的。由于W02008/097145要求噪声本底是恒定的，因此不能使用WO 2008/097145的类似处理来实现噪声增长估计。从而，由于无法得到可靠的噪声增长估计，存在如何使用所创建的降低的干扰的问题。对于利用GRAKE的系统，存在类似的问题，在GRAKE中，使用(I)的协方差矩阵的子块。換言之，G-rake+干扰白化后的功率測量(如，RTWP和RSEPS測量)无法直接结合于现有技术的RoT和噪声本底估计器的最优步骤之中，从而未对所述測量利用噪声抑制并且未实现最优性能。对于WCDMA，存在相关类型的干扰白化接收机，该接收机也是线性的，称为码片均衡器。GRAKE+和码片均衡器之间的差异仅仅在于某些基本操作的顺序。因此，对于使用码片均衡器的系统而言，也存在如何提供可靠的噪声增长度量的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供方法和装置，用于在使用干扰白化方法(如，GRAKE+或码片均衡器接收机)的无线通信系统中提供可靠的噪声增长估计。该目的是通过根据所附独立权利要求的方法和装置实现的。优选实施例由从属权利要求限定。一般地，在第一方面中，一种用于在无线通信系统中进行噪声增长估计的方法，包括接收针对多个用户的无线信号。针对所述多个用户中的第一用户，基于GRAKE、GRAKE+以及码片均衡器之一，对接收到的无线信号执行干扰白化。针对多个时刻，确定所述干扰白化后所述第一用户的有用信号功率。此外，基于在所述干扰白化中使用的所述第一用户的合并权重，导出第一用户噪声本底补偿因子。至少根据所确定的所述第一用户的有用信号功率和所述第一用户噪声本底补偿因子，来估计所述第一用户的补偿后的有用信号功率的概率分布。至少基于所确定的所述第一用户的有用信号功率和所述第一用户噪声本底补偿因子，来计算噪声本底度量的条件概率分布。至少基于所述第一用户的补偿后的有用信号功率和所述噪声本底度量的条件概率分布，来计算所述第一用户的噪声增长度量。在第二方面中，一种用于在无线通信系统中进行噪声增长估计的装置，包括数字接收机；以及干扰白化器，连接至所述数字接收机。所述干扰白化器基于GRAKE、GRAKE+以及码片均衡器之一。所述干扰白化器被配置为在输出端提供对多个用户的干扰白化。所述装置还包括处理器，连接至所述干扰白化器的所述输出。所述处理器被配置为针对多个时刻，确定所述第一用户的有用信号功率；以及基于在所述干扰白化中使用的所述第一用户的合并权重，导出第一用户噪声本底补偿因子。所述处理器还被配置为至少根据所确定的所述第一用户的有用信号功率和所述第一用户噪声本底补偿因子，来估计所述第一用户的补偿后的有用信号功率的概率分布；以及至少基于所确定的所述第一用户的有用信号功率和所述第一用户噪声本底补偿因子，来计算噪声本底度量的条件概率分布。所述处理器还被配置为至少基于所述第一用户的补偿后的有用信号功率的概率分布和所述噪声本底度量的条件概率分布，来计算所述第一用户的噪声增长度量。在第三方面中，一种无线通信系统的基站，包括根据第二方面的用于噪声增长估计的装置。本发明的ー个优势在于能够充分利用GRAKE+或码片均衡器获得的降低的干扰电平，从而提高无线通信系统的总可用容量。因此，当实现新型IC接收机结构时，本发明对
干与新型IC接收机结构相关联的吞吐量、容量和覆盖增益是有益的。
通过參照以下结合附图的描述，可以最佳地理解本发明及其进ー步的目的和优势，附图中图I是无线通信系统的示意图；图2是噪声增长估计装置的示意图；图3是包括噪声增长装置的接收机链的示意图；图4是包括干扰消除和噪声增长装置的接收机链的示意图；图5是根据本发明的噪声增长估计装置的实施例的框图；图6是根据本发明的方法的实施例的流程图。
具体实施例方式在整个公开中，公式中的黑体字母表示矢量或矩阵量。在附图中，针对相似或相应的部分，使用相应的附图标记。本发明涉及无线通信系统中的装置和方法。图I示出了这样的无线通信系统150的实施例的示意图。无线基站160经由其天线39与位于无线通信系统150的小区151内的大量用户设备(UE) 170通信。从RBS 160向UE 170发送的无线信号称为下行链路信号181，从UE 170向RBS 160发送的无线信号称为上行链路信号180。本发明主要考虑上行链路信号，据此，通常在RBS 160中提供用于噪声增长估计的装置。除了有意的上行链路信号180，RBS 160还接收干扰信号182、183。为了理解所解决的问题和本发明的优势，简要概述现有技术的负载估计原理，作为背景。如果不进行1C，天线连接器处的负载由噪声增长或热噪声增长(RoT)给出，RoT(t)定义为(2) 其中，N(t)是在天线连接器处测量的热噪声电平。天线连接器处的热噪声电平基本上是不随时间变化的，并且如果随时间发生任何变化，一般是较小和较慢的。还需定义RTffP(t)的含义。简单地，此处使用的定义为同样在天线连接器处测量的总宽带功率
权利要求
1.一种用于在无线通信系统中进行噪声增长估计的方法，所述方法包括步骤 接收(210)针对多个用户的无线信号； 针对所述多个用户中的第一用户，基于GRAKE、GRAKE+以及码片均衡器之一，对接收到的无线信号执行干扰白化(212)； 针对多个时刻，确定(214)所述干扰白化后所述第一用户的有用信号功率； 基于在所述干扰白化中使用的所述第一用户的合并权重，导出(216)第一用户噪声本底补偿因子； 至少根据所确定的所述第一用户的有用信号功率和所述第一用户噪声本底补偿因子，来估计(218)所述第一用户的补偿后的有用信号功率的概率分布； 至少基于所确定的所述第一用户的有用信号功率和所述第一用户噪声本底补偿因子，来计算(220)噪声本底度量的条件概率分布；以及 至少基于所述第一用户的补偿后的有用信号功率和所述噪声本底度量的条件概率分布，来计算(222)所述第一用户的噪声增长度量。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于 针对所述多个用户中的相应用户，基于GRAKE、GRAKE+以及码片均衡器之一，对接收到的无线信号执行(212)干扰白化； 针对多个时刻，确定(214)所述干扰白化后所述多个用户的相应的有用信号功率；以及 基于干扰白化后的干扰情形，从所述多个用户中选择所述第一用户。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述选择是将所述第一用户选择为所述多个用户中干扰白化后干扰情形最差的用户。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于 基于在所述干扰白化中使用的所述多个用户的合并权重，导出(216)所述多个用户的相应用户噪声本底补偿因子； 所述选择是将所述第一用户选择为所述多个用户中所述相应的有用信号功率和所述相应的用户噪声本底补偿因子之比最大的用户。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于 针对所述多个用户中的相应用户，基于GRAKE、GRAKE+以及码片均衡器之一，对接收到的无线信号执行(212)干扰白化； 针对多个时刻，确定(214)所述干扰白化后所述多个用户的有用信号功率； 基于在所述干扰白化中使用的相应用户的合并权重，导出(216)所述多个用户的相应用户噪声本底补偿因子； 至少根据所确定的所述多个用户的有用信号功率和相应的所述用户噪声本底补偿因子，来估计(218)所述多个用户的补偿后的有用信号功率的概率分布； 至少基于所确定的所述多个用户的有用信号功率和相应的所述用户噪声本底补偿因子，来计算(220)所述多个用户的相应的噪声本底度量的条件概率分布；以及 至少基于所述多个用户的所述补偿后的有用信号功率和相应的所述噪声本底度量的条件概率分布，来计算(222)所述多个用户的相应噪声增长度量；以及将所述相应噪声增长度量合并为系统噪声增长度量。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的方法，其特征在于 针对多个时刻，确定所述干扰白化后的RSEPS功率； 所述估计步骤和所述计算步骤还基于所确定的RSEPS功率。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的方法，其特征在于，作为对白噪声功率本底的近似，所述第一用户噪声本底补偿因子被导出为所述合并权重的共轭转置与所述合并权重的乘积。
8.根据权利要求I至6中任一项所述的方法，其特征在于，对于有色噪声功率本底，所述第一用户噪声本底补偿因子被导出为所述合并权重的共轭转置、热噪声协方差矩阵和所述合并权重的乘积的迹除以所述热噪声协方差矩阵的迹，所述热噪声协方差矩阵表示由整个宽带信道的谱形导致的相关性。
9.根据权利要求I至8中任一项所述的方法，其特征在于估计补偿后的有用信号功率的概率分布和计算噪声本底度量的条件概率分布的步骤涉及至少ー个卡尔曼滤波步骤。
10.一种用于在无线通信系统(150)中进行噪声增长估计的装置(10)，包括 数字接收机(12)； 干扰白化器(14)，连接至所述数字接收机(12)； 所述干扰白化器(14)基于GRAKE、GRAKE+以及码片均衡器之一； 所述干扰白化器(14)被配置为在输出端提供对多个用户的干扰白化； 处理器(20)，连接至所述干扰白化器(14)的所述输出； 所述处理器(20)被配置为，针对多个时刻，确定所述第一用户的有用信号功率(56)；所述处理器(20)还被配置为，基于在所述干扰白化中使用的所述第一用户的合并权重，导出第一用户噪声本底补偿因子(52)； 所述处理器(20)还被配置为，至少根据所确定的所述第一用户的有用信号功率(56)和所述第一用户噪声本底补偿因子(52)，来估计所述第一用户的补偿后的有用信号功率的概率分布(64)；所述处理器(20)还被配置为，至少基于所确定的所述第一用户的有用信号功率(56)和所述第一用户噪声本底补偿因子(52)，来计算噪声本底度量的条件概率分布￠0);以及所述处理器(20)还被配置为，至少基于所述第一用户的补偿后的有用信号功率的概率分布￠4)和所述噪声本底度量的条件概率分布(60)，来计算所述第一用户的噪声增长度量(66)。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在干 所述处理器(20)还被配置为，针对多个时刻，确定所述干扰白化后所述多个用户的相应的有用信号功率(56);以及 所述处理器(20)还被配置为，基于干扰白化后的干扰情形，从所述多个用户中选择所述第一用户(54)。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述处理器(20)还被配置为执行选择将所述第一用户(54)选择为所述多个用户中干扰白化后干扰情形最差的用户。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在干 所述处理器(20)还被配置为，基于在所述干扰白化中使用的所述多个用户的合并权重，导出所述多个用户的相应用户噪声本底补偿因子(52);以及所述处理器(20)还被配置为执行所述选择将所述第一用户(54)选择为所述多个用户中所述相应的有用信号功率和所述相应的用户噪声本底补偿因子之比最大的用户。
14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于 所述处理器(20)被配置为，针对多个时刻，确定所述干扰白化后所述多个用户的有用信号功率(56)； 所述处理器(20)被配置为，基于在所述干扰白化中使用的相应用户的合并权重，导出所述多个用户的相应用户噪声本底补偿因子(52)； 所述处理器(20)被配置为，至少根据所确定的所述多个用户的有用信号功率(56)和相应的所述用户噪声本底补偿因子(52)，来估计所述多个用户的补偿后的有用信号功率的概率分布(64)； 所述处理器(20)被配置为，至少基于所确定的所述多个用户的有用信号功率(56)和相应的所述用户噪声本底补偿因子(52)，来计算所述多个用户的相应的噪声本底度量的条件概率分布(60)； 所述处理器(20)被配置为，至少基于所述多个用户的所述补偿后的有用信号功率的概率分布￠4)和相应的所述噪声本底度量的条件概率分布(60)，来计算所述多个用户的相应噪声增长度量(66);以及 所述处理器(20)被配置为，将所述相应噪声增长度量合并为系统噪声增长度量。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的装置，其特征在于 所述处理器(20)还被配置为，针对多个时刻，确定所述干扰白化后的RSEPS功率；以及 所述处理器(20)还被配置为，进一步基于所确定的RSEPS功率，执行所述估计和所述计算。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理器(20)还被配置为作为对白噪声功率本底的近似，将所述第一用户噪声本底补偿因子(52)导出为所述合并权重的共轭转置与所述合并权重的乘积。
17.根据权利要求10至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理器(20)还被配置为对于有色噪声功率本底，将所述第一用户噪声本底补偿因子(52)导出为所述合并权重的共轭转置、热噪声协方差矩阵和所述合并权重的乘积的迹除以所述热噪声协方差矩阵的迹，所述热噪声协方差矩阵表示由整个宽带信道的谱形导致的相关性。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理器(20)被配置为如下执行所述估计和所述计算通过至少一个卡尔曼滤波步骤，估计补偿后的有用信号功率的概率分布￠4)和计算噪声本底度量的条件概率分布(60)。
19.根据权利要求10至18中任一项所述的装置，其特征在于至少所述处理器(20)是由专用集成电路和数字信号处理器中的至少一个实现的。
20.一种无线通信系统(150)的基站(160)，包括根据权利要求10至19中任一项所述的用于噪声增长估计(110)的装置。
全文摘要
一种用于在无线通信系统中进行噪声增长估计的方法，包括接收(210)无线信号。执行干扰白化(212)。针对多个时刻，确定(214)所述干扰白化后第一用户的有用信号功率。此外，基于在所述干扰白化中使用的所述第一用户的合并权重，导出(216)第一用户噪声本底补偿因子。估计(218)所述第一用户的补偿后的有用信号功率的概率分布。计算(220)噪声本底度量的条件概率分布。接着，至少基于所述第一用户的补偿后的有用信号功率和所述噪声本底度量的条件概率分布，来计算(222)所述第一用户的噪声增长度量。
文档编号H04B17/00GK102656812SQ200980162809
公开日2012年9月5日 申请日期2009年12月10日 优先权日2009年12月10日
发明者卡尔·托尔比约恩·维格伦 申请人:瑞典爱立信有限公司