专利名称：干扰缓和方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及接收信号的分集组合，特别涉及用于提供通信系统中的更稳健的分集组合的方法和装置。
背景技术：
在当今的通信系统中，缓和接收信号中的干扰和噪声的问题是常见问题。特别地，当系统利用多个接收天线时，为了提供可靠的和有竞争力的服务，提供准确的干扰估计和最优化的吞吐量的任务变得必要。由于可用的频率频谱的更多使用以及用户终端的不断增加的数量，共信道和邻近干扰成为问题。此外，对于具有移动的用户终端的衰落信道，多普勒扩展也成为要考虑的重要因素。通过组合通信系统中的基站中的或用户终端中的来自多个接收器天线的接收信号来缓和干扰的两种常用方法是干扰拒绝组合(IRC)和更常见的最大比组合(MRC)。干扰拒绝组合(IRC)通过缓和不希望的共信道/邻近干扰来增强通信系统中的传送能力。通过估计和利用接收器的多个接收器天线元件之间的干扰信号的所谓的空间相关，这成为可能。这样做，由空间白化来抑制所接收的干扰。在通信应用中，IRC典型地后面接着接收器等化和解码。对IRC的备选方案是天线信号的最大比组合(MRC)。MRC准则起到最佳化信噪比(SNR)(而不是最佳化信号对干扰加噪声比(SINR))的作用。作为示例，LTE系统采用在已知时间/频率资源(即，已知导频符号)上传送的参考符号，SC-FDMA/0FDM接收器可以从该参考符号估计信道和干扰加噪声的空间协方差矩阵。在如上所述的系统中，在频域中通过12个邻接副载波的一组或多组(S卩，一个或多个资源块)分配上行链路用户信号。此外，在下行链路上，也在频域中但不一定邻接地分配资源块。因此，对于上行链路和下行链路两者，小区干扰趋于是频率依赖的。此外，由于例如来自相邻系统的泄漏的邻近干扰典型地在频带边缘处更多地干扰。因此，邻近干扰也趋于是频率依赖的。IRC可以被视为在根据例如MRC准则来进一步处理和组合天线信号之前的接收信号的空间白化。典型地从估计的扰动(即，干扰加噪声的空间协方差矩阵)来计算白化滤波器的系数。已经提出不同准则(例如，最小均方错误(丽SE)和最优组合(OC))来计算IRC系数。近来的研究已经揭示关于副载波组在频域中估计IRC系数是有益的，以便相较于更常用的基于频率仓的IRC减少计算的复杂性。同时，这能实现共信道/邻近干扰的频率依赖的缓和。基本概念采用具有连续参考符号(导频符号)之间的内插/外推的系数计算，以便进一步减少计算的复杂性。为了使IRC成为用于通信系统的可行解决办法，消费者期望吞吐量性能至少和用于干扰受限场景的宽带MRC —样好或好于用于干扰受限场景的宽带MRC，并且具有用于噪声受限场景的类似性能。利用理想估计，IRC和MRC提供用于噪声受限场景的相同(理论的)质量或吞吐量(TP)性能。然而，在实践中，对于噪声受限场景，由于至少以下问题，IRC吞吐量典型地小于具有根据副载波组上的上述IRC系数估计的实现的MRC。当存在由于用户设备移动的高的多普勒频率时，信道估计将不反映实际信道。由于基于估计的信道来计算IRC组合，所以这将降低IRC组合的性能。此外，对于具有高的SNR和高的多普勒频率的情况，来自信道估计的剩余错误将被视为干扰。由于IRC组合将尝试缓和(自制的)估计的干扰，所以这将导致退化。通过MRC/IRC阈值算法的引入，可以在一定程度上缓和此问题，该MRC/IRC阈值算法依赖于干扰场景选择MRC/IRC。简短来说，根据现有技术[I]，具有IRC和MRC功能性两者的接收器还包括阈值功能性。此阈值功能性评价接收信号的干扰并且基于那个评价的结果来选择IRC和MRC中的一个。如果接收信号的干扰满足或超过预定干扰阈值，则接收器利用IRC来缓和干扰，例如信号被确定为干扰受限的。然而，如果接收信号的干扰不超过或不满足预定阈值，则接收器利用MRC来缓和干扰，例如信号被确定为噪声受限的。然而，如已经提及的，对于具有高的SNR和高的多普勒频率的场景，由于错误地将来自信道估计的剩余错误视为干扰，所以上述现有技术解决办法能进一步被改进。由于上述的问题，有需要使IRC/MRC阈值算法对导致信道估计中的剩余错误的多普勒的影响的敏感较低。
发明内容
本公开涉及通信系统中的分集组合。本公开的目的是提供用于为具有高的SNR和高的多普勒频率的场景改进分集组合的稳健性(robustness)的方法和装置。本公开提出一种缓和通信系统中的接收信号的干扰的方法的实施例。初始地，经由至少两个天线元件来接收传送信号，估计接收信号的信道，以及基于信道估计来估计扰动协方差矩阵。估计的扰动协方差矩阵表示接收信号的所接收的干扰加噪声。然后，通过增强协方差矩阵的对角元素来适配估计的协方差矩阵以提供增强的协方差矩阵，该增强的协方差矩阵减少协方差矩阵的特征值的扩展(spread)，并且因此改进协方差矩阵的稳健性。最后，基于至少信道估计和增强的协方差矩阵来选择性地使用IRC和/或MRC来缓和接收信号的干扰，从而在具有多普勒频率的信道上提供具有改进的质量的接收信号。本公开还公开了一种通信系统中的装置的实施例。该装置包含配置为经由至少两个天线元件来接收信号的器件，配置为提供接收信号的信道估计的器件，以及配置为提供扰动协方差矩阵的估计的器件。估计的扰动协方差矩阵表示接收信号的干扰加噪声。此夕卜，该装置包括配置为通过增强提供的协方差矩阵的对角元素来适配提供的协方差矩阵估计以提供增强的协方差矩阵器件，从而减少协方差矩阵的特征值的扩展，并且因此改进协方差矩阵的稳健性。最后，该装置包括配置为基于至少信道估计和增强的协方差矩阵来选择性地使用IRC和/或MRC以缓和接收信号的干扰的器件，从而在具有多普勒频率的信道上提供具有改进的质量的接收信号。本发明的优势包括提供通信系统中的更稳健的分集方案。通过增强扰动协方差矩阵，减少了将由高的SNR和高的多普勒频率导致的信道估计伪影视为干扰的风险。
通过结合附图参考下文的描述可以最好地理解本发明及其另外的目标和优势，在附图中:
图1是根据本公开的方法的实施例的图示；
图2是可以在其中利用本公开的系统的图示；
图3是根据本公开的方法的另外的实施例的图示；
图4是根据本公开的方法的另外的实施例的图示；
图5是根据本公开的方法的另外的实施例的图示；
图6是根据本公开的方法的又一实施例的图示；
图7是本公开的实施例的图示；
图8是图示现有技术与本公开的实施例之间的比较的图表；
图9图示根据本公开的装置的实施例的框 图10图示本公开的实施例的示意框图。缩写
AffGN加性白高斯噪声
DL下行链路
EPA增强的行人A
INR干扰对噪声比
IRC干扰拒绝组合
LTE长期演进
MIMO多输入多输出
MRC最大比组合
OC最优组合
OFDM正交频分复用
PUSCH物理上行链路共享信道
RB资源块
RS参考符号(导频符号)
SC-FDMA单载波频分多址 SINR信号对干扰加噪声比 SNR信噪比 UL上行链路。
具体实施例方式将结合LTE系统来描述本发明，然而本发明也可以同样地应用到采用协方差矩阵估计的类似系统(例如，典型的MMO (多输入多输出)或SMO (单输入多输出)接收器)。换句话说，在其中利用分集组合来缓和接收信号中的干扰和噪声的系统。这样的系统典型地采用多个接收天线或天线装置，并且以各种方式来组合在那些多个天线上接收的信号以实现分集增益。在本公开中，认识并且处理接收信号的多普勒频率和高的SNR的具体问题。发明人认识到，对于以某一速率移动的用户终端，来自那个用户终端的接收信号的信道估计将受到多普勒频率的影响并且导致扰动协方差矩阵中的某些伪影。特别地，当达到足够高的值时，伪影将被检测为干扰并且因此信号将经受干扰缓和(例如，IRC)。这将导致噪声受限场景中的接收信号的质量或吞吐量的退化。简而言之，可能错误地将非干扰受限信号检测为干扰受限的并且实行IRC而不是MRC，因此导致接收信号的退化(如果使用非理想信道估计)。因此，本发明的目的在于提供方法和装置来使协方差矩阵比较不容易受到那些错误的影响(例如，更稳健)并且结果是接收信号的增强的质量和/或吞吐量。参考图1，将描述通信系统中为接收信号缓和干扰的方法的实施例。初始地，并且根据已知手段，在通信系统中的节点中的两个或者更多个天线或天线元件处接收SlO传送信号。然后，为接收信号估计S20信道。然后基于信道估计来估计S30扰动协方差矩阵，该估计的扰动协方差矩阵表示接收信号的所接收的干扰加噪声。然后，通过增强所估计的协方差矩阵的对角元素来适配S40所估计的协方差矩阵以提供增强的协方差矩阵。以这样的方式执行适配来减少协方差矩阵的特征值的扩展，并且因此改进协方差矩阵的稳健性。最后，基于至少信道估计和增强的协方差矩阵来选择性地利用S50 IRC和/或MRC来缓和接收信号的干扰。因此在具有相当大的多普勒频率的信道上提供具有改进质量或吞吐量的接收信号。特征值是数学中众所周知的概念，其中假定线性变换J (例如矩阵X)，如果非零向量 X对于一些标量X满足特征值式子，则将该非零向量；》定义为该变换的特征向量。在此情况下，标量M皮称为对应于特征向量X的J的特征值。对于对角矩阵，即具有所有非对角元素等于零的矩阵，特征值等于矩阵的对角元素。在自适应波束形成器[2]的领域中，已经使用类似概念并且指代对角加载。对角加载(DL)背后的思想是通过将位移值添加到所估计的协方差矩阵的对角元素来适配协方差矩阵。简而言之，将对角矩阵添加到那个协方差矩阵。为了提供本发明的术语和记号的彻底理解，以下将接着所使用的假定和系统模型的另外的描述。参考图2，考虑包含K个天线或天线元件的装置或接收器系统，每个这样的天线或天线元件在副载波频率A处接收所考虑的用户的信号。由
权利要求
1.一种缓和通信系统中的接收信号的干扰的方法，其特征在于以下步骤: 经由至少两个天线元件来接收(SlO)传送信号； 估计(S20)所述接收信号的信道； 基于所述信道估计来估计(S30)扰动协方差矩阵，所述估计的扰动协方差矩阵表示所述接收信号的所接收的干扰加噪声； 通过增强所述协方差矩阵的对角元素来适配(S40)所述估计的协方差矩阵以提供增强的协方差矩阵，从而减少所述协方差矩阵的特征值的扩展，并且因此改进所述协方差矩阵的稳健性； 基于至少所述信道估计和所述增强的协方差矩阵而选择性地(S50)使用IRC和/或MRC来缓和所述接收信号的干扰，从而在具有多普勒频率的信道上提供具有改进的质量的接收信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述适配步骤(S40)包含将位移值添加到所述估计的协方差矩阵的相应对角元素。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述位移值选择为常数。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述接收信号的功率估计来选择所述位移值。
5.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，基于所述接收信号的估计的多普勒频率来选择所述位移值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于对角元素和非对角元素的比较来选择并利用 IRC (S50，)或 MRC (S50，，)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，选择并利用MRC(S50’’)并且包含补偿所述协方差矩阵的所述对角元素的所添加的位移值的另外的步骤(S51)。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述信道估计和所述扰动协方差矩阵来初始地选择IRC (S50’)或MRC (S50’ ’)，并且只在选择IRC的情况下适配(S40)所述扰动协方差矩阵。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述增强的扰动协方差矩阵的对角元素和非对角元素的比较来改到并且利用MRC (S50’ ’)。
10.一种通信系统中的装置(1)，其特征在于: 用于经由所述装置中的至少两个天线元件来接收信号的器件(10); 用于提供所述接收信号的信道估计的器件(20)； 用于提供所述信道估计的扰动协方差矩阵的估计的器件(30)，所述估计的扰动协方差矩阵表示所述信道估计的干扰加噪声； 用于通过增强所述协方差矩阵的对角元素来适配所述协方差矩阵估计以提供增强的协方差矩阵，从而减少所述协方差矩阵的特征值的扩展，并且因此改进所述协方差矩阵的稳健性的器件(40 ); 用于基于至少所述信道估计和所述增强的协方差矩阵来选择性地使用IRC和/或MRC以缓和所述接收信号的干扰，从而在具有多普勒频率的信道上提供具有改进的质量的接收信号的器件(50)。
11.根据权利要求10所述的装置(1)，其特征在于，所述适配器件(40)包含位移确定器件(41)，配置为将位移值添加到所述估计的协方差矩阵的对角元素。
12.根据权利要求11所述的装置(I)，其特征在于，所述位移确定器件(41)配置为基于所述接收信号的相应接收功率来选择所述位移值。
13.根据权利要求11或权利要求12所述的装置(I)，其特征在于，所述位移确定器件(41)配置为基于所述接收信号的相应的估计的多普勒频率来选择所述位移值。
14.一种通信系 统中的节点，包含根据权利要求10所述的装置(I)。
全文摘要
在缓和通信系统中的接收信号的干扰的方法中，经由至少两个天线元件接收(S10)传送信号，估计(S20)接收信号的信道，以及基于信道估计来估计(S30)扰动协方差矩阵，该所估计的扰动协方差矩阵表示接收信号的所接收的干扰加噪声。然后，通过增强协方差矩阵的对角元素来适配(S40)所估计的协方差矩阵以提供增强的协方差矩阵，从而减少协方差矩阵的特征值的扩展，并且因此改进协方差矩阵的稳健性。最后基于至少信道估计和增强的协方差矩阵来选择性地(S50)使用IRC和/或MRC来缓和接收信号的干扰，从而在具有多普勒频率的信道上提供具有改进的质量的接收信号。
文档编号H04B7/08GK103155440SQ201080069846
公开日2013年6月12日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者F.林德奎斯特, F.胡斯 申请人:瑞典爱立信有限公司