在无线通信系统中用于确定上行链路噪声功率的方法和装置制造方法
【专利摘要】在一个实施方式中，一种方法包括从用户设备接收信号，通过应用未被使用的信道化码来对接收的信号进行解扩(50)，以及基于该解扩(62-1)的输出来确定上行链路噪声功率。
【专利说明】在无线通信系统中用于确定上行链路噪声功率的方法和装
【背景技术】
[0001]在通信系统中，从用户设备接收的波形是信号和噪声的混合。如何从接收的波形中分离信号和噪声功率是用于上行链路接收机性能的基本技术。
[0002]作为一个示例，图1示出了用于宽带码分多址接入(WCDMA)系统的信道模型。这里，用户设备(UE)具有多个并发信道，例如用于控制信道信号的Sc (t)和用于数据信道信号的Sd(t)。尽管UE可能发送许多并发信道，但出于使本公开简洁和简单的原因而仅示出了两个信道。特别地，UE针对每个信号在扩频器10、12处应用相应的正交码，并且发射机14在例如空中接口的介质上发射多个信号。噪声n(t)是由在介质上的传输添加的加性信道噪声。因此，基站或者节点B在其接收机20处接收下列波形:
[0003]X (t) = Sc (t)+Sd (t)+n (t)。
[0004]为了准确地接收所需的信号，信号功率和噪声功率被从接收的波形x(t)中分离。信号功率和噪声功率可以被定义为:
[0005]噪声功率:
[0006]E[n2]=用于一个符号的x(t)的函数
[0007]控制信号功率:
[0008]E[Sc2]=用于一个符号的x(t)的函数
[0009]数据信号功率:
[0010]E[Sd2]=用于一个符号的x(t)的函数
[0011 ] 这一分离问题是通信理论中的经典问题。图2示出了应用于WCDMA系统中的现有解决方案。该解决方案应用基于相关函数的算法。出于简洁和简便的原因，图2示出了该解决方案仅被应用于控制信号。如图所示，控制信道解扩器30使用与控制信道相关联的正交码来对接收的天线波形x(t)进行解扩。相应地，解扩器30的输出y(k)是控制信号和噪声，而数据信号已经被消除了。输出符号为:
[0012]y (k) = Sc(k)+n(k)，其中 k 为符号索引。
[0013]延迟器32将输出符号延迟从而使得乘法器34将当前和之前的输出符号相乘以获得控制信号功率。也就是说，控制信号功率是基于相关函数确定的:
[0014]E [Sc2]?=y (k) *y (k_l)
[0015]= [Sc (k)+n (k) ] * [Sc (k_l)+n (k_l)
[0016]= Sc (k) Sc (k-1) + {Sc (k) n (k_l) +Sc (k_l) n (k) +n (k) n (k_l)}
[0017]= Sc (k) Sc (k_l)+oc (Sc, n)
[0018]->Sc2
[0019]其中oc(Sc,n) = Sc(k)n(k-l)+Sc(k-l)n(k)+n(k)n(k-l)被称为相关余量。
[0020]在图2中，噪声功率也是基于相关函数计算的。其中，功率确定单元36确定输出符号的功率，然后组合器38从输出符号功率中减去由乘法器34输出的控制信号功率，如下列表达式所示，以获得噪声功率:[0021 ] E [η2]?=y (k) 2-y (k) y (k_l)
[0022]= [Sc (k)+n (k) ]2_[Sc2+oc (Sc, n)]
[0023]= [Sc (k) 2+n (k) 2+2Sc (k) n (k) ] - [Sc2+oc (Sc, n)]
[0024]= n (k) 2+on(Sc, n)
[0025]->n2
[0026]其*on(Sc,n) = 2Sc (k) n (k) ] _o。(Sc, n)也被称为相关佘量。第一平均单元40确定所需数量的符号的平均噪声功率，并且第二平均单元42确定所需数量的符号上的平均控制信号功率。
[0027]如果下列假设成立，则该过程提供有意义的输出:
[0028]假设1:0。(Sc, η) = O且on(Sc, η) = O,这意味着相关余量为零。
[0029]假设2:Sc (k) Sc (k-1) = Sc2,这表示预先知晓信号比特,例如导频比特。
[0030]假设I意味着信号与噪声、噪声与噪声之间的所有相关项都是零。假设2意味着所有信号比特都是预先知晓的。
[0031]这两个假设是现有解决方案中性能受限的根本原因中的两个。假设I只有在具有无限数量的符号用于进行平均时才成立。这意味着算法的适应速度很慢。如果用于平均的符号的数量太小，则性能会受到限制。在实践中，发射功率的快速改变的性质、快速闭环更新速度以及快速信道衰落可能造成只有几个符号可用于求平均。这不足以满足假设I对于高性能接收机的要求。
[0032]至于假设2，该假设要求信号比特是预先知晓的。这进一步限制了将该现有解决方案应用于导频信号。不幸的是，导频比特在通信链路中是非常有限的，特别是在上行链路中。
【发明内容】
[0033]至少一些示例性实施方式涉及在无线通信系统中确定上行链路噪声功率的方法。
[0034]在一个实施方式中，该方法包括从用户设备接收信号，通过应用未被使用的信道化码来对接收的信号进行解扩，以及基于解扩的输出来确定上行链路噪声功率。
[0035]例如，未被使用的信道化码是从一组正交信道化码中选择的。
[0036]在一个实施方式中，该方法进一步包括基于确定的上行链路噪声功率从接收的信号中的至少一个信号的功率中消除噪声功率。
[0037]在一个实施方式中，所述接收的信号中的所述至少一个信号是数据信号。
[0038]在一个实施方式中，所述接收的信号中的所述至少一个信号是控制信号。
[0039]在一个实施方式中，该方法进一步包括基于从该消除的输出来确定用户设备是否工作于功率限制模式下。
[0040]在一个实施方式中，该方法进一步包括基于确定的上行链路噪声功率执行非连续传输的检测。
[0041]在一个实施方式中，该方法进一步包括基于确定的上行链路噪声功率执行信号处理操作。
[0042]至少一些实施方式涉及上行链路接收机。
[0043]在一个实施方式中，上行链路接收机包括第一解扩器，其被配置为从用户设备接收信号，并且被配置为使用未被使用的信道化码来对接收的信号进行解扩。
[0044]在一个实施方式中，上行链路接收机进一步包括第二解扩器，其被配置为对接收的信号进行解扩以获得数据信号，以及噪声消除单元，其被配置为基于来自第一和第二解扩器的输出从数据信号的功率中消除噪声功率。
[0045]在一个实施方式中，上行链路接收机进一步包括第二解扩器，其被配置为对接收的信号进行解扩以获得控制信号，以及噪声消除单元，其被配置为基于来自第一和第二解扩器的输出从控制信号的功率中消除噪声功率。
[0046]在一个实施方式中，上行链路接收机进一步包括检测器，其被配置为基于所确定的上行链路噪声功率来检测非连续传输。
[0047]在一个实施方式中，上行链路接收机进一步包括:第二解扩器，其被配置为对接收的信号进行解扩以获得用户设备信号；噪声消除单元，其被配置为从用户设备信号的功率中消除噪声功率；以及检测器，其被配置为基于噪声消除单元的输出来检测用户设备是否工作于功率限制模式下。
[0048]在一个实施方式中，上行链路接收机进一步包括:第二解扩器，其被配置为对接收的信号进行解扩以获得数据信号；第三解扩器，其被配置为对接收的信号进行解扩以获得控制信号；以及噪声消除单元，其被配置为基于来自第一到第三解扩器的输出从数据信号功率和控制信号功率中消除噪声功率。上行链路接收机进一步包括检测器，其被配置为基于噪声消除单元的输出来检测用户设备是否工作于功率限制模式下。
[0049]在一个实施方式中，上行链路接收机进一步包括功率确定单元，其被配置为基于来自第一解扩器的输出来确定噪声信号功率。
【专利附图】
【附图说明】
[0050]通过接下来将要给出的具体描述以及附图，示例性实施方式将得以更充分地理解，附图中类似的元件以类似的附图标记表示，这些具体描述和附图仅以说明性的方式给出，因此并不限制示例性实施方式，其中:
[0051]图1示出了 WCDMA系统的信道模型。
[0052]图2示出了用于在WCDMA系统中确定噪声功率的现有技术解决方案。
[0053]图3示出了根据一个实施方式在WCDMA系统中用于确定噪声功率的上行链路接收机的一部分。
[0054]图4示出了用于确定非连续传输的实施方式。
[0055]图5示出了用于确定用户设备是否工作在功率限制模式下的实施方式。
【具体实施方式】
[0056]在此公开了详细的说明性实施方式。然而，在此公开的具体结构性和功能性细节仅仅表示用于描述示例性实施方式的目的。然而，实施方式可以被实现为很多替代的形式并且不应被解释为仅限制于在此阐述的实施方式。
[0057]将理解的是，尽管术语第一、第二等等可能在此用以描述不同的元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅仅用来将一个元件与另一元件区分开。例如，在不脱离示例性实施方式的范围的前提下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件可以被称为第一元件。如在此所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联列举的项的任意或所有组合。
[0058]将理解的是，当一个元件被称为“连接到”或“耦合到”另一元件时，它可以直接地连接或耦合到该另一元件，或者也可以存在中间元件。反之，当一个元件被称为“直接连接到”或“直接耦合到”另一元件时，则不存在中间元件。用来描述元件之间的关系的其他词
语也应当用类似的方式进行解释(例如，“在......之间”与“直接在......之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。
[0059]在此使用的术语仅仅为了描述特定实施方式的目的，并非意图作为对示例性实施方式的限制。如在此使用的，单数形式的“一”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文有明显相反的指示。进一步可以理解的是，术语“包含”和/或“包括”在此使用时指示所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或更多其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合的存在或添加。
[0060]在此讨论的示例性实施方式被实施于适当的计算环境中。尽管并非所要求的，示例性实施方式将在由一个或多个计算机处理器或CPU执行的计算机可执行指令的通常背景中来描述，例如片段、程序模块或功能过程。通常，片段、程序模块或功能过程包括执行特定任务或实施特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。在此描述的片段、程序模块和功能过程可以使用现有通信网络中的现有硬件来实施。例如，在此讨论的片段、程序模块和功能过程可以使用现有网络元件、服务器或控制节点处的现有硬件来实施。这些现有硬件可以包括一个或多个数字信号处理器(DSP)、专用集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)计算机或类似物。
[0061]在接下来的描述中，说明性实施方式将结合由一个或多个处理器执行的动作和操作的符号化表示(如以流程图的形式)来予以说明，除非有相反的指示。从而，将理解的是，这些有时被称为计算机执行的动作和操作包括由以结构化形式呈现数据的电子信号的处理器进行的操控。该操控转换数据或将其维持在计算机的存储器系统中的位置，以本领域技术人员熟知的方式重新配置或相反改变计算机的操作。
[0062]还应当注意的是，在一些替代性实施方式中，标明的功能/动作可以不按照图中标明的顺序发生。例如，两个先后示出的图可能实际上是基本并行执行的，或者有时候可以是以相反顺序执行的，这取决于所涉及的功能/动作。如在此使用的，术语“用户设备(UE) ”可以被认为是下列词语的同义词，并且此后偶尔可以被称为:移动装置、移动单元、移动站、移动用户、接入终端(AT)、订户、用户、远程站、接收机等，并且可以描述无线通信网络中的无线资源的远端用户。术语“基站(BS) ”可以认为是下列词语的同义词和/或被称为:基地收发信台(BTS)、节点B、接入点(AN) ^eNodeB等，并且可以描述在网络和一个或多个用户之间提供数据和/或语音连接的设备。
[0063]如本领域内所熟知的，用户设备以及基站的每一个可以具有发射和接收的能力。从基站到UE的发射被称为下行链路或前向链路通信。从UE到基站的发射被称为上行链路或反向链路通信。
[0064]根据至少一些示例性实施方式，替代使用相关函数，接收机通过使用未被使用的信道化码来解扩接收的信号以创建新的虚拟噪声信道。该噪声信道化码没有被用户设备(UE)发射机在发射中使用，因此可以被认为是虚拟噪声信道。例如，信道化码可以来自由标准定义的正交信道码集合。因此，该噪声信道化码与所有用户控制和数据信道是正交的。由于UE发射机从未在物理上使用噪声信道化码发送出信号，因此接收机噪声信道输出不会包括任何用户信道信号，因此呈现出信道噪声，n(t)。
[0065]图3示出了根据实施方式的WCDMA系统中用于确定噪声功率的上行链路接收机的一部分。图3示出了接收机的一个分指(finger)的一部分，并且将理解的是，图3的结构可以被复制用于多个分指中的每一个。如图所示，第一解扩器50接收由天线52接收的信号。第一解扩器50对接收的信号应用未被使用的正交信道码。该正交码可以是任何公知的正交码，例如沃尔什码等。如上所述，各种标准可以提供正交码集合。第一解扩器50从该集合中选择不在天线52处所接收的信号的发射中使用的码。相应地，来自第一解扩器的输出将只有噪声，n(k)。不存在如现有解决方案中那样的相关佘量on (Sc，η)。这消除了现有解决方案中的噪声功率估计的假设I。
[0066]图3还示出了使用相应正交码来对控制信号Sc (k)和数据信号Sd(k)进行解扩的第二解扩器54和第三解扩器56。噪声消除单元60接收噪声信号、控制信号和数据信号。噪声消除单元60包括在逐个符号基础上分别确定噪声信号、控制信号和数据信号的功率的功率确定单元62-1到62-3。例如，在一个实施方式中，功率确定单元62可以对相应信号取平方以获得信号功率。第一组合器64从由控制信号功率确定单元62-2输出的控制信号功率中减去由噪声功率确定单元62-1输出的噪声功率，以从控制信号功率中消除噪声功率。第一组合器64输出修正后的控制信号功率,其中噪声已经从修正后的控制信号功率中被消除。类似地，第二组合器66从由数据信号功率确定单元62-3输出的控制信号功率中减去由噪声功率确定单元62-1输出的噪声功率，以从数据信号功率中消除噪声功率。第二组合器66输出修正后的数据信号功率，其中噪声已经从该修正后的数据信号功率中被消除。注意到该噪声功率确定和消除对任何信号符号起作用而不需要知道信号比特。这消除了现有解决方案中需要知晓例如导频比特等的信号比特的假设2。然而，如果信号是已知的，类似导频信号，则导频符号可以被调整为在相同比特上排列并且累加。这被称为相干累加(coherent accumulation)。该相干累加可以被平方以获得相干功率。相应地，基于接收的信号是否已知，功率确定单元62可以执行相干或非相干功率估计。
[0067]第一到第三平均值确定单元70-1到70-3可以在所需数量的符号上分别确定平均噪声功率、平均控制信号功率和平均数据信号功率。
[0068]尽管该实施方式是参考单个数据信号和单个控制信号来描述的，但是将理解的是该实施方式并不限于单个数据信号和/或单个控制信号。
[0069]在诸如WCDMA系统的无线通信系统中，存在许多依赖于精确噪声功率和信号功率估计的信号处理操作。相应地，根据上述实施方式生成的噪声功率和/或信号功率可被用于这些公知操作中的任何操作。
[0070]例如，图4示出了用于确定非连续传输的实施方式。为了节约UE的电池电量并且减少交叉信道干扰，UE和节点B在一些时隙和帧中可以停止发射信号。接收机必须实时测量噪声功率和信道信号功率以检测并控制非发射符号(DTX符号)。这要求无处理延迟的实时检测。图4示出了以与参考图3所描述的相同方式生成噪声功率，其中添加了 DTX检测器80。DTX检测器80基于噪声功率执行任何公知的DTX检测操作，其中所使用的噪声功率是根据实施方式生成的。例如，DTX检测可以以美国专利N0.US7，782，820中描述的相同方式来执行，其全部内容通过引用结合于此，除了使用的是根据实施方式生成的噪声功率而不是在美国专利N0.US7, 782，820中公开的噪声功率。
[0071]作为进一步的例子，图5示出了用于确定用户设备是否工作于功率限制模式下的实施方式。如图所示，图5的实施方式与图3的实施方式相同，除了图5的实施方式进一步包括功率限制模式检测器90。为了节约电池电量，UE可以工作于功率限制模式中。在这种情况下，UE发射功率可能不遵从在初始链路配置中指示的原始TPR(业务与导频比，例如EDPDCH与DPCCH信道功率比)。在这种情况下，功率限制模式检测器90接收EDTOCH数据信道功率和DPCCH控制信道功率，确定数据与控制信道功率比E[Sd2] / E[S。2]，并且如果该比率低于所需阈值，则检测到UE工作于功率限制模式下。根据该检测，节点B可以针对UE功率限制模式执行对应的调整。
[0072]在可替代的实施方式中，功率限制模式检测器90可以基于单个UE信号的功率、例如数据信道功率E[Sd2]，来检测功率限制模式。例如，如果数据信号功率E[Sd2]低于所需阈值，则功率限制模式检测器90确定UE工作于功率限制模式下。
[0073]本发明如此被描述，但显而易见的是本发明可以以很多方式改变。例如，尽管实施方式被描述为应用到WCDMA系统，但本发明并不限于WCDMA。而且，尽管描述为应用于上行链路，但是实施方式也可以被应用到下行链路。这些改变不应被认为脱离本发明，并且所有这些修改都将被包括在本发明的范围之内。
【权利要求】
1.一种在无线通信系统中确定上行链路噪声功率的方法，包括: 从用户设备接收信号； 通过应用未被使用的信道化码来对接收的信号进行解扩(50);以及 基于所述解扩的输出来确定(62)所述上行链路噪声功率。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 从正交信道化码的集合中选择信道化码，使得所选的信道化码当前未被使用。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 基于所确定的上行链路噪声功率而从所述接收的信号中的至少一个接收的信号中消除(64,66)噪声功率。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述接收的信号中的所述至少一个接收的信号是数据信号和控制信号之一。
5.如权利要求3所述的方法，进一步包括: 基于来自所述消除的输出来确定(90)所述用户设备是否工作在功率限制模式下。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 基于所确定的上行链路噪声功率来执行(80)非连续传输的检测。
7.如权利要求1的方法,进一步包括: 基于所确定的上行链路噪声功率来执行(80、90)信号处理操作。
8.一种上行链路接收机，包括: 第一解扩器(50)，被配置为从用户设备接收信号，并且被配置为使用未被使用的信道化码来对接收的信号进行解扩。
9.如权利要求8所述的上行链路接收机，进一步包括: 第二(54、56)解扩器，被配置为对所述接收的信号进行解扩以获得数据信号和控制信号中的一个信号；以及 噪声消除单元，被配置为基于来自所述第一解扩器和所述第二解扩器的输出而从所述数据信号和所述控制信号中的所述一个信号的功率中消除噪声功率。
10.如权利要求8所述的上行链路接收机，进一步包括: 检测器(180)，被配置为基于所确定的上行链路噪声功率来检测非连续传输。
11.如权利要求8所述的上行链路接收机，进一步包括: 第二(54、56)解扩器，被配置为对所述接收的信号进行解扩以获得用户设备信号；噪声消除单元(60)，被配置为从所述用户设备信号的功率中消除噪声功率；以及检测器(90)，被配置为基于所述噪声消除单元的输出来检测所述用户设备是否工作在功率限制模式下。
【文档编号】H04B1/7097GK103548277SQ201280018131
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年4月10日 优先权日:2011年4月12日
【发明者】J·Z·王, K·K·桑瓦尔, J·孙, 谢恺, S·M·米勒, M·E·谢尔顿 申请人:阿尔卡特朗讯