多输入多输出（mimo）接收器中的干扰和噪声估计的制作方法
【专利摘要】本发明涉及多输入多输出（MIMO）接收器中的干扰和噪声估计。一种接收器电路接收包括来自分配给UE的第一天线端口的第一参考信号的信号。接收器电路包括解扰和解扩展单元，解扰和解扩展单元使用第一天线端口的扩展码和分派给UE的加扰序列来解扩展和解扰信号以生成第一天线端口信号。解扰和解扩展单元使用第二天线端口的扩展码和分派给UE的加扰序列来解扩展和解扰信号，其中第二天线端口未分配给UE，以生成第二天线端口信号。信道估计器基于第一天线端口信号生成第一天线端口的信道估计。估计单元基于第一天线端口信号、信道估计和第二天线端口信号来估计干扰和噪声协方差度量。
【专利说明】多输入多输出(ΜΙΜΟ)接收器中的干扰和噪声估计
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及无线电通信领域，并且更具体地，涉及在无线电网络(尤其蜂窝无线电网络)的多天线传输系统中传输和检测信号的技术。
【背景技术】
[0002]在无线电通信系统中，多用户设备(UE)可以共享相同的频率和时间资源使得可能发生相互干扰。接收器电路和由接收器电路执行的数据检测方法必须经常地改进。尤其，可能希望改进多用户多输入多输出系统中的移动通信接收器的接收质量和性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0003]附图被包括以提供对实施例的进一步理解以及被合并到本描述中并且构成本描述的部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释实施例的原理。其它实施例和实施例的许多预期的优点将被容易地了解，因为通过参考后面的详细描述它们变得更容易理解。
[0004]图1示意地图示了 MMO系统的配置。
[0005]图2示意地图示了配置为针对一层生成解调参考信号(DM-RS)的MMO系统的方块图。
[0006]图3示意地图示了给两个天线端口和两个使用的加扰ID的配置的层的示例性分配。
[0007]图4示意地图示了给四个天线端口和一个使用的加扰ID的配置的层的示例性分配。
[0008]图5示意地图示了给八个天线端口和一个使用的加扰ID的配置的层的示例性分配。
[0009]图6示意地图示了在UE的多输入多输出(MMO)接收器中估计干扰和噪声的示例性方法。
[0010]图7示意地图示了接收器电路的示例性方块图。
[0011]图8示意地图示了配置为估计干扰和噪声协方差度量的单元的示例性方块图。
[0012]图9和10是图示了接收器电路的性能的曲线图。
【具体实施方式】
[0013]在后面，参考附图描述实施例，其中贯穿全文通常利用相似的参考数字来指代相似的元件。在后面的描述中，出于解释的目的，阐述许多具体的细节以便提供对实施例的一个或多个方面的全面的理解。然而，对于本领域技术人员可能明显的是，可以用这些具体细节的较少程度来实践实施例的一个或多个方面。因此，后面的描述不要以限制的意义理解，并且保护的范围由所附的权利要求限定。
[0014]概括的各个方面可以体现在各种形式中。后面的描述通过图示的方式示出了在其中可以实践各个方面的各种结合和配置。要理解，描述的方面和/或实施例仅是示例并且在不脱离本公开的范围的情况下可以利用其它方面和/或实施例并且可以做出结构和功能修改。另外，虽然可以仅相对于几个实施方式中的一个公开实施例的特定特征或方面，但是这样的特征或方面可以与其它实施方式的一个或多个其它特征或方面结合，因为对于任何给定的或特定的应用而言这可能是希望的和有利的。另外，就在详细描述或权利要求中使用术语“包括”、“具有”、“带有”或它们的其它变体来说，这样的术语意图以类似于术语“包含”的方式是包括性的。而且，术语“示例性”仅表示作为示例，而不是最好或最优的。
[0015]在后面，单独地或参考彼此地描述了各种方法和接收器电路。要理解连同描述的方法做出的解释也可以适用于配置为执行该方法的对应的接收器电路并且反之亦然。例如，如果描述了具体的方法步骤，则对应的接收器电路可以包括用于执行该描述的方法步骤的单元，即使这样的单元在图中没有明确地描述或图示。
[0016]本文中描述的方法和接收器电路可以基于或可以支持用于调制数据的任意(尤其数字的)调制方案。例如，可以根据正交幅值调制(QAM)调制方案、二进制相移键控(BPSK)调制方案、正交相移键控(QPSK)调制方案、8QAM调制方案、16QAM调制方案、64QAM调制方案或任何其它适合的调制方案来调制接收的符号流的符号。
[0017]本文中描述的方法和接收器电路可以用于各种无线通信网络，诸如码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、正交 FDMA (OFDMA)和单载波 FDMA (SC-FDMA)网络。术语“网络”、“系统”和“无线通信系统”可以同义地使用。CDMA网络可以实施无线电技术诸如通用陆地无线电接入(UTRA)，cdma2000等。UTRA包括宽带CDMA (W-CDMA)和其它CDMA变体。cdma2000覆盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA网络可以实施无线电技术诸如全球移动通信系统(GSM)及其衍生物诸如例如增强数据速率GSM演进(EDGE)、增强通用分组无线电服务(EGPRS)等。OFDMA网络可以实施无线电技术诸如演进的UTRA(E-UTRA)、超移动宽带(UMB)、IEEE 802.11 (W1-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20、Flash-OFDM.RTM.等。UTRA和E-UTRA是通用移动通信系统(UMTS)的部分。尤其，本文中描述的方法和接收器电路可以用在支持多个预定义的调制方案或调制字母的移动通信标准的框架中。例如基于GSM/EDGE和UMTS/HSPA (高速分组接入)技术的3GPP长期演进(LTE)标准支持QPSK、16-QAM和64-QAM。类似地，WiMAX和无线LAN中的每个支持BPSK、QPSK,16-QAM 和 64-QAM。
[0018]在无线电通信系统中，使用通过一个或多个无线电通信信道传输一个或多个无线电通信信号的传输器。传输器可以是基站(BS)或包括在用户装置(诸如移动无线电收发器、手持无线电装置或任何类似的装置)中的传输装置。基站还可以称为“NodeB”或“eNodeB”。由传输器传输的无线电通信信号可以由接收器(诸如移动无线电收发器或移动站、手持无线电装置或任何类似的装置中的接收装置)接收。本文中描述的接收器电路可以例如包括在这些接收器中。移动站还可以称为“用户设备”(UE)。
[0019]本文中描述的方法和接收器电路可以涉及在传输器和接收器两者处提供多个天线的使用的多输入多输出(MMO)系统。本文中描述的方法和接收器电路还可以涉及在接收器处仅具有一个天线的系统。MMO是无线通信标准(诸如例如IEEE 802.1ln (W1-Fi),4G、3GPP 长期演进(LTE)、WiMAX (尤其 WiMAX 802.16e_2005)和 HSPA+ (尤其版本 7 和后面的版本))的部分。可以根据这些标准或其它标准中的一个或多个来操作本文中描述的方法和接收器电路。
[0020]本文中使用的术语“空间多路复用”对应于用于从基站的不同传输天线传输独立和单独地编码的数据信号(所谓的数据流)的MIMO无线通信中的传输技术。类似地，借助于多个接收天线，UE可以接收多个传输的数据流。这些独立的数据流在本领域中也称为“层”。空间多路复用中的数据的编码可以基于开环方法或闭环方法。
[0021]当个体数据流(层)被分派给单个用户时，这称为单用户(SU) ΜΙΜ0。另外，当个体数据流(层)被分派给几个用户时，这称为多用户(MU)MMO。使用MU-MMO传输的益处是横跨安装在物理分布的UE上的接收天线的自然地独立的信号。MU-MMO方案允许多UE共享例如频域和时域中的相同的资源，即相同的资源块，并且在空间域上多路复用它们的信号。MU-MMO可以被视为空分多址(SDMA)方案的延伸版本。在3G/HSPA MU-MMO中，UE还可以共享例如时间和信道化码(例如正交可变扩展因子(OVSF) /扩展码)中的相同的资源。
[0022]对于MU-MMU，基站可以为用MU-MMO的数据传输调度UE组。然后同时地并且在相同的资源单元(resource element)上将传输数据从基站传输到调度的UE。在数据传输期间，可能发生从基站传输到共同调度的UE的数据流(层)之间的干扰。在MU-MMO中，为了适当地检测在目标UE或分配UE (即所关注的用户的UE)处接收的数据符号，抑制来自共同调度的UE (即干扰UE)的干扰可能是有帮助的。注意术语“目标UE/分配UE”和“共同调度UE/干扰UE，，不指代相同的UE，而是对应于不同且通常远程用户的不同的移动站。分派给干扰UE的数据流(层)在目标UE处可能引起层间干扰。为了减轻层间干扰，可以在目标UE处检测被调度用于干扰UE的数据符号。检测可以基于或可以包括最大似然(ML)算法或近ML算法诸如例如球解码、QRD-M、SIC等。
[0023]图1是具有一个基站BS的SU-MMO或MU-MMO系统的配置的示意性图示。MIMO系统可以以例如相同的时间和频率资源将L个数据流(层)传输给N个用户(移动站UEn，n=l、
2、...N)。L和N是整数，其中L3N。这里，第η个用户的MMO信道矩阵由Hn表示。为了容易标记起见，所关注的用户(目标UE)的MMO信道矩阵简单地写为H，即没有索引。
[0024]因为MU-MMO目的在于以相同的资源(例如时间和频率资源)传输多个用户的数据流，不失一般性，通过示例的方式在单个载波时(例如对于诸如OFDM的多载波系统的每个子载波)来描述下面使用的表示。
[0025]BS可以例如配备有Ntx个传输天线并且目标UE可以配备有Nkx个接收天线。因此，H可以由Nkx X Ntx矩阵来表示。分派给其它用户的其它UE (即{UE1，UE2,...UEj \{UE})也例如可以配备有例如Nkx个接收天线。在这种情况中，每个MMO信道矩阵Hn是Nkx
X Ntx维的。
[0026]下行链路参考信号是占用下行链路时间-频率网格中的具体资源单元的预定义的信号。解调参考信号(DM-RS)是下行链路参考信号的一种类型。它们意图被终端(UE)用于对物理下行链路信道的信道估计。通过示例的方式，在LTE中，它们用于在传输模式(ΤΜ)ΤΜ7、ΤΜ8或ΤΜ9的情况中对物理下行链路共享信道I3DSCH的信道估计。解调参考信号(DM-RS)还称为UE专用参考信号。当小区专用参考信号不可以使用时，UE专用参考信号可以与基于非码本的预编码一起使用。
[0027]DM-RS在LTE的第一版本中被第一次引入，LTE的第一版本是3GPP版本8。在版本8中，ΤΜ7的DM-RS限制为单个层传输，即没有空间多路复用。分别地在版本9中和在版本10中引入的TM8和TM9支持等级I SU-MMO (即使用一个层)和针对多达四个共同调度的UE的MU-MMO(即多达四层)。为了解释起见，参考LTE。然而，即使本文中使用了 LTE术语诸如例如DM-RS、PDSCH等，但是要理解本公开是更一般的并且不局限于LTE。
[0028]如图2中示出的，对于由BS传输的每个数据流或层，BS可以例如配备有生成预编码的和功率分配的UE专用参考信号(例如DM-RS)的单元100。根据图2，UE专用参考信号生成器(称为DM-RS生成器110)生成复参考符号
气SCID作为DM-RS，其中每个复参考符号被分派给具有索引i(其中i是I和L之
间的整数)、正交扩展码(诸如例如正交覆盖码(OCC))和具有索引SCID的UE专用加扰序列
的层。尤其气SCID可以包括OCC和加扰序列的乘积。
[0029]然后可以在预编码和功率分配单元120中对复数参考符号气SdD进行预编码和
功率分配。通过预编码，层被映射到天线端口。更具体地，层的每个符号与复权重相乘以调整到每个天线或来自每个天线的信号的幅值和相位。预编码可以用于期望方向上的多流波束成形以在数据流被分派到的相应UE处增加接收的信号增益。为了这个目的，预编码可以使用传输器(即BS)处的信道状态信息(CSI)的知识。
[0030]通过功率分配，每个DM-RS可以以与其相对的功率有关的因子进行缩放。功率分配的因子可以合并到预编码向量的系数中。
[0031]每个DM-RS通过例如波束成形技术被导向个体UE。层的数量可以例如等于或大于DM-RS的数量。层的数量可以例如与天线端口的数量相同或大于天线端口的数量。上面参照的天线端口不一定对应于具体的物理天线。天线端口可以理解为对应于DM-RS的传输。在LTE规范中使用的稍微更一般的定义是:当且仅当两个接收信号已在相同的天线端口上传输，则可以假定它们已经历相同的全信道。
[0032]在预编码和功率分配单元120中信号的预编码和功率分配之后，将信号从Ntx个传输天线130传输到具有Nkx个接收天线150的UE 140。由接收天线150接收的信号在UE140中被解扩展和解扰。
[0033]通过示例的方式,对于针对具有两个加扰ID SCID (O和I)的两个加扰序列在两个天线端口 P (7和8)上的两层传输的情况，针对在信道上传输的DM-RS的系统函数yDM_KS可以表达如下:
【权利要求】
1.一种在用户设备(UE)的多输入多输出(MMO)接收器中估计干扰和噪声的方法，包括: 在所述UE处接收包括从第一天线端口传输的第一参考信号的信号，第一天线端口被分配给所述UE ； 使用与第一天线端口关联的扩展码和分派给所述UE的加扰序列来解扩展和解扰所述信号，从而生成第一天线端口信号； 使用与第二天线端口关联的扩展码和分派给所述UE的所述加扰序列来解扩展和解扰所述信号，第二天线端口未分配给所述UE，从而生成第二天线端口信号； 使用第一天线端口的信道估计器基于第一天线端口信号执行信道估计，从而生成涉及第一天线端口的信道估计；以及 基于第一天线端口信号、所述信道估计和第二天线端口信号来估计干扰和噪声协方差度量。
2.根据权利要求1的方法，进一步包括: 基于第一天线端口信号和所述信道估计来估计与第一天线端口有关的第一干扰和噪声协方差度量; 基于第二天线端口信号来估计与第二天线端口有关的第二干扰和噪声协方差度量；和 结合第一协方差度量和第二协方差度量以获取所述干扰和噪声协方差度量。
3.根据权利要求1的方法，其中第二天线端口未分配给另一个UE。
4.根据权利要求1的方`法，其中所述信号进一步包括从第二天线端口传输的第二参考信号，第二天线端口被分配给另一个UE。
5.根据权利要求1的方法，其中第一参考信号是用于解调物理下行链路共享信道(PDSCH)的解调参考信号(DM-RS)。
6.根据权利要求1的方法，其中与第一天线端口关联的所述扩展码和与第二天线端口关联的所述扩展码是正交覆盖码(0CC)。
7.根据权利要求2的方法，其中结合包括将第一干扰和噪声协方差度量与第二干扰和噪声协方差度量相加。
8.根据权利要求1的方法，其中所述信号的单个数据流从第一天线端口传输到所述UE0
9.根据权利要求1的方法，其中接收的信号进一步包括从第三天线端口传输的第三参考信号，第三天线端口被分配给所述UE ； 使用与第三天线端口关联的扩展码和分派给所述UE的所述加扰序列来解扩展和解扰所述信号，从而生成第三天线端口信号；以及 基于第三天线端口信号执行第三天线端口的信道估计，从而生成涉及第三天线端口的第二信道估计； 基于第一天线端口信号、所述信道估计、第二天线端口信号、第三天线端口信号和第二信道估计来估计干扰和噪声协方差度量。
10.根据权利要求9的方法，其中与第一天线端口关联的所述扩展码、与第二天线端口关联的所述扩展码和与第三天线端口关联的所述扩展码是正交覆盖码(0CC)。
11.根据权利要求9的方法，其中所述接收的信号包括传输到所述UE的至少两个数据流，其中从第一天线端口传输至少一个数据流并且从第三天线端口传输至少一个其它数据流。
12.根据权利要求1的方法，进一步包括: 使用与第四天线端口关联的扩展码和分派给所述UE的所述加扰序列来解扩展和解扰所述信号，第四天线端口未被分配给所述UE，从而生成第四天线端口信号； 基于第一天线端口信号、所述信道估计、第二天线端口信号和第四天线端口信号来估计干扰和噪声协方差度量。
13.根据权利要求12的方法，其中与第一天线端口关联的所述扩展码、与第二天线端口关联的所述扩展码和与第四天线端口关联的所述扩展码是正交覆盖码(OCC)。
14.根据权利要求12的方法，其中第四天线端口未分配给另一个UE。
15.根据权利要求12的方法，其中所述信号进一步包括从第四天线端口传输的第四参考信号，第四天线端口被分配给另一个UE。
16.根据权利要求1的方法，其中所述UE与LTE网络或LET高级网络兼容。
17.根据权利要求1的方法，其中估计与第二天线端口有关的第二干扰和噪声协方差度量独立于第二天线端口是否分配给另一个UE。
18.一种用户设备(UE)的接收器电路，配置为接收包括从第一天线端口传输的第一参考信号的信号，第一天线端口被分配给所述UE，所述接收器电路包括: 解扰和解扩展单元，配置为使用与第一天线端口关联的扩展码和分派给所述UE的加扰序列来解扩展和解扰接收的信号，从而生成第一天线端口信号，并且配置为使用与第二天线端口关联的扩展码和分派给所述UE的所述加扰序列来解扩展和解扰接收的信号，第二天线端口未分配给所述UE，从而生成`第二天线端口信号； 信道估计器，配置为基于第一天线端口信号生成涉及第一天线端口的信道估计；以及 估计单元，配置为基于第一天线端口信号、所述信道估计和第二天线端口信号来估计干扰和噪声协方差度量。
19.根据权利要求18的接收器电路，其中配置为估计干扰和噪声协方差度量的所述估计单元包括: 第一子单元，配置为基于第一天线端口信号和所述信道估计来估计与第一天线端口有关的第一干扰和噪声协方差度量； 第二子单元，配置为基于第二天线端口信号估计与第二天线端口有关的第二干扰和噪声协方差度量；和 第三子单元，配置为结合第一协方差度量和第二协方差度量以获取所述干扰和噪声协方差度量。
20.根据权利要求18的接收器电路，进一步包括: 白化滤波器，其中所述接收器电路配置为基于估计的干扰和噪声协方差度量来调整白化滤波器。
21.根据权利要求18的接收器电路，进一步包括: 线性检测器，其中所述接收器电路配置为基于估计的干扰和噪声协方差度量来调整所述线性检测器。
22.根据权利要求19的接收器电路，其中所述第三子单元包括加法器。
23.根据权利要求19的接收器电路，其中所述第二子单元配置为独立于第二天线端口是否分配给另一个UE地操作。
24.根据权利要求18的接收器电路，其中接收的信号进一步包括从第三天线端口传输的第三参考信号，第三天线端口被分配给所述UE，并且其中: 所述解扰和解扩展单元配置为使用与第三天线端口关联的扩展码和分派给所述UE的所述加扰序列来解扩展和解扰所述信号，从而生成第三天线端口信号； 所述信道估计器配置为基于第三天线端口信号执行第三天线端口的信道估计，从而生成与第三天线端口有关的第二信道估计；和 配置为估计干扰和噪声协方差度量的所述估计单元配置为基于第一天线端口信号、所述信道估计、第二天线端口信号、第三天线端口信号和第二信道估计来估计所述干扰和噪声协方差度量。
25.根据权利要求18的接收器电路，其中所述接收的信号进一步包括从第四天线端口传输的第四参考信号，第四天线端口未被分配给所述UE ； 所述解扰和解扩展单元配置为使用与第四天线端口关联的扩展码和分派给所述UE的所述加扰序列来解扩展和解扰所述信号，从而生成第四天线端口信号；和 配置为估计干扰和噪声协方差度量的所述估计单元配置为基于第一天线端口信号、所述信道估计、第二天线端口信号 和第四天线端口信号来估计干扰和噪声协方差度量。
【文档编号】H04L25/02GK103873130SQ201310650265
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2012年12月7日
【发明者】R.巴尔拉杰, B.巴迪克, T.肖兰 申请人:英特尔移动通信有限责任公司