在mimo系统中进行损害相关度估计的方法和装置制造方法
【专利摘要】本文的教导公开了基于对任何给定处理间隔确定在对整体接收信号损害相关度进行估计时应该考虑哪些损害因素，来为接收信号处理简化损害相关度估计的方法和装置。这些简化降低了计算处理要求，降低了电路复杂度和/或降低了工作电力，并且提高了接收机性能。相应的发射机和发射方法包括：根据正在进行的调度向目标接收机发射多个信息流；以及控制所述正在进行的调度以减少在目标接收机处进行损害相关度估计时考虑的损害因素的数量。在一种实施方式中，接收机基于接收控制信息来确定要考虑哪些损害因素。在另一种实施方式中，接收机基于后台处理，例如对多个损害因素的参数模型拟合参数的后台控制，并随时间而观察那些模型拟合参数，来确定要考虑的损害因素。
【专利说明】在MIMO系统中进行损害相关度估计的方法和装置
[0001]分案申请说明
[0002]本申请是申请日为2008年2月15日、申请号为200880006188.3 (国际申请号PCT/ΕΡ2008/051887)的、题为“在MMO系统中进行损害相关度估计的方法和装置”的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0003]本发明总体上涉及多输入多输出(MMO)通信系统，具体地涉及在这种系统中对信号损害相关度进行估计。
【背景技术】
[0004]广义耙式(G-Rake)接收机、码片均衡接收机以及其他类型的干扰抑制接收机对接收到的信号损害相关度进行估计，作为白化(whiten)有色干扰的基础。例如，“参数”G-Rake接收机使用多个模型项来模拟接收信号损害相关度。更具体地来讲，参数G-Rake接收机使用对应的协方差矩阵来表达不同的信号损害相关度，例如，模拟同一小区干扰的协方差矩阵、模拟其他小区干扰的协方差矩阵等。每个矩阵都表现为整个损害相关度模型中的一项，一般来说，每一项都包括比例因子(scaling factor)，也被称为“拟合”参数。
[0005]在操作中，参数G-Rake例如根据其对公共导频信道(CPICH)采样的观测来直接估计接收信号损害相关度。然后，基于最小平方或用于调整损害相关度模型中的每一项的拟合参数的其他拟合处理，将模拟的损害相关度“拟合”到直接观测到的损害。由于损害相关度模型中存在相对较少的项，因此在拟合处理过程中要确定的拟合参数相对较少，所以尽管从CPICH采样获得对信号损害相关度的直接估计可能存在干扰，但是该拟合处理仍可以相对良好地运行。
[0006]相反，在多输入多输出(MMO)系统中，因为伴随MMO系统中的操作所出现的是更复杂的损害相关度模型，所以可能必须从这些相同的直接估计中确定多得多的拟合参数。因此，由于在MMO环境下，例如，在宽带CDMA (WCDMA)标准的版本7的双发射天线阵列(D-TxAA)环境下，要考虑更多模型项，所以要对确定拟合参数的“标准”参数G-Rake处理进行扩展。
[0007]此外，MIMO环境带来了在数据信号与导频信号之间有所不同的特定形式的信号损害，从而使在损害模型拟合处理中使用基于导频的损害相关度估计变得复杂。例如，MIMO系统中的数据信号可能受到了交叉流(cross-stream)干扰，这种干扰是由于在MMO发射机处对不同信息流重复使用信道化参数(例如，信道码或信道频率)而造成的。因为导频信号是使用唯一的信道化参数通过MIMO天线发射的，所以，这种干扰一般不会在导频信号上出现，因此，对接收信号损害相关度的基于导频的直接观测并未反映出数据信号损害相关度的交叉流干扰分量。针对不同信息流使用类似于预编码权重，例如D-TxAA MIMO中的波束成形权重，使得损害相关度估计的参数模型进一步复杂化。
[0008]简言之，用于损害相关度估计和补偿的参数模拟方式，例如，在G-Rake、芯片均衡器以及其他干扰抑制接收机架构中使用的那些方式，成为了 MMO系统中的问题。即使假设基于导频的观测提供了确定接收到的通信信号中的损害相关度的基础，但是，可能很重要的损害因素的数量如此大，以至于模型拟合变得很难计算，并且随着同时拟合到测得的损害相关度的模型项数的增加，拟合结果相应地变得更不准确。
【发明内容】
[0009]接收信号处理，例如干扰抑制和/或接收信号质量估计，随着发射信号结构和发射系统复杂度增加而变得愈发复杂。例如，多输入多输出(MIMO)系统涉及与各种干扰源相对应的可能数量非常大的接收信号损害因素。因此，本文的教导公开了基于针对任意给定的处理间隔确定在对总体接收信号损害相关度进行估计时应该考虑哪些损害因素来简化用于接收信号处理的损害相关度估计的方法和装置。这些简化降低了计算处理要求，由此可以实现降低的电路复杂度和/或降低的工作电力，并且提高拟合参数估计质量，由此还改善了接收机性能。
[0010]宽泛地说，如本文所教导的基于接收机的处理的一种或更多种实施方式通过动态确定对于潜在的大量损害项可以考虑的损害因素的一般模型中要考虑哪些模型拟合参数和/或模型拟合参数组，来改善损害相关度估计，由此提高接收机性能和效率。在一种或更多种实施方式中，接收机处理包括检测并从模型拟合过程中排除可忽略的干扰分量，还可以包括出于在简化后的估计过程中将模型拟合参数组合在一起而检测重复的(或者相同赋值的)模型拟合参数。注意，如本文所教导的接收机处理的一种或更多种实施方式使用推得的或者接收的关于发射信号结构的知识来在损害相关度估计中进行特定简化。
[0011]在一种实施方式中，在接收机中估计损害相关度的方法包括以损害相关度的一般表达式来表示多个损害因素。该方法接下来动态地确定在对接收到的通信信号的损害相关度进行估计时要考虑所述一般表达式中的哪些损害因素。该方法还包括基于所确定的损害因素来估计所接收的通信信号的损害相关度。该方法例如可以由在MIMO通信系统中运行的MMO接收机来实施，其中该接收机包括适当配置的接收机电路。
[0012]使用动态确定，接收机基于改变的损害条件随时间来调整其对它的损害相关度一般表达式所进行的简化。在一种或更多种实施方式中，这样的调整是基于接收控制信息的，所述控制信息直接或间接指示接收机在为一个或更多个感兴趣的接收通信信号估计总体损害相关度时应该考虑哪些损害因素。
[0013]在一种或更多种其他实施方式中，所述调整是基于接收机处进行的损害相关度测量的。例如，在至少一种实施方式中，所述一般表达式包括损害相关度参数模型，具有对应于多个损害因素的多个模型拟合参数。在这些实施方式中，所包括的接收机电路内的一个或更多个处理电路使用测得的损害相关度来随时间确定各个模型拟合参数(或相关的子组)。在至少一种这样的实施方式中，接收机在一个或更多个后台处理间隔内从接收的导频信号测量信号损害相关度，并且基于参数模型的拟合简化版本将这些一个或更多个后台处理间隔上的模型拟合参数的值计算为测得的损害相关度。
[0014]接收机观察在该后台处理期间计算出的模型拟合参数的绝对值，以确定损害因素中不可忽略的因素。因此，在任何给定的前台处理间隔(例如接收机为干扰抑制和/或接收信号质量估计而生成组合权重的间隔)中，接收机使用不同拟合参数的最小集合并且基于被确定为不可忽略的损害因素来为接收的信号估计总体损害相关度。例如，接收机将对应于不可忽略损害因素的损害模型项拟合到当前测得的损害相关度，其例如可以从连同接收的通信信号一起接收的导频信号获得。前台损害相关度估计因此通过减少在前台参数损害相关度估计中涉及的模型拟合参数的数量而得到简化。
[0015]相应地，一种将通信信号发射给多个目标接收机的方法包括:根据正在进行的发射调度，向多个目标接收机中的各个目标接收机发射一个或更多个信息流；以及控制所述正在进行的发射调度，以减少所述多个目标接收机中被调度的那些接收机进行接收信号处理时必须考虑的损害因素的数量。在一个这样的实施方式中，适当配置的发射机基于将同时发射用于发射不同信息流的预编码权重的数量限制为少于发射预编码权重组合的限定数量，来减少目标接收机中被调度的接收机进行接收信号处理时必须考虑的损害因素的数量。在另一种实施方式中，发射机基于调度目标接收机以避免一次对不止一个目标接收机进行发射来减少目标接收机中被调度的接收机在进行接收信号处理时必须考虑的损害因素的数量。可附加地或者可替换地，发射机通过使用固定和/或相同的发射流功率分配来简化接收机处的损害相关度估计，减少了它们需要估计的不同模型拟合参数的数量。在任何或者所有这样的实施方式中，发射机都可以发射控制信息，所述控制信息向一个或更多个目标接收机直接或间接指示应该考虑多个损害因素中的哪些。
[0016]当然，本发明并不限于上述特征和优点。事实上，通过阅读后面的详细描述并且查看附图，本领域技术人员将认识到额外的特征和优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是发射机和接收机的一个实施方式的框图，该接收机具有根据这里给出的教导的损害相关度估计电路。
[0018]图2是用于进行损害相关度估计的处理逻辑的一个实施方式的逻辑流程图。
[0019]图3是图1的损害相关度估计的功能电路细节的一个实施方式的框图。
[0020]图4是图1中描绘的发射机和接收机的MIMO实施方式的框图。
[0021]图5是损害相关度估计的一个或更多个实施方式中所使用的后台处理间隔和前台处理间隔的图。
【具体实施方式】
[0022]作为非限制性实施例，图1例示了多输入多输出(MMO)发射机10，其构成了 MMO通信系统12的一部分。发射机10将对应于多个信息流的信号从两个或更多个天线14发射给多个目标接收机。在该图示中，目标接收机在这里一般描绘为各种用户设备(UE) 16，每个UE16都包括两个或更多个接收机天线18。这里特别感兴趣的是，至少一个UE16包括损害相关度估计电路20，其被配置为基于动态地确定在损害相关度估计中应当考虑的损害因素，来简化和改善可能非常复杂的干扰环境中的损害相关度估计。
[0023]图2例示了损害相关度估计电路20的一个实施方式的处理逻辑，损害相关度估计电路20可以包括硬件、软件或它们的任意组合。所例示的处理基于以接收信号损害相关度的一般表达式来表示多个损害因素(步骤100)。在损害相关度估计电路20可以被设计或者编程为在损害相关度估计中执行一系列计算或计算子集(其中，这些计算对应于损害相关度的一般数学表达式)的意义上说，该步骤可以也可以不代表“有效(active)”处理步骤。
[0024]通过表示损害相关度，损害相关度估计电路20被配置为:动态地确定在对接收到的通信信号进行损害相关度估计时要考虑所述一般表达式中的哪些损害因素(步骤102)。损害相关度估计电路20基于所确定的损害因素来估计接收信号的损害相关度(步骤104)。
[0025]通过根据少于所有可能数量的损害因素来估计接收到的通信信号的损害相关度，即，基于确定的损害因素子集来估计损害相关度，损害相关度估计电路20降低了计算复杂度并改善了损害相关度估计的性能。然而，损害相关度估计电路20还通过动态地确定它在计算中要考虑的损害因素来适应不断变化的损害条件，从而在对感兴趣的一个或更多个接收到的通信信号进行损害相关度估计时它所考虑的损害因素的子集随变化的损害条件而随时改变。
[0026]图3例示了损害相关度估计电路20的功能电路设置的一个实施方式，该损害相关度估计电路20包括判决电路22和估计电路24。判决电路22被配置为动态地确定在对接收到的通信信号进行损害相关度估计时要考虑所述一般表达式中的哪些损害因素，而估计电路24被配置为基于所确定的损害因素来估计接收到的通信信号的整体损害相关度。
[0027]当然，UE16的接收机包括其他功能电路，包括其他接收信号处理电路26，其可以被配置为广义靶式(G-Rake)接收机，G-Rake接收机例如通过白化由多址干扰(MAI)引起的有色干扰来改善接收性能。更具体地讲，G-Rake接收机可以将一个或更多个探测指放置在反常路径(off-path)上来进行干扰表征，并利用这些Rake指之间的干扰的互相关度来确定组合权重，组合权重用于对从两个或更多个Rake指获得的感兴趣的接收到的通信信号的解扩(despread)值进行组合。因此,在这些实施方式中,G-Rake接收机中的组合权重生成器根据损害相关度估计电路20所生成的损害相关度估计值来生成该组合权重。
[0028]类似地，UE16的码片均衡器接收机实施方式包括组合权重生成器，组合权重生成器根据损害相关度估计电路20产生的损害相关度估计值来生成组合权重。在这些实施方式中，码片均衡器电路基于组合权重值来设置均衡滤波抽头(tap)权重。一般地，其他接收信号处理电路26包括某种利用损害相关度估计电路20所生成的损害相关度估计值的干扰抑制通信接收机。因此，尽管未在图3中示出，但是其他接收信号处理电路26可以包括导频与业务信号解扩器、信道估计器和组合权重生成器，该组合权重生成器用于根据损害相关度估计电路20生成的损害相关度估计值来对接收信号进行组合。
[0029]通过非限制性实施例的方式，图4例示了 UE16的G-Rake实施方式的其他电路细节。在该图中，UE16被配置为MMO运行，并且包括开关/双工器30、发射机32、接收机34以及系统处理器/控制器36。接收机34包括前端电路40和G-Rake接收机42,G-Rake接收机包括损害相关度估计电路20的实施方式或者与其相关联。当然，本领域技术人员将意识到，UE16的图示架构表示了非限制性实施例，并且可以按照需要或期望使用其他功能电路设置。例如，UE16所采用的特定电路和电路设置取决于其预期功能。在一个或更多个实施方式中，UE16包括用在无线通信网络中的蜂窝无线电话或其他移动通信终端(或模块)。
[0030]作为UE16的MMO配置的补充，(作为非限制性实施例)图4例示了发射机10的双天线MMO配置。对于例如WCDMA标准版本7中的MMO传输，双天线、双流配置特别引人瞩目。发射机10的例示实施方式生成与两个信息流(流I和流2)相对应的发射信号，从双天线14-1和14-2发射出去。
[0031]在发射机操作中，解复用电路50分离出不同流的信息位，通过双编码/调制电路52-1和52-2进行流编码、扩频和调制。注意，对于多个流使用相同扩频序列会导致码重用干扰。调制流馈入预编码器54，预编码器54将预编码权重{vn、V12、V21、v22}应用于调制流信号。预编码后的输出信号根据需要通过放大电路56-1和56-2来放大，并通过天线14-1和14-2来发射。
[0032]更详细地讲，例示的发射机10同时发射两个编码数据块或流，其中，这两个流使用相同的扰码和信道化码。在发射之前，通过预编码器54将复数天线预编码权重应用于调制流信号。理想情况下，预编码器54应用的预编码权重使到目标UE16的信道近似正交。在完美正交并假设一条路径传播信道的情况下，传播信道矩阵将表现为对角阵。即，发射天线I⑵到接收天线2⑴的有效传播信道为O。这样，从两个发射天线14-1和14-2发射的流就不会相互干扰。
[0033]当然，预编码权重一般并非与信道实现完美地匹配，并且两个流之间的正交化也不完美，也就是说在两个流之间存在一定量的干扰。通常，解决UE16(和其他源)处接收到的信号损害的交叉流干扰包括:针对可能的大量损害贡献来估计损害相关度，而这在计算量上过高，至少在计算速率上需要“现场(live)”接收信号补偿。然而，如本文所教导的，损害相关度估计电路20可以被配置为基于对一般损害相关度表达式进行简化来对接收信号进行损害相关度估计。这种简化是基于动态地确定要考虑损害相关度表达式中的哪些损害贡献。
[0034]理解本文所教导的损害相关度估计的详细数学上的实施例从基本记法框架(notat1nal framwork)开始。如果x是复变量，则令x*表示其共轭。如果x是向量，贝1J令xt表示其转置，而xH表示其厄米特转置，即，转置的复共轭矩阵。以这种记法，损害相关度可以用协方差矩阵来表示，用随机变量列向量X将该协方差矩阵定义为:
[0035]Ε((χ — Ε(χ))(χ-Ε(χ))Η)等式(I)
[0036]其中EU)表示期望值或平均值。令χ(η)，η = 1，...，N表示随机变量x的多个样
本，于是，协方差矩阵的估计值被计算为:
[0037]
【权利要求】
1.一种向多个目标接收机发射通信信号的方法，该方法包括以下步骤: 根据正在进行的发射调度，向各个目标接收机发射一个或更多个信息流；以及 控制所述正在进行的发射调度，以减少被调度的那些目标接收机在进行接收信号处理时必须考虑的损害因素的数量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，控制所述正在进行的发射调度以减少被调度的那些目标接收机在进行接收信号处理时必须考虑的损害因素的数量的步骤包括以下步骤:将同时发射用于发射不同流的预编码权重的数量限制为少于发射预编码权重组合的限定数量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，控制所述正在进行的发射调度以减少被调度的那些目标接收机在进行接收信号处理时必须考虑的损害因素的数量的步骤包括以下步骤:调度所述目标接收机以避免一次对不止一个目标接收机进行发射。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，控制所述正在进行的发射调度以减少被调度的那些目标接收机在进行接收信号处理时必须考虑的损害因素的数量的步骤包括以下步骤中的至少一个:对于一个或更多个信息流使用相同的发射功率分配；以及对于一个或更多个所述信息流使用固定的发射功率分配。
5.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤:发射控制信息，所述控制信息向一个或更多个所述目标接收机直接或间接指示了在接收信号处理中应该考虑多个损害因素中的哪些损害 因素。
【文档编号】H04B1/7103GK104022795SQ201410201254
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2008年2月15日 优先权日:2007年2月27日
【发明者】伊莱亚斯·琼森, 安德烈斯·雷亚 申请人:Lm爱立信电话有限公司