Патент на изобретение №2349034

(54) ОЦЕНИВАНИЕ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛА К ШУМУ В УСТРОЙСТВАХ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ С РАЗНЕСЕНИЕМ ПРИЕМА

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в беспроводных системах связи. Способ оценивания отношения сигнал к шуму для сигналов беспроводной связи заключается в том, что генерируют оценки символов трафика и пилот-сигнала для принятого беспроводного сигнала на основании пространственных выборок сигнала, масштабируют оценки символов трафика и пилот-сигнала, используя пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра, и оценивают отношение сигнала к шуму на основании масштабированных оценок символов трафика и пилот-сигнала. Технический результат – повышение точности вычисления отношения сигнала к шуму. Оцененное значение отношения сигнала к шуму может использоваться для генерирования команд управления мощностью для использования в прямом управлении мощностью. 6 н. и 36 з.п. ф-лы, 10 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Это раскрытие относится к беспроводной связи и, более конкретно, к технологиям для оценки отношения сигнала к шуму.

Уровень техники

Широко используемая технология для беспроводной связи – это модуляция сигналов множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA). В системе CDMA многочисленные сообщения одновременно передаются между базовыми станциями и мобильными абонентскими устройствами через радиочастотный (RF) сигнал расширенного спектра. В CDMA и других системах расширенного спектра максимизация пропускной способности системы и поддержка качества обслуживания являются первостепенными заботами. Пропускная способность системы в системе расширенного спектра может быть максимизирована с помощью аккуратного управления мощностью передачи каждого абонентского устройства и базовой станции в системе.

Если сигнал, переданный абонентским устройством, прибывает на базовую станцию на уровне мощности, который является слишком низким, частота появления ошибочных битов может быть слишком высокой для возможности эффективной связи с этим абонентским устройством, подрывая качество обслуживания. С другой стороны, сигналы с уровнями мощности, которые являются слишком высокими, могут интерферировать с передачей данных между базовой станцией и другими абонентскими устройствами в системе, уменьшая пропускную способность системы. По этой причине, чтобы поддерживать пропускную способность системы и качество обслуживания, желательно контролировать и управлять уровнем мощности передачи сигналов, передаваемых базовыми станциями и абонентскими устройствами.

Абонентские устройства и базовые станции обычно осуществляют связь друг с другом, чтобы управлять мощностью передачи сигналов, посылаемых в системе. Например, чтобы управлять уровнем мощности передачи в базовой станции, абонентское устройство оценивает мощность сигнала, принятого от базовой станции, и передает инструкции, такие как биты управления мощностью, базовой станции через канал управления. Базовая станция регулирует мощность передачи, базируясь на битах управления мощностью, переданных от абонентского устройства.

Процесс для управления мощностью передачи базовой станции часто называется прямым управлением мощности (FPC). Для эффективного прямого управления мощностью абонентское устройство оценивает отношение сигнала к шуму сигналов, принятых от базовой станции. Отношение сигнала к шуму обычно выражается как отношение E_b/N_t, т.е. отношение энергии сигнала на информационный бит (E_b) к спектральной плотности (N_t) мощности шума.

Сущность изобретения

Это раскрытие ориентировано на технологии для оценки отношения сигнала к шуму (SNR) сигналов, принятых устройством беспроводной связи. Эти технологии пользуются преимуществом пространственного разнесения приема в устройстве беспроводной связи для достижения точных оценок отношения SNR. В общем, к оценкам входящих символов может применяться пространственная проектирующая функция винеровского фильтра, чтобы поддерживать эффективное вычисление отношения SNR. Оцененное SNR может использоваться для генерирования команд управления мощностью для использования в прямом управлении мощностью.

В одном варианте осуществления это раскрытие предоставляет способ, заключающийся в том, что генерируют оценки символов трафика и пилот-сигнала для принятого беспроводного сигнала, на основании пространственных выборок сигнала, масштабируют оценки символов трафика и пилот-сигнала, используя пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра; и оценивают отношение сигнала к шуму на основании масштабированных оценок символов трафика и пилот-сигнала.

В другом варианте осуществления это раскрытие предоставляет устройство беспроводной связи, выполненное с возможностью генерирования оценок символов трафика и пилот-сигнала для принятого беспроводного сигнала на основании пространственных выборок сигнала, масштабирования оценок символов трафика и пилот-сигнала с использованием пространственной проектирующей функции винеровского фильтра и оценивания отношения сигнала к шуму на основании масштабированных оценок символов трафика и пилот-сигнала.

В другом варианте осуществления это раскрытие предоставляет способ, заключающийся в том, что генерируют оценки символов трафика и пилот-сигнала для принятого беспроводного сигнала, масштабируют оценки символов трафика и пилот-сигнала, используя пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра, и оценивают отношение сигнала к шуму на основании масштабированных оценок символов трафика и пилот-сигнала.

В дополнительном варианте осуществления это раскрытие предоставляет устройство беспроводной связи, выполненное с возможностью генерирования оценок символов трафика и пилот-сигнала для принятого беспроводного сигнала, масштабирования оценок символов трафика и пилот-сигнала с использованием пространственной проектирующей функции винеровского фильтра и оценивания отношения сигнала к шуму на основании масштабированных оценок символов трафика и пилот-сигнала.

В других вариантах осуществления это раскрытие предоставляет машинно-читаемые носители информации, содержащие инструкции, побуждающие процессор осуществлять аспекты вышеупомянутого способа и устройства. В частности, будучи реализованными в программном обеспечении, технологии, здесь описываемые, могут быть реализованы в виде программного кода, который может исполняться процессором или DSP, для выполнения одной или более из этих технологий.

Детали одного или более вариантов осуществления излагаются в сопровождающих чертежах и описании ниже. Другие признаки, объекты и преимущества будут видны из описания и чертежей и из формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 – блок-схема, показывающая систему беспроводной связи.

Фиг.2 – блок-схема, в общем, показывающая концепцию прямого управления мощностью в системе беспроводной связи, использующей разнесение приема.

Фиг.3 – блок-схема, показывающая процессор управления мощностью, сконфигурированный для использования с разнесением приема.

Фиг.4 – блок-схема, показывающая устройство беспроводной связи, включающее в себя процессор управления мощностью, как показано на фиг.3.

Фиг.5 – блок-схема, показывающая использование пространственной проектирующей функции винеровского фильтра для масштабирования оценок символов трафика и пилот-сигнала.

Фиг.6 – блок-схема, показывающая модуль оценивания отношения сигнала к шуму для включения в устройство беспроводной связи, как показано на фиг.4.

Фиг.7 – блок-схема, показывающая другой модуль оценивания отношения сигнала к шуму для включения в устройство беспроводной связи, как показано на фиг.4.

Фиг.8 – блок-схема, показывающая многоотводный модуль оценивания отношения сигнала к шуму для многоотводного приемника.

Фиг.9 – диаграмма последовательности операций, показывающая технологию для оценивания отношения сигнала к шуму, используя разнесение приема.

Фиг.10 – диаграмма последовательности операций, показывающая технологию из фиг.9 более детально.

Подробное описание

Фиг.1 – блок-схема, показывающая систему 10 беспроводной связи расширенного спектра. Система 10 может проектироваться, чтобы поддерживать одну или более технологий связи расширенного спектра, такие как технологии, соответствующие любому из различных стандартов CDMA и включающие в себя стандарт WCDMA. Например, система 10 беспроводной связи может поддерживать один или более стандартов CDMA, таких как (1) “стандарт TIA/EIA-95-B совместимости мобильная станция – базовая станция для двухрежимной широкополосной сотовой системы расширенного спектра” (стандарт IS-95), (2) “рекомендованный минимальный стандарт TIA/EIA-98-C для двухрежимной широкополосной сотовой мобильной станции расширенного спектра” (стандарт IS-98), (3) стандарт, предложенный консорциумом, называемым “Проект партнерства третьего поколения” (3GPP, 3rd Generation Partnership Project), и воплощенный в группе документов, включающей в себя документы под номерами 3G TS 25.211, 3G TS 25.212, 3G TS 25.213 и 3G TS 25.214 (стандарт WCDMA), (4) стандарт, предложенный консорциумом, называемым “Проект 2 партнерства третьего поколения” (3GPP2), и воплощенный в группе документов, включающей в себя “стандарт TR-45.5 для физического уровня для систем cdma2000 расширенного спектра”, “стандарт C.S0005-A передачи сигналов верхнего уровня (уровня 3) для систем cdma2000 расширенного спектра” и “спецификацию C.S0024 CDMA2000 воздушного интерфейса пакетных данных высокой скорости” (стандарт CDMA2000), и (5) другие стандарты.

Как показано на фиг.1, система 10 может включать в себя базовую станцию 12, которая передает и принимает беспроводные сигналы к и от устройства 14 беспроводной связи (WCD) через антенну 16 базовой станции. Беспроводные сигналы могут идти по одному или более лучам 18A, 18B, 18C. WCD 14 может быть в форме мобильного абонентского устройства, такого как сотовый радиотелефон, спутниковый радиотелефон, плата PCMCIA, вставленная внутрь портативного компьютера, персональное цифровое информационное устройство (PDA), оснащенное возможностями беспроводной связи, или подобным. Базовая станция 12 может включать в себя контроллер базовой станции, который предоставляет интерфейс между базовой станцией и коммутируемой телефонной сетью общего пользования (PSTN), сетью данных или обеими.

Базовая станция 12 может принимать сигналы от WCD 14 по первому лучу 18A, так же как сигналы по второму лучу 18B, 18C, возникшему из-за отражения сигнала от препятствия 20. Препятствие 20 может быть любой структурой, находящейся близко к WCD 14, такой как сооружение, мост, автомобиль или даже человек. Передаваемые сигналы иллюстрируют среду с многолучевым распространением, в которой многочисленные принимаемые сигналы несут одну и ту же информацию, но могут иметь различные амплитуды, фазы и временные задержки. Таким образом, сигналы являются экземплярами одного и того же сигнала, переданного по различным физическим лучам 18 на базовую станцию 12 или WCD 14. Один и тот же сигнал, переданный вдоль различных физических лучей, указывается здесь как пространственно разнесенный сигнал или многолучевой сигнал.

WCD 14 и базовая станция 12 используют технологию обратной связи, часто указываемую как прямое управление мощностью (FPC), чтобы управлять уровнем мощности передачи сигналов, передаваемых базовой станцией. Чтобы управлять уровнем мощности передачи в базовой станции 12 и тем самым обеспечить качество сигнала без избыточной мощности передачи, WCD 14 оценивает мощность сигнала, принятого от базовой станции, и генерирует команды управления мощностью. WCD 14 передает команды управления мощностью, например, как шаблон битов управления мощностью, базовой станции 12 через канал управления в восходящей линии связи. Использование битов управления мощностью здесь будет описываться в целях примера.

По принятию битов управления мощностью от WCD 14, базовая станция 12 интерпретирует биты управления мощностью и регулирует свою мощность передачи так, что передаваемые сигналы принимаются WCD 14 на более желательном уровне мощности. Как дополнительно показано на фиг.1, WCD 14 оснащено двумя или более антеннами 22A, 22B, расположенными для пространственного разнесения. Таким образом, WCD 14 может конфигурироваться, чтобы оценивать мощность сигнала, принятого от базовой станции 12, используя разнесение приема. В частности, антенны 22A, 22B получают пространственно разнесенные выборки сигналов, переданных базовой станцией 12. WCD 14 затем применяет некоторое множество технологий обработки сигналов к пространственным выборкам из антенн 22A, 22B, чтобы произвести оценку отношения сигнала к шуму канала передачи между базовой станцией 12 и WCD. Базируясь на отношении сигнала к шуму, WCD 14 генерирует команды управления мощностью для передачи на базовую станцию 12 для использования в управлении мощностью передачи базовой станции.

Фиг.2 – блок-схема, в общем, показывающая концепцию прямого управления мощностью в системе 10 беспроводной связи, использующей разнесение приема. Как показано на фиг.2, WCD 14 может включать в себя разнесенные антенны 22A, 22B, приемник 24, передатчик 26 и процессор 28 управления мощностью. Базовая станция 12 включает в себя антенну 29, передатчик 30, приемник 31 и устройство 32 управления мощностью передачи (TX). Приемник 24 устройства WCD 14 принимает пространственные выборки сигнала, переданного антенной 29, через разнесенные антенны 22A, 22B. Процессор 28 управления мощностью обрабатывает пространственные выборки, чтобы оценить отношение сигнала к шуму (SNR) канала между базовой станцией 12 и WCD 14. Базируясь на оцененном SNR, процессор 28 управления мощностью генерирует одну или более команд управления мощностью, например, в форме битов управления мощностью. Передатчик 26 устройства WCD 14 передает команду управления мощностью приемнику 31 базовой станции 12. Устройство 32 управления мощностью передачи обрабатывает команду управления мощностью, чтобы регулировать и управлять мощностью передачи передатчика 30. Таким способом могут достигаться более желательные уровни мощности передачи, тем самым, улучшая пропускную способность системы и качество обслуживания (QoS).

Фиг.3 – блок-схема, показывающая процессор 28 управления мощностью, сконфигурированный для использования в пространственно разнесенной среде. Как показано на фиг.3, процессор 28 управления мощностью может включать в себя устройство 34 модуля оценивания отношения SNR приема (RX), процессор 36 оценивания данных, устройство 38 регулировки опорной величины и сравнивающее устройство 40. Процессор 28 управления мощностью и различные функциональные устройства, изображенные на фиг.3, могут быть в форме микропроцессора, цифрового сигнального процессора (DSP), специализированной интегральной схемы (ASIC), программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA) или другой логической схемы, запрограммированной или иным способом сконфигурированной, чтобы работать, как здесь описывается. Соответственно, различные компоненты процессора 28 управления мощностью могут быть в форме программируемых признаков, исполняемых процессором общего применения или дискретными аппаратными устройствами.

Модуль 34 оценивания отношения SNR приема получает пространственные выборки принятого сигнала (RX сигнала) и генерирует оценку отношения SNR (SNR). Как будет описываться, модуль 34 оценивания отношения SNR приема генерирует оценки символов трафика и пилот-сигнала для принятого беспроводного сигнала, базируясь на пространственных выборках сигнала. Символы пилот-сигнала, в общем, указывают на управляющие символы, используемые, чтобы способствовать синхронизации системы, тогда как символы трафика, в общем, указывают на символы, несущие данные. Например, символы трафика и пилот-сигнала могут находиться в различных каналах принятого сигнала. Модуль 34 оценивания SNR приема масштабирует оценки символов трафика и пилот-сигнала, используя пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра, чтобы оценивать SNR. Таким способом, модуль 34 оценивания SNR приема реализует технологии обработки, которые допускают использование пространственного разнесения для достижения точных оценок отношения сигнала к шуму. Модуль 34 оценивания SNR приема может использовать альтернативные функции фильтра.

Сравнивающее устройство 40 сравнивает оцененное SNR, сгенерированное модулем 34 оценивания SNR приема, с опорным SNR. В этом смысле, модуль 34 оценивания SNR приема и сравнивающее устройство 40 формируют единственный “внутренний контур” для схемы управления мощностью. Процессор 36 оценивания данных и устройство 38 регулировки опорной величины в соединении со сравнивающим устройством 40 формируют “внешний контур” схемы управления мощностью. В общем, процессор 36 оценивания данных обрабатывает оцененные символы данных, принятые приемником 24, чтобы определить величину частоты появления ошибок, и генерирует сигнал состояния, который инструктирует устройство 38 регулировки опорной величины увеличить, уменьшить или сохранить существующее опорное SNR. Таким способом, устройство 38 регулировки SNR регулирует опорное SNR в ответ на изменения в целостности данных.

Сравнивающее устройство 40 генерирует команду управления мощностью, базируясь на сравнении отношения SNR, произведенного модулем 34 оценивания SNR приема, и опорного SNR, произведенного устройством 38 регулировки опорной величины. Если SNR, произведенное модулем 34 оценивания SNR приема, меньше, чем опорное SNR, например, сравнивающее устройство генерирует команду управления мощностью, которая инструктирует устройство 32 управления мощностью передачи (фиг.2) увеличить мощность передачи в базовой станции 12. Альтернативно, если SNR, произведенное модулем 34 оценивания SNR приема, больше, чем опорное SNR, сравнивающее устройство генерирует команду управления мощностью, которая инструктирует устройство 32 управления мощностью передачи (фиг.2) уменьшить мощность передачи в базовой станции 12. Команда управления мощностью может быть в форме инкрементного указания “вверх/вниз”.

Фиг.4 – блок-схема, показывающая WCD 14, включающее в себя процессор 28 управления мощностью, как показано на фиг.3. Как показано на фиг.4, WCD 14, в общем, включает в себя устройство 42 радиочастотного приема (RF RX), демодулятор 44 и процессор 46 данных приема (RX). В дополнение, WCD 14 включает в себя процессор 48 данных передачи (TX), модулятор 50 и устройство 52 радиочастотной передачи (RF TX). RF RX устройство 42 получает пространственные выборки беспроводных сигналов через антенны 22A, 22B и предоставляет выборки демодулятору 44. Демодулятор 44 демодулирует пространственные выборки в символы трафика и пилот-сигнала для обработки процессором 46 RX данных.

Процессор 28 управления мощностью принимает выборки элементарных сигналов антенны от RF RX устройства 42 и генерирует оценки элементарных сигналов для принятого сигнала, базируясь на выборках пространственных элементарных сигналов. В дополнение, процессор 28 управления мощностью генерирует оценки символов трафика и пилот-сигнала для принятого сигнала, базируясь на выборках пространственных элементарных сигналов. Используя оценки элементарных сигналов и оценки символов трафика и пилот-сигнала, процессор 28 управления мощностью определяет пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра. Как будет описываться более детально, определение пространственной проектирующей функции винеровского фильтра может включать в себя выполнение оценивания линейной минимальной среднеквадратической ошибки принятого сигнала, базируясь на оценках символов трафика и пилот-сигнала и оценке элементарного сигнала. Процессор 28 управления мощностью определяет пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра, базируясь на оценке линейной минимальной среднеквадратической ошибки.

Процессор 28 управления мощностью масштабирует оценки символов трафика и пилот-сигнала, используя пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра, и оценивает SNR, базируясь на масштабированных оценках символов трафика и пилот-сигнала. Базируясь на оцененном SNR, процессор 28 управления мощностью генерирует команду управления мощностью и передает команду модулятору 50 для модуляции и передачи через RF TX устройство 52, дуплексер 54 и антенну 22A. Хотя RF TX устройство 52 показано как передающее через одну из антенн 22A, 22B в примере из фиг.4, RF TX устройство может передавать через обе антенны. Модулятор 50 также модулирует данные, предоставляемые процессором 48 TX данных, для передачи базовой станции 12. По принятию команды управления мощностью базовая станция 12 регулирует свою мощность передачи.

Фиг.5 – блок-схема, показывающая использование пространственной проектирующей функции винеровского фильтра для масштабирования оценок символов трафика и пилот-сигнала. Как показано на фиг.5, пространственный проектирующий винеровский фильтр (SPWF) 56 служит, чтобы свертывать требуемую SNR оценку в принятую амплитуду сигнала, тем самым, преобразуя классическое оценивание SNR в оценивание из задачи оценивания амплитуды сигнала. В частности, SPWF 56 применяет функцию W1c, которая преобразует символы Y трафика и символы P пилот-сигнала в y и z, соответственно, следующим образом:

y = Ax + N₁ – проекция трафика на пространственный проектирующий винеровский фильтр,

z = B + N₂ – проекция пилот-сигнала на пространственный проектирующий винеровский фильтр,

где x представляет комплексный символ данных, A представляет усиление канала на канале трафика, B представляет усиление канала на канале пилот-сигнала, N₁ представляет шум канала трафика, и N₂ представляет шум канала пилот-сигнала.

Теперь более детально будет описываться работа процессора 28 управления мощностью и, в частности, модуля 34 оценивания RX SNR. Различные вычисления, здесь описываемые, могут исполняться внутри модуля 34 оценивания RX SNR аппаратными компонентами, программируемыми элементами или обоими. Модуль 34 оценивания RX SNR может реализовываться внутри процессоров индивидуальных отводов многоотводного приемника (не показан), предоставленного внутри WCD 14, который включает в себя многочисленные процессоры отводов для отслеживания различных распространений многолучевых сигналов. В последующем обсуждении различные параметры, в общем, определяются следующим образом:

x = комплексный символ данных, принятый через антенны 22A, 22B,

I_or = полная принятая спектральная плотность мощности (PSD) на антенну 22A, 22B,

L = количество лучей в многолучевой траектории 18,

g_k = усиление k-го луча вдоль соответствующего луча многолучевой траектории 18,

F = вектор замирания (комплексный) на двух антеннах 22A, 22B,

I_oc = шум от других сот в системе 10,

W_k = комплексный шум N(0,1),

W = комплексный векторный аддитивный белый гауссовский шум (AWGN) N(0,1) некоррелированный,

NIP(k)= для многоотводного приемника шум k-го отвода плюс интерференция для канала пилот-сигнала,

NIT(k)= для многоотводного приемника шум k-го отвода плюс интерференция для канала трафика,

N_p, N = усиление обработки пилот-сигнала и трафика,

E_p, E_d = энергия пилот-сигнала и трафика на элементарный сигнал.

При заданных пространственных выборках выборок P_i и Y_i каналов пилот-сигнала и трафика, модуль 34 оценивания RX SNR оценивает соответствующий символ данных как линейную минимальную среднеквадратическую оценку (LMMSE) и выполняет комбинирующее определение уровня символов. Сигналы уровня элементарного сигнала на двух принимающих антеннах 22A, 22B могут представляться как:

,

где первый член N(I_or) представляет случайную-случайную сумму мощности всех переданных элементарных сигналов. W(0,1) это то же самое для двух антенн в этом примере. Сигналы уровня символов на двух принимающих антеннах 22A, 22B могут быть представлены как:

Используя сигнал уровня символов, модуль 34 оценивания RX SNR вычисляет LMMSE решение (единичный луч) следующим образом:

Сила R_yy принятого сигнала уровня элементарного сигнала (единичный луч) может быть представлена как:

Сила R_yy принятого сигнала уровня символов (единичный луч) может быть представлена как:

В этом случае параметры уровня элементарного сигнала и уровня символов имеют следующие отношения:

особенно на высокой скорости данных (HDR), делая обработку уровня элементарного сигнала привлекательной. Соответствующий комплексный векторный коэффициент W может быть выражен как:

где W_cy и W_sy это результаты уровня элементарного сигнала и символа, соответственно.

Нормализованный W; W₁ [1] представляется как:

В вышеуказанном выражении модуль 34 оценивания RX SNR устраняет в знаменателе W_cy. Как показано выше, модуль 34 оценивания RX SNR может вычислять W₁ из W_sn, где разность это масштабирование усиления обработки. Новые масштабированные каналы на выходе пространственного с двумя ответвлениями причинного FIR винеровского фильтра 56 имеют следующий вид:

где N₁ и N₂ это комплексные процессы шума.

Снова, спектральное придание формы пространственным проектирующим винеровским фильтром посредством модуля 34 оценивания RX SNR служит, чтобы свертывать требуемое SNR в амплитуду сигнала, тем самым, преобразуя классическое оценивание SNR в оценивание задачи оценивания амплитуды сигнала. Пространственный проектирующий винеровский фильтр 56 служит, чтобы преобразовывать трафик Y и P в y и z, соответственно, следующим образом:

где

В этом случае имеет место следующее отношение:

Как результат, модуль 34 оценивания RX SNR может определять отношение сигнала к шуму посредством оценивания C в присутствии шума. Оценивание C может быть выполнено более непосредственно, однако, посредством независимого оценивания A и B. Заметим, что:

Чтобы решить эту задачу оценивания, необходимо оценить A и B. При заданных следующих каналах скалярного трафика и пилот-сигнала после пространственного винеровского фильтра:

y_i = Вещественная часть {y_i‘} и z_i = Вещественная часть {z_i‘},

модуль 34 оценивания RX SNR оценивает величины A и B и, таким образом, .

Базовый модуль оценивания будет рассматривать QPSK x как два независимых BPSK канала и поэтому работает с I и Q отдельно. Определяя y_i = Вещественная часть {y_i‘} и z_i = Вещественная часть {z_i‘}, заметим, что A и B изменяются со временем так же, так как они включают в себя замирание.

Чтобы решить эту задачу в рамках метода максимального правдоподобия, пусть z обозначает канал пилот-сигнала, и y обозначает последовательность трафика, выходящую из винеровского фильтра, и 1(A,B|x) обозначает условную вероятность, тогда следует, что:

где

это мощность шума, и K это количество выборок наблюдения при скорости символов. Безусловная log вероятность тогда может быть представлена, независимо от x, следующим образом:

где x рассматривается как BPSK. QPSK рассматривается как два независимых BPSK канала. Используется следующая аппроксимация, чтобы решить задачу:

Приблизительная безусловная log вероятность может тогда быть представлена как:

Оптимизация вышеуказанного уравнения (23) дает в результате (близкие к оптимальным) оценки максимальной вероятности для A и B:

где K представляет биты в группе управления мощностью.

Найдя и , затем:

Из уравнения (21) выше, y_i = Вещественная часть {y_i‘} и z_i = Вещественная часть {z_i‘}. В этом случае аппроксимация имеет первый порядок. Более высокий порядок улучшит производительность, требуя ².

Фиг.6 – блок-схема, показывающая иллюстративный модуль 34A оценивания RX SNR более детально. Фиг.6 представляет BPSK концептуальный пример в целях иллюстрации. Модуль 34A оценивания RX SNR может быть включенным в процессор отвода многоотводного приемника в WCD 14, как показано на фиг.4. Соответственно, WCD 14 может включать в себя многоотводный приемник с многочисленными процессорами отводов и, поэтому, многочисленные экземпляры модуля 34 оценивания RX SNR, т.е. один для каждого процессора отвода. Как показано на фиг.6, модуль 34A оценивания RX SNR включает в себя вычислительное устройство 58 уровня элементарного сигнала, устройство 60 внешнего интерфейса отвода (FEE), LMMSE устройство 62, устройство 64 пространственного проектирующего винеровского фильтра (SPWF), устройство 66 вещественного преобразования, устройство 68 суммирования трафика, устройство 70 суммирования пилот-сигнала и устройство 72 вычисления SNR.

В примере из фиг.6, вычислительное устройство 58 уровня элементарного сигнала обрабатывает принятые сигналы y₁ и y₂ от антенн 22A, 22B для соответствующего отвода K многоотводного приемника и производит оценку уровня элементарного сигнала силы _cyy принятого сигнала. FFE устройство 60 обрабатывает принятые сигналы y₁ и y₂, чтобы произвести оценки Y и P символов трафика и пилот-сигнала, соответственно. LMMSE устройство 62 обрабатывает оценку _cyy уровня элементарного сигнала, чтобы определить коэффициенты W₁ винеровского фильтра.

Имеются, по существу, два выбора в генерировании многолучевых оценок. В качестве первого примера мы можем осуществлять оценивание для индивидуальных лучей и затем комбинировать результаты. Альтернативно, мы можем сначала комбинировать индивидуальные лучи и затем генерировать оценку для комбинированных результатов. Здесь рассматриваются оба подхода. Если каждая антенна 22A, 22B имеет L различимых лучей (L отводов), то имеются L ассоциированных пространственных проектирующих винеровских фильтров (SPWF) с коэффициентами W1(1)… W1(L), как показано ниже:

где, как показано в уравнении (7),

После вычисления SPWF коэффициентов W₁ посредством LMMSE устройства 62, результирующий выходной сигнал для отвода K SPWF 64 в каналы Y и P трафика и пилот-сигнала становится:

где

это взвешенная норма замирания k-го отвода.

Ссылаясь далее на фиг.6, SPWF 64 применяет пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра к символам Y трафика и символам P пилот-сигнала согласно SPWF коэффициенту W₁, сгенерированному LMMSE устройством 62, и тем самым генерирует фильтрованные выходные сигналы y_i‘ и z_i‘. Если y’ и z’ обозначают выходные сигналы SPWF для всех объединенных отводов в многоотводном приемнике на выходе SPWF 64, тогда:

Результирующее скомбинированное отношение сигнала к шуму может быть представлено как:

Если A и B обозначают скомбинированную огибающую канала y и z трафика и пилот-сигнала, то

Соответственно, можно видеть, что:

Мы можем теперь оценить A и B. Это представит архитектуру комбинирования, за которым следует оценивание. Поэтому, тот же принцип оценивания огибающей выходного сигнала SPWF также имеет место для многоотводного случая.

Альтернативно, предполагая, что лучи находятся на удалении более чем 1,5 элементарных сигналов друг от друга, они статистически независимы, и объединенное ML оценивание величин A₁, A₂, … A_L дает результатом маргинальные безусловные вероятности,

,

где A_k и B_k это свободные от шума огибающие выходного сигнала SPWF отвода k. Нахождение индивидуальной вероятности как в единичном луче дает результатом:

Вышеуказанное вычисление может реализовываться устройством 66 вещественного преобразования и устройствами 68, 70 суммирования, как показано на фиг.6. Оценка скомбинированной максимальной вероятности (ML) для отношения сигнала к шуму тогда равна:

,

что достигается устройством 72 вычисления SNR на фиг.6. При коррелированной многолучевой интерференции, чтобы избежать переоценки, может использоваться сумма квадратов, нежели квадрат суммы для A, как показано на фиг.8. Заметим, что это представляет подход, посредством которого сначала оцениваются индивидуальные лучи, и затем результат комбинируется. Альтернативно, мы можем сначала скомбинировать лучи и затем сгенерировать оценку для скомбинированного результата, как показано на фиг.7 для QPSK.

Фиг.7 – блок-схема, показывающая другой модуль 34B оценивания RX SNR для включения в WCD 14, как показано на фиг. 4. В примере из фиг.7 сначала комбинируются многочисленные лучи, и затем производятся оценки для скомбинированного результата. Модуль 34B оценивания RX SNR соответствует, по существу, модулю 34A оценивания RX SNR из фиг.6, но сконфигурирован для QPSK, нежели BPSK. С этой целью, модуль 34B оценивания RX SNR дополнительно включает в себя устройство 74 мнимого преобразования, чтобы генерировать мнимый компонент величины y_i‘, так же как устройство 76 суммирования мнимых компонентов, чтобы генерировать _Q. В этом случае устройство 72 вычисления SNR модифицировано, чтобы оценивать Eb/Nt в соответствии со следующим выражением:

где _Q сгенерировано устройством 74 мнимого преобразования и устройством 76 суммирования.

Фиг.8 – блок-схема, показывающая многоотводный модуль оценивания SNR для многоотводного приемника в WCD 14. Фиг.8 показывает подход, в котором оценка SNR делается до комбинирования выходных сигналов отводов. В качестве альтернативы, однако, оценивание SNR может выполняться, следуя за комбинированием выходных сигналов отводов, как показано в примере из фиг.7. Как показано на фиг.8, многоотводный модуль оценивания SNR включает в себя множество SNR процессоров 78_A-78_L отводов для L различимых лучей, представленных антеннами 22A, 22B. Комбинатор 80 производит скомбинированное оцененное SNR (Eb/Nt) разнесения приема согласно выражению:

Процессор 28 управления мощностью может использовать скомбинированную оценку SNR, чтобы генерировать соответствующую команду управления мощностью для базовой станции 12.

Фиг.9 – диаграмма последовательности операций, показывающая технологию для оценивания SNR, используя разнесение приема. Эта технология оценивания SNR может быть реализована внутри процессора 28 управления мощностью и, в общем, соответствует вычислениям, здесь описываемым. В общем, эта технология может включать в себя прием выборок пространственных сигналов от конфигурации (82) разнесенных антенн, генерирование оценок (84) символов трафика и генерирование оценок (86) символов пилот-сигнала. Технология дополнительно включает в себя масштабирование оценок символов трафика и пилот-сигнала, используя пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра (88), и затем оценивание SNR, базируясь на масштабированных оценках (90) символов трафика и пилот-сигнала.

Фиг.10 – диаграмма последовательности операций, показывающая технологию из фиг.9 более детально. Как показано на фиг.10, технология оценивания SNR может включать в себя прием выборок пространственного сигнала от конфигурации (92) разнесенных антенн, генерирование оценок уровня элементарного сигнала, базируясь на пространственных выборках (94), генерирование оценок (84) символов трафика и генерирование оценок (86) символов пилот-сигнала. В дополнение, технология оценивания SNR может включать в себя вычисление вектора коэффициентов для определения пространственной проектирующей функции винеровского фильтра (100) и масштабирование оценок символов трафика и пилот-сигнала, используя пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра (102). После оценивания SNR, базируясь на масштабированных оценках (104) символов трафика и пилот-сигнала, технология может дополнительно включать в себя генерирование команды (106) управления мощностью.

Хотя это раскрытие описывало технологии оценивания SNR в контексте разнесения приема, аналогичные технологии могли реализовываться без разнесения приема. В некоторых вариантах осуществления, например, технологии могут включать в себя генерирование генерирующих оценок символов трафика и пилот-сигнала для беспроводного сигнала, принятого через единичную антенну приема, за которым следует масштабирование оценок символов трафика и пилот-сигнала при использовании пространственной проектирующей функции винеровского фильтра, как здесь описано. В этом случае пространственная проектирующая функция винеровского фильтра может использоваться для оценивания SNR в конфигурациях единичной антенны или разнесенной антенны приема.

Если какие-либо технологии, здесь описанные, или части таких технологий реализуются в программном обеспечении, машинно-читаемый носитель информации может хранить машинно-читаемые инструкции, т.е. программный код, которые могут исполняться процессором или DSP, чтобы выполнять одну или более технологий, описанных выше. Например, машинно-читаемый носитель информации может содержать оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), энергонезависимое оперативное запоминающее устройство (NVRAM), электронно-перепрограммируемую постоянную память (EEPROM), флэш-память, магнитные или оптические носители информации, или подобное. Следовательно, машинно-читаемый носитель информации может содержать машинно-читаемые инструкции, которые, когда исполняются в WCD, побуждают WCD выполнять одну или более технологий, здесь описываемых.

Были описаны различные варианты осуществления. Эти и другие варианты осуществления находятся в рамках объема последующей формулы изобретения.

Формула изобретения

1. Способ оценивания отношения сигнала к шуму для сигналов беспроводной связи, заключающийся в том, что генерируют оценки символов трафика и пилот-сигнала для принятого беспроводного сигнала на основании пространственных выборок сигнала, масштабируют оценки символов трафика и пилот-сигнала, используя пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра, и оценивают отношение сигнала к шуму на основании масштабированных оценок символов трафика и пилот-сигнала.

2. Способ по п.1, в котором дополнительно получают множество пространственных выборок элементарных сигналов для принятого беспроводного сигнала, генерируют оценку элементарного сигнала принятого сигнала на основании пространственных выборок элементарных сигналов, генерируют оценки символов трафика и пилот-сигнала для принятого сигнала на основании пространственных выборок элементарных сигналов, и определяют пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра на основании оценки элементарного сигнала и оценок символов трафика и пилот-сигнала.

3. Способ по п.2, в котором определение пространственной проектирующей функции винеровского фильтра включает в себя выполнение оценки линейной минимальной среднеквадратической ошибки принятого сигнала на основании оценок символов трафика и пилот-сигнала и оценки элементарного сигнала принятого сигнала и определение пространственной проектирующей функции винеровского фильтра на основании оценки линейной минимальной среднеквадратической ошибки.

4. Способ по п.1, в котором дополнительно генерируют команду управления мощностью на основании оцененного отношения сигнала к шуму.

5. Способ по п.4, в котором дополнительно передают команду управления мощностью в базовую станцию для запроса регулировки мощности передачи, связанной с этой базовой станцией.

6. Способ по п.4, в котором дополнительно применяют команду управления мощностью во внутреннем контуре прямого управления мощностью в сети связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA).

7. Способ по п.1, в котором принятый сигнал является сигналом множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA).

8. Способ по п.1, в котором масштабированный символ трафика представляют с помощью y=Ax+N₁, масштабированную оценку символа пилот-сигнала представляют с помощью z=B+N₂, и оценивание отношения сигнала к шуму включает в себя оценивание отношения сигнала к шуму на основании величины А²/В, где А представляет усиление канала для символа трафика, В представляет усиление канала для символа пилот-сигнала, N₁ представляет шум для символа трафика, и N₂ представляет шум для символа пилот-сигнала.

9. Способ по п.1, в котором оценивание отношения сигнала к шуму включает в себя оценивание значения E_b/N_t на основании масштабированных оценок символов трафика и пилот-сигнала, где Е_b представляет энергию сигнала на бит информации, и N_t представляет спектральную плотность мощности шума.

10. Способ по п.1, в котором дополнительно генерируют оценки символов трафика и пилот-сигнала, прошедших обработку через множество отводов многоотводного приемника.

11. Устройство беспроводной связи, выполненное с возможностью генерирования оценок символов трафика и пилот-сигнала для принятого беспроводного сигнала на основании пространственных выборок сигнала, масштабирования оценок символов трафика и пилот-сигнала с использованием пространственной проектирующей функции винеровского фильтра, и оценивания отношения сигнала к шуму на основании масштабированных оценок символов трафика и пилот-сигнала.

12. Устройство по п.11, выполненное с возможностью получения множества пространственных выборок элементарных сигналов для принятого беспроводного сигнала, генерирования оценки элементарного сигнала принятого сигнала на основании пространственных выборок элементарных сигналов, генерирования оценок символов трафика и пилот-сигнала для принятого сигнала на основании пространственных выборок элементарных сигналов, и определения пространственной проектирующей функции винеровского фильтра на основании оценки элементарного сигнала и оценок символов трафика и пилот-сигнала.

13. Устройство по п.12, выполненное с возможностью определения пространственной проектирующей функции винеровского фильтра посредством выполнения оценки линейной минимальной среднеквадратической ошибки принятого сигнала на основании оценок символов трафика и пилот-сигнала и оценки элементарного сигнала принятого сигнала и определения пространственной проектирующей функции винеровского фильтра на основании оценки линейной минимальной среднеквадратической ошибки.

14. Устройство по п.11, выполненное с возможностью генерирования команды управления мощностью на основании оцененного отношения сигнала к шуму.

15. Устройство по п.14, выполненное с возможностью передачи команды управления мощностью в базовую станцию для запроса регулировки мощности передачи, связанной с этой базовой станцией.

16. Устройство по п.14, выполненное с возможностью применения команды управления мощностью во внутреннем контуре прямого управления мощностью в сети связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA).

17. Устройство по п.11, в котором принятый сигнал является сигналом множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA).

18. Устройство по п.11, в котором масштабированный символ трафика представлен с помощью y=Ax+N₁, масштабированная оценка символа пилот-сигнала представлена с помощью z=B+N₂, и устройство сконфигурировано с возможностью оценивания отношения сигнала к шуму посредством оценивания отношения сигнала к шуму на основании значения А²/В, где А представляет усиление канала для символа трафика, В представляет усиление канала для символа пилот-сигнала, N₁ представляет шум для символа трафика, и N₂ представляет шум для символа пилот-сигнала.

19. Устройство по п.11, выполненное с возможностью оценивания отношения сигнала к шуму посредством оценивания значения E_b/N_t на основании масштабированных оценок символов трафика и пилот-сигнала, где Е_b представляет энергию сигнала на бит информации, и N_t представляет спектральную плотность мощности шума.

20. Устройство по п.11, выполненное с возможностью генерирования оценок символов трафика и пилот-сигнала, прошедших обработку через множество отводов многоотводного приемника.

21. Машиночитаемый носитель информации, содержащий инструкции, побуждающие процессор осуществлять этапы, на которых генерируют оценки символов трафика и пилот-сигнала для принятого беспроводного сигнала на основании пространственных выборок сигнала, масштабируют оценки символов трафика и пилот-сигнала, используя пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра, и оценивают отношение сигнала к шуму на основании масштабированных оценок символов трафика и пилот-сигнала.

22. Машиночитаемый носитель информации по п.21, дополнительно содержащий инструкции, побуждающие процессор осуществлять этапы, на которых получают множество пространственных выборок элементарных сигналов для принятого беспроводного сигнала, генерируют оценку элементарного сигнала принятого сигнала на основании пространственных выборок элементарных сигналов, генерируют оценки символов трафика и пилот-сигнала для принятого сигнала на основании пространственных выборок элементарных сигналов, и определяют пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра на основании оценки элементарного сигнала и оценок символов трафика и пилот-сигнала.

23. Машиночитаемый носитель информации по п.22, в котором инструкции побуждают процессор осуществлять этап, на котором определяют пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра посредством выполнения оценки линейной минимальной среднеквадратической ошибки принятого сигнала на основании оценок символов трафика и пилот-сигнала и оценки элементарного сигнала принятого сигнала и определения пространственной проектирующей функции винеровского фильтра на основании оценки линейной минимальной среднеквадратической ошибки.

24. Машиночитаемый носитель информации по п.21, в котором инструкции побуждают процессор осуществлять этап, на котором генерируют команду управления мощностью на основании оцененного отношения сигнала к шуму.

25. Машиночитаемый носитель информации по п.24, в котором инструкции побуждают процессор осуществлять этап, на котором передают команду управления мощностью в базовую станцию для запроса регулировки мощности передачи, связанной с этой базовой станцией.

26. Машиночитаемый носитель информации по п.24, в котором инструкции побуждают процессор осуществлять этап, на котором применяют команду управления мощностью во внутреннем контуре прямого управления мощностью в сети связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA).

27. Машиночитаемый носитель информации по п.21, в котором принятый сигнал является сигналом множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA).

28. Машиночитаемый носитель информации по п.21, в котором масштабированный символ трафика представлен с помощью y=Ax+N₁, масштабированная оценка символа пилот-сигнала представлена с помощью z=B+N₂, и при этом инструкции побуждают процессор осуществлять этап, на котором оценивают отношение сигнала к шуму с помощью оценивания отношения сигнала к шуму на основании значения А²/В, где А представляет усиление канала для символа трафика, В представляет усиление канала для символа пилот-сигнала, N₁ представляет шум для символа трафика, и N₂ представляет шум для символа пилот-сигнала.

29. Машиночитаемый носитель информации по п.21, в котором инструкции побуждают процессор осуществлять этап, на котором оценивают отношение сигнала к шуму посредством оценивания величины E_b/N_t на основании масштабированных оценок символов трафика и пилот-сигнала, где Е_b представляет энергию сигнала на бит информации, и N_t представляет спектральную плотность мощности шума.

30. Машиночитаемый носитель информации по п.21, в котором инструкции побуждают процессор осуществлять этап, на котором генерируют оценки символов трафика и пилот-сигнала, прошедшие обработку через множество отводов многоотводного приемника.

31. Способ оценивания отношения сигнала к шуму для сигналов беспроводной связи, заключающийся в том, что генерируют оценки символов трафика и пилот-сигнала для принятого беспроводного сигнала,

масштабируют оценки символов трафика и пилот-сигнала, используя пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра, и оценивают отношение сигнала к шуму на основании масштабированных оценок символов трафика и пилот-сигнала.

32. Способ по п.31, в котором дополнительно получают выборки элементарных сигналов для принятого беспроводного сигнала, генерируют оценку элементарного сигнала принятого сигнала на основании выборок элементарных сигналов, генерируют оценки символов трафика и пилот-сигнала для принятого сигнала на основании выборок элементарных сигналов и определяют пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра на основании оценки элементарного сигнала и оценок символов трафика и пилот-сигнала.

33. Способ по п.32, в котором определение пространственной проектирующей функции винеровского фильтра включает в себя выполнение оценки линейной минимальной среднеквадратической ошибки принятого сигнала на основании оценок символов трафика и пилот-сигнала и оценки элементарного сигнала принятого сигнала и определение пространственной проектирующей функции винеровского фильтра на основании оценки линейной минимальной среднеквадратической ошибки.

34. Способ по п.33, в котором дополнительно генерируют команду управления мощностью на основании оцененного отношения сигнала к шуму.

35. Устройство беспроводной связи, выполненное с возможностью генерирования оценок символов трафика и пилот-сигнала для принятого беспроводного сигнала, масштабирования оценок символов трафика и пилот-сигнала с использованием пространственной проектирующей функции винеровского фильтра и оценивания отношения сигнала к шуму на основании масштабированных оценок символов трафика и пилот-сигнала.

36. Устройство по п.35, выполненное с возможностью получения выборок элементарных сигналов для принятого беспроводного сигнала, генерирования оценки элементарного сигнала принятого сигнала на основании выборок элементарных сигналов, генерирования оценок символов трафика и пилот-сигнала для принятого сигнала на основании выборок элементарных сигналов и определения пространственной проектирующей функции винеровского фильтра на основании оценки элементарного сигнала и оценок символов трафика и пилот-сигнала.

37. Устройство по п.36, выполненное с возможностью определения пространственной проектирующей функции винеровского фильтра посредством выполнения оценки линейной минимальной среднеквадратической ошибки принятого сигнала на основании оценок символов трафика и пилот-сигнала и оценки элементарного сигнала принятого сигнала и определения пространственной проектирующей функции винеровского фильтра на основании оценки линейной минимальной среднеквадратической ошибки.

38. Устройство по п.37, выполненное с возможностью генерирования команды управления мощностью на основании оцененного отношения сигнала к шуму.

39. Машиночитаемый носитель информации, содержащий инструкции, побуждающие процессор осуществлять этапы, на которых генерируют оценки символов трафика и пилот-сигнала для принятого беспроводного сигнала, масштабируют оценки символов трафика и пилот-сигнала, используя пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра и оценивают отношение сигнала к шуму на основании масштабированных оценок символов трафика и пилот-сигнала.

40. Машиночитаемый носитель информации по п.39, дополнительно содержащий инструкции, побуждающие процессор осуществлять этапы, на которых получают выборки элементарных сигналов для принятого беспроводного сигнала, генерируют оценку элементарного сигнала принятого сигнала на основании выборок элементарных сигналов, генерируют оценки символов трафика и пилот-сигнала для принятого сигнала на основании выборок элементарных сигналов и определяют пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра на основании оценки элементарного сигнала и оценок символов трафика и пилот-сигнала.

41. Машиночитаемый носитель информации по п.40, дополнительно содержащий инструкции, побуждающие процессор осуществлять этап, на котором определяют пространственную проектирующую функцию винеровского фильтра посредством выполнения оценки линейной минимальной среднеквадратической ошибки принятого сигнала на основании оценок символов трафика и пилот-сигнала и оценки элементарного сигнала принятого сигнала и определения пространственной проектирующей функции винеровского фильтра на основании оценки линейной минимальной среднеквадратической ошибки.

42. Машиночитаемый носитель информации по п.41, дополнительно содержащий инструкции, побуждающие процессор осуществлять этап, на котором генерируют команду управления мощностью на основании оцененного отношения сигнала к шуму.

РИСУНКИ