DE602005004063T2

DE602005004063T2 - Rauschleistungs-Schätzvorrichtung, Rauschleistungs-Schätzverfahren und Signalerfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE602005004063T2
Application number: DE200560004063
Authority: DE
Inventors: Junichiro Chiyoda-ku Kawamoto; Noriyuki Chiyoda-ku Maeda; Kenichi Chiyoda-ku Higuchi; Mamoru Chiyoda-ku Sawahashi
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2025-05-13
Also published as: KR20060047917A; ATE382988T1; US7421009B2; JP4369294B2; CN100488180C; DE602005004063D1; KR100686969B1; EP1596502A2; JP2005328311A; CN1697428A; ES2296097T3; US20050259721A1; US8144822B2; EP1596502B1; EP1596502A3; US20080253432A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gebiet von Funkkommunikationen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine in einem Funkempfänger benutzte Signalerfassungsvorrichtung und eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schätzen einer Rauschleistung, die zur Signalerfassung benutzt werden.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Auf dem Gebiet der Funkkommunikationen werden Forschung und Entwicklung zum Realisieren von Hochgeschwindigkeits-Informationskommunikationen großer Kapazität der aktuellen und der nächsten Generation oder später ausgeführt. Speziell erfährt das Mehrfacheingang/Mehrfachausgang(MIMO)-Schema zum Vergrößern der Kommunikationskapazität Aufmerksamkeit.
1 ist eine schematische Darstellung eines Kommunikationssystems des MIMO-Schemas mit einem Sender 102 und einem Empfänger 104. Im MIMO-Schema werden verschiedene Signale von mehreren Sendeantennen 106-1~N gleichzeitig mit der gleichen Frequenz übertragen. Diese Übertragungssignale werden von mehreren Empfangsantennen 108-1~N empfangen. Der Einfachheit halber beträgt jede Anzahl der Sendeantennen und der Empfangsantennen N, aber die Anzahlen können zwischen dem Sender und dem Empfänger verschieden sein.
2 zeigt einen Teil betreffend einer Signaltrennung im Empfänger 104. Grob gesprochen empfangt der Empfänger Signale, die von den mehreren Sendeantennen übertragen werden, mit den mehreren Empfangsantennen, ein Signalerfassungsteil erfasst die Übertragungssignale und die Übertragungssignale werden in Signale für jede Sendeantenne getrennt. Die Signaltrennung wird durch eine Signalverarbeitung im zweidimensionalen Frequenzbereich unter Verwendung des Verfahrens des minimalen statistischen Gesamtfehlers (MMSE) durchgeführt. Empfangene Signale (r), die von jeder Empfangsantenne empfangen werden, werden einem Kanalschätzteil 202 zugeführt. Das Kanalschätzteil 202 erhält Kanalimpulsantworten oder Kanalschätzwerte zwischen den Sendeantennen und den Empfangsantennen. Das Kanalschätzergebnis wird einem Fast-Fourier-Transformationsteil (FFT) 204 zugeführt, um in Informationen im Frequenzbereich umgesetzt und einem Gewichtungserzeugungsteil 206 zugeführt zu werden. Eine im Gewichtungserzeugungsteil 206 erzeugte Gewichtung W wird zum Beispiel durch eine folgende Gleichung dargestellt: W = (HHH + σ2I)–1H (1)wobei „H" eine Kanalmatrix mit Kanalimpulsantworten als ihren Matrixelementen angibt, „I" eine Einheitsmatrix angibt und σ² eine im Empfänger entstehende Rauschleistung angibt. Der Index „H" gibt einen transponierten Gegenpart an.
Die empfangenen Signale (r) werden auch einem Fast-Fourier-Transformationsteil 210 zugeführt und werden in Signale im Frequenzbereich umgesetzt, sodass die Signale einem MMSE-Entzerrungsteil 208 zugeführt werden. Das MMSE-Entzerrungsteil 208 führt im Wesentlichen eine Signaltrennung durch Multiplizieren der empfangenen Signale im Frequenzbereich mit einer Gewichtung W^H durch. Die getrennten Signale werden einem Invers-Fast-Fourier-Transformationsteil 212 zugeführt, sodass die Signale in Signale im Zeitbereich umgesetzt werden, und die Signale werden als geschätzte Signale t ausgegeben, die für jede Sendeantenne getrennt sind.
Die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2003-124907 offenbart das Verwenden eines Signal-Rausch-Verhältnisses im MIMO-Schema.
Zum korrekten Schätzen der Übertragungssignale ist es notwendig, die Signaltrennung mit sehr hoher Genauigkeit im Signalerfassungsteil durchzuführen. Zu diesem Zweck ist es notwendig, die Gewichtung W korrekt zu erhalten. Wie in Gleichung (1) gezeigt, muss, da die Gewichtung W stark durch die Kanalmatrix beeinflusst wird, die Kanalschätzung im Kanalschätzteil 206 korrekt durchgeführt werden. Außerdem wird gemäß Gleichung (1) die Gewichtung W durch die Rauschleistung σ beeinflusst, weshalb die Rauschleistung korrekt erfasst werden muss. Gemäß der herkömmlichen Technik auf diesem Gebiet wurden jedoch wenige Versuche unternommen, um die Rauschleistung korrekt zu erhalten. In zukünftigen Produkten für die Informationsübertragung mit hoher Kapazität und hoher Geschwindigkeit gibt es jedoch ein Risiko dahingehend, dass eine Signaltrennung aufgrund einer mangelnden Schätzgenauigkeit der Rauschleistung nicht richtig durchgeführt wird.
Die EP 1 176 730 offenbart eine Schätzung von Rausch- und Interferenzleistungspegeln, insbesondere für CDMA-Systeme, durch Korrelieren von zwei empfangenen Signalen, die orthogonale Zeichenfolgen enthalten.
Die Erfindung sieht eine Vorrichtung zur Rauschleistungsschätzung wie in den Ansprüchen 1 und 3 definiert sowie eine Vorrichtung zum Erfassen von Signalen wie in den Ansprüchen 7 und 8 definiert vor.
Die vorliegende Erfindung ist ausgedacht, um wenigstens eines der oben genannten Probleme zu lösen. Die Erfindung kann eine Rauschleistungs-Schätzvorrichtung, ein Rauschleistungs-Schätzverfahren und eine Signalerfassungsvorrichtung zum Schätzen einer Chip-Rauschleistung mit hoher Genauigkeit, die für eine Gewichtungsberechnung im MMSE-Equalizer benutzt wird, vorsehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Rauschleistung, die für eine Gewichtungsberechnung im MMSE-Equalizer und dergleichen benutzt wird, mit hoher Genauigkeit abgeschätzt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Kommunikationssystems des MIMO-Schemas;
2 eine herkömmliche MMSE-Entzerrungsvorrichtung des zweidimensionalen Frequenzbereichs;
3 eine MMSE-Entzerrungsvorrichtung des zweidimensionalen Frequenzbereichs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 ein Blockschaltbild eines Rauschschätzteils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine Konzeptdarstellung zum Erläutern von Beziehungen zwischen Übertragungssignalen, empfangenen Signalen und der Multipfadinterferenzkomponente;
6 eine Darstellung eines Leistungsverhältnisses zwischen dem Pilotsignal und dem Datensignal;
7 eine Darstellung einer Kennlinie einer Impulsantwort des Roll-Off-Filters;
8 ein Blockschaltbild des Rauschschätzteils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9 eine Konzeptdarstellung einer mehrstufigen Signalerfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf die Figuren beschrieben.
(Aufbau der Ausführungsbeispiele)
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Rauschleistung so abgeschätzt, dass der Effekt der Multipfadinterferenz entfernt wird. So kann die Rauschleistung im Vergleich zur herkömmlichen Technik genauer abge schätzt werden. Deshalb kann man die zur Signaltrennung benutzte Gewichtung korrekt erhalten, sodass die Genauigkeit der Signaltrennung verbessert werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Rauschleistung unter Verwendung einer Rekursionsformel mit einem Vergesslichkeitskoeffizienten rekursiv aktualisiert werden. So kann die Rauschleistung entsprechend einer Kommunikationsumgebung adaptiv aktualisiert werden, sodass die Berechnungsgenauigkeit der Gewichtungen und die Signaltrennungsgenauigkeit weiter verbessert werden können.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Multipfadinterferenzkomponente durch Aufaddieren eines Produkts der Empfangsleistung des Pilotsignals und einer Konstanten, die das vorbestimmte Leistungsverhältnis enthält, für mehrere Pfade und für mehrere Sendeantennen erhalten werden. So kann die Multipfadinterferenzkomponente einfach und zuverlässig erzielt werden.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
3 zeigt ein Teil betreffend einer Signalerfassungsvorrichtung im Empfänger 104. In Kurzdarstellung empfangt der Empfänger Signale, die von N Sendeantennen übertragen werden, mit N Empfangsantennen, erfasst Übertragungssignale und trennt Signale für jede Sendeantenne. Die Signaltrennung wird durch eine Signalverarbeitung im zweidimensionalen Frequenzbereich unter Verwendung des MMSE (minimaler statistischer Gesamtfehler) durchgeführt. Anstatt des Benutzens des Frequenzbereichs kann die Entzerrung durch MMSE auch im Zeitbereich durchgeführt werden. Aber im Hinblick auf eine Vereinfachung der Berechnung ist es bevorzugt, die Signalverarbeitung im Frequenzbereich wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel durchzuführen. Obwohl beide Anzahlen der Sendeantennen und der Empfangsantennen in diesem Ausführungsbeispiel N sind, können die Anzahlen auch verschieden sein.
Der Empfänger enthält ein Kanalschätzteil 302, ein Rauschschätzteil 304, Fast-Fourier-Transformationsteile (FFT) 306 und 308, ein Gewichtungserzeugungsteil 310, ein MMSE-Entzerrungsteil 312 und ein Invers-Fast-Fourier-Transformationsteil (IFFT) 314.
Das Kanalschätzteil 302 empfangt empfangene Signale r = (r_l, ..., r_N), die von der jeweiligen Empfangsantenne empfangen werden. Das Kanalschätzteil 302 berechnet Kanalimpulsantworten (CIR) oder Kanalschätzwerte zwischen den Sendeantennen und den Empfangsantennen basierend auf den empfangenen Signalen und Pilotsignalen.
Das Rauschschätzteil 304 schätzt eine Rauschleistung oder eine Chip-Rauschleistung σ² basierend auf den empfangenen Signalen. Genauere Konstruktionen und Funktionsweisen des Rauschschätzteils 304 werden später beschrieben.
Jedes der Fast-Fourier-Transformationsteile 306 und 308 führt eine Fast-Fourier-Transformation an Eingangssignalen durch, um so die Signale in Signale im Frequenzbereich umzuwandeln. Andererseits führt das Invers-Fast-Fourier-Transformationsteil 314 eine inverse Fast-Fourier-Transformation an Eingangssignalen durch, um so die Eingangssignale in Signale im Zeitbereich umzuwandeln.
Das Gewichtungserzeugungsteil 310 erhält die im MMSE-Entzerrungsteil 312 verwendete Gewichtung W basierend auf dem Kanalschätzergebnis und der Rauschleistung. Die Gewichtung W wird durch eine folgende Gleichung dargestellt: W = (HHH + σ2I)–1H (2)wobei „H" eine Kanalmatrix mit den Kanalimpulsantworten als Matrixelementen angibt, der Index „H" einen transponierten Gegenpart angibt, „I" eine Einheitsmatrix angibt und σ² eine im Empfänger auftretende Rauschleistung angibt. Die Rauschleistung enthält idealerweise nur ein im Empfänger entstehendes Rauschen und enthält kein außerhalb des Empfängers vorhandenes Rauschen (zum Beispiel eine in einem Ausbreitungsweg vorhandene Signalinterferenz). Die Rauschleistung enthält jedoch tatsächlich das Rauschen außerhalb des Empfängers. Deshalb muss die Rauschleistung in der folgenden Weise präzise abgeschätzt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, da die Anzahl der Antennen für sowohl die Empfangsseite als auch die Sendeseite N ist, jede der Kanalmatrix H und der Gewichtungsmatrix zu einer quadratischen N×N-Matrix. Wenn die Kanalmatrix eine M×N-Matrix ist, wird HH^H zu einer quadratischen M×M-Matrix und die Gewichtungsmatrix W wird zu einer M×N-Matrix. In diesem Fall stellt N die Anzahl der Sendeantennen dar und M gibt die Anzahl der Empfangsantennen an.
Das MMSE-Entzerrungsteil 312 multipliziert die umgesetzten Frequenzbereichssignale mit der Gewichtung W^H, um so eine Signaltrennung (t_f = W^Hr_f) durchzuführen, wobei r_f durch Umsetzen der empfangenen Signale r in den Frequenzbereich erhaltene Signale angibt und t_f getrennte Signale im Frequenzbereich angibt. Die getrennten Signale werden dem Invers-Fast-Fourier-Transformationsteil 314 zugeführt, sodass die Signale in Signale im Zeitbereich umgewandelt werden, um als geschätzte Übertragungssignale t = (t_l, ..., t_N) ausgegeben zu werden, die für jede Sendeantenne getrennt sind.
4 ist ein Blockschaltbild des Rauschschätzteils 304 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Rauschschätzteil 304 enthält ein Gesamtempfangssignalleistungsmessteil 402, ein Pilotempfangsleistungsschätzteil 404, ein Multipfadinterferenzerzeugungsteil 406, ein Multipfadinterferenzentfernungsteil 408, ein Gesamtempfangssignalleistungsschätzteil 410, ein Subtraktionsteil 412 und ein Mittelungsteil 414.
Das Gesamtempfangssignalleistungsmessteil 402 misst eine empfangene Gesamtleistung R_m von Signalen, die von einer Empfangsantenne r_m empfangen werden, wie in der folgenden Gleichung gezeigt:
wobei E(·) einen Prozess zum Berechnen eines Mittelwerts oder eines erwarteten Werts einer Größe in den Klammern angibt und m ein Parameter zum Bestimmen einer Empfangsantenne ist (1 ≤ m ≤ M). In diesem Ausführungsbeispiel ist die Anzahl M der Empfangsantennen gleich der Anzahl N der Sendeantennen. Das Gesamtempfangssignalleistungsmessteil 402 erhält eine empfangene Gesamtleistung für jede Empfangsantenne.
Das Pilotempfangsleistungsschätzteil 404 berechnet eine empfangene Leistung P_nml eines Pilotsignals für jeden Pfad durch die folgende Gleichung:
wobei n ein Parameter ist, der eine Sendeantenne angibt, l ein Parameter ist, der einen Pfad in angenommenen L Pfaden bestimmt, T ein Verzögerungsmaß eines l-ten Pfades angibt, * einen komplexen Gegenpart angibt, N_c die Anzahl von Chips in einem Rahmen angibt und die Anzahl von Chips oder eine Größe eines Fensters eines Bereichs, in dem eine Korrelationsberechnung durchgeführt wird, bestimmt, c_n(t) eine Codereihe ist, die ein Pilotsignal betreffend eine n-te Sendeantenne angibt.
Das Multipfadinterferenzerzeugungsteil 406 berechnet Multipfadinterferenzkomponenten, die in Pilotsignalen enthalten sind, für jeden Pfad. 5 ist eine Konzeptdarstellung zum Erläutern von Beziehungen zwischen einem Übertragungssignal, einem empfangenen Signal und der Multipfadinterferenzkomponente. Aus Gründen der Einfachheit wird angenommen, dass zwei Sendeantennen T×1 und T×2 Pilotisignale c₁ bzw. c₂ übertragen und die Signale in einer Multipfadausbreitungsumgebung übertragen und von einer Empfangsantenne R×1 empfangen werden. Außerdem wird angenommen, dass es zwei Pfade eines Pfades 1 und eines Pfades 2 gibt. Obwohl die Anzahl von Antennen und die Anzahl der Pfade wie oben erwähnt angenommen wird, können auch größere Anzahlen angenommen werden. In diesem Fall enthält eine Leistung, die man basierend auf einer Korrelation zwischen von der Empfangsantenne R×1 empfangenen Signalen und dem Pilotsignal c₁ erhält, eine Multipfadinterferenzkomponente von T×1 aus Pfad 2 und eine Multipfadinterferenzkomponente von T×2 aus Pfad 2 zusätzlich zu einer Leistung von T×1 aus Pfad 1. Wenn es mehr Pfade gibt, erscheinen Multipfadinterferenzkomponenten entsprechend der Anzahl der Pfade. Wenn die Anzahl der Sendeantennen größer wird, erscheinen Multipfadinterferenzkomponenten entsprechend der vergrößerten Anzahl von Sendeantennen.
Nicht nur das Pilotsignal, sondern auch ein Datensignal, das mit dem Pilotsignal übertragen wird, tragen zur Multipfadinterferenz bei. Wenn ein Signal von einer Sendeantenne übertragen wird, ist ein Leistungsverhältnis zwischen dem Pilotsignal und dem Datensignal vorbestimmt. Zum Beispiel beträgt das Leistungsverhältnis des Datensignals zum Pilotsignal α, wie in 6 dargestellt. Deshalb kann, wenn die Leistung für das Pilotsignal bestimmt ist, die Leistung des Datensignals bestimmt werden. Gemäß den obigen Überlegungen erhält das Multipfadinterferenzkomponentenerzeugungsteil 406 in 4 die Multipfadinterferenzkomponenten für jeden Pfad.
Das Multipfadinterferenzentfernungsteil 408 berechnet eine korrigierte Empfangsleistung P'_nml des Pilotsignals für jeden Pfad durch Subtrahieren einer Multipfadinterferenzkomponente von der Empfangsleistung des Pilotsignals für jeden Pfad, die man im Pilotempfangsleistungsschätzteil 404 erhält, basierend auf der folgenden Gleichung:
wobei (1 + α)P_n'ml' eine Gesamtleistung (des Pilotsignals und des Datensignals) eines l'-ten Pfades in Signalen von einer n'-ten Sendeantenne angibt. Wie in dieser Gleichung gezeigt, wird eine Aufsummierung bezüglich l' für alle Pfade ausschließlich des eigenen (l-ten) Pfades durchgeführt, eine Aufsummierung betreffend n' für alle Sendeantennen durchgeführt, und N gibt die Anzahl von Chips in einem Frame an und 1/N_c wird in einem Term eingeführt, der die Multipfadinterferenzkomponente zum Erhalten der Multipfadinterferenz je Chip angibt.
Das Gesamtempfangssignalleistungsschätzteil 410 schätzt die empfangene Gesamtleistung der Pilotsignale, die von einer m-ten Empfangsantenne empfangen werden, durch weiteres Korrigieren der korrigierten Empfangsleistung des Pilotsignals für jeden Pfad. Die empfangene Gesamtleistung der Pilotsignale, die von einer m-ten Empfangsantenne empfangen werden, kann hauptsächlich durch Addieren der korrigierten Empfangsleistung P'_nml des Pilotsignals für jeden Pfad für alle Pfade und für alle Sendeantenne berechnet werden. Unter dem Gesichtspunkt des Verbesserns der Genauigkeit ist es jedoch bevorzugt, eine weitere Korrektur vorzunehmen. Allgemein enthält das von der jeweiligen Empfangsantenne empfangene Signal eine Nebenkeulenkomponente zusätzlich zu einer Hauptkeule, da das Signal durch ein Roll-Off-Filter (Bandbegrenzungsfilter) läuft. Daher enthält die Empfangsleistung des Pilotsignals die Nebenkeulenkomponente, sodass die Größe der Empfangssignalleistung um ein gewisses Maß größer als eine tatsächliche Größe ausgewertet wird. Da die Impulsantwortkennlinien des Roll-Off-Filters bekannt sind, kann die Nebenkeulenkomponente basierend auf den bekannten Antwortkennlinien kompensiert werden. Die Impulsantwortkennlinien h_RC(t) des Roll-Off-Filters sind zum Beispiel wie in 7 dargestellt und werden durch die folgende Gleichung dargestellt:
wobei α ein Roll-Off-Faktor ist und α = 0,22 im Beispiel von 7, Tc eine Chipperiode angibt. Allgemein kann der Bereich (|t|≤Tc) der einen Chipperiode mit der Hauptkeule (tatsächliche Signalkomponente des Pfades) assoziiert werden, und ein Bereich (|t|>Tc) außer der einen Chipperiode kann der Nebenkeule zugeordnet werden.
Das Gesamtempfangssignalleistungsschätzteil 410 korrigiert ferner die korrigierte Empfangsleistung P'_nml des Pilotsignals für jeden Pfad gemäß der folgenden Gleichung, um so eine empfangene Gesamtleistung P_all,m der von der m-ten Empfangsantenne empfangenen Pilotsignale abzuschätzen:
wobei N_os die Anzahl der Überabtastungen angibt und im vorliegenden Beispiel N_os = 4 gilt, θ(n, m, l) ein Phasendrehmaß eines l-ten Pfades zwischen einer n-ten Sendeantenne und einer m-ten Empangsantenne angibt (welches nicht zur Leistung beiträgt). Eine Korrektur an der Nebenkeulenkomponente betrifft hauptsächlich eine Summierung für die Parameter t und c. Durch Durchführen einer Summierung für alle Pfade (Parameter l) und alle Antennen (Parameter n) kann die gesamte Empfangsleistung P_all,m der von der m-ten Empfangsantenne empfangenen Pilotsignale abgeschätzt werden.
Das Subtraktionsteil 412 berechnet eine Rauschleistung (Chiprauschleistung) σ_m ² der von der m-ten Empfangsantenne empfangenen Signale durch Subtrahieren der geschätzten empfangenen Gesamtleistung P_all,m von der empfangenen Gesamtleistung R_m der von der m-ten Antenne empfangenen Pilotsignale, wie in der folgenden Gleichung gezeigt: σ2 m = Rm – Pall,m wobei dieser Prozess für jede Empfangsantenne durchgeführt wird.
Das Mittelungsteil 414 mittelt die Rauschleistungen σ_m ²(m = 1~N), die man für jede Empfangsantenne erhält, für alle Empfangsantennen, um so eine Rauschleistung σ² des Empfängers zu erhalten. Da der Effekt der Multipfadinterferenz in der erhaltenen Rauschleistung entfernt ist, wird die Rauschleistung im Vergleich zur herkömmlichen Technik genauer abgeschätzt. Deshalb kann das Gewichtungserzeugungsteil 310 von 3 die Gewichtung richtig berechnen. Außerdem kann das Mittelungsteil 414 unter dem Gesichtspunkt einer weiteren Verbesserung der Genauigkeit die Rauschleistung unter Verwendung eines Vergesslichkeitskoeffizienten a rekursiv aktualisieren. D. h. die Rauschleistung kann gemäß σ_k+1 ² = a·σ_k ² + (1 – a)·σ_k-1 ² aktualisiert werden. Das Aktualisierungsverfahren der Rauschleistung ist nicht auf das obige Verfahren unter Verwendung des Vergesslichkeitskoeffizienten beschränkt. Die Aktualisierung kann durch Verwenden anderer Rekursionsformeln durchgeführt werden. Weiter kann ein Gewichtungskoeffizient beim Mitteln der Rauschleistungen in den Empfangsantennen in geeigneter Weise eingestellt werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Im ersten Ausführungsbeispiel wird die Rauschleistung σ² basierend auf empfangenen Signalen abgeschätzt, an denen eine Entspreizung nicht durchgeführt worden ist. Dagegen wird im nachfolgend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel die Rauschleistung σ² basierend auf entspreizten Empfangssignalen abgeschätzt.
8 ist ein Blockschaltbild des Rauschschätzteils gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Das Rauschschätzteil enthält M Rauschleistungsschätzteile 802-1~M, die jeweils für eine entsprechende Empfangsantenne vorgesehen sind, und ein Mittelungsteil 804 zwischen den Antennen. Der Einfachheit halber zeigt 8 nur zwei Rauschleistungsschätzteile 802-1 und 802-m. Da jedes der Rauschleistungsschätzteile die gleiche Konstruktion besitzt und in der gleichen Weise funktioniert, wird das Rauschleistungsschätzteil 802-1 als ein Beispiel beschrieben.
Das Rauschleistungsschätzteil 802-1 enthält ein Entspreizungsteil 806, ein Gesamtrauschleistungsschätzteil 808, ein Pilotempfangsleistungsschätzteil 810, ein Multipfadinterferenzentfernungsteil 812 und ein Mittelungsteil 814.
Das Entspreizungsteil 806 entspreizt Signale, die von einer entsprechenden Empfangsantenne empfangen werden, um so Pilotsignale Z_nml(S), die entspreizt sind, für jede Sendeantenne und für jeden Pfad auszugeben, wobei n ein eine Sendeantenne angebender Parameter ist, m ein eine Empfangsantenne angebender Parameter ist (m = 1 für das Rauschleistungsschätzteil 802-1), l ein einen Pfad angebender Parameter ist und s ein eine Symbolnummer angebender Parameter ist.
Das Gesamtrauschleistungsschätzteil 808 berechnet Gesamtrauschleistungen I_nml, die jeweils proportional zu einer Streuung des entspreizten Pilotsignals für jeden Pfad sind, gemäß der folgenden Gleichung:
wobei Z'_nml eine durch die folgende Gleichung berechnete Größe ist:
wobei diese Gleichung ein Berechnen eines Mittelwerts der entspreizten Pilotsignale Z_nml(s) für S Zeichen bedeutet. Auf der rechten Seite der Gleichung zum Berechnen der Gesamtrauschleistung I_nml gibt der Term in Klammern eine Größe der Streuung des entspreizten Pilotsignals Z_nml an. Deshalb gibt die Gesamtrauschleistung I_nml eine Leistung einschließlich eines im Empfänger auftretenden Rauschens, einer auf dem Ausbreitungsweg enthaltenen Interferenz und anderen Rauschens an.
Das Pilotempfangsleistungsschätzteil 810 berechnet Empfangsleistungen P_nml der Pilotsignale für jeden Pfad durch die folgende Gleichung:
wobei der zweite Term auf der rechten Seite der Gleichung eine in der Empfangsleistung |Z'_nml|² des gemittelten Pilotsignals enthaltene Interferenzkomponente angibt. Die Interferenzkomponente der Empfangsleistung |Z'_nml|² des zuvor gemittelten Pilotsignals wird durch die obige Gesamtrauschleistung I_nml ausgewertet. Die in der Empfangsleistung |Z'_nml|², die für die S Zeichen gemittelt worden ist, enthaltene Interferenzkomponente wird aufgrund der Mittelwertberechnung zu 1/S der Interferenzkomponente der zuvor gemittelten Empfangsleistung |Z'_nml|². Deshalb ist 1/S im zweiten Term der rechten Seite der Gleichung eingeführt. Mittels der obigen Gleichung kann die Empfangsleistung P_nml des Pilotsignals für jeden Pfad korrekt berechnet werden.
Das Multipfadinterferenzentfernungsteil 812 entfernt eine Multipfadinterferenzkomponente aus der Gesamtrauschleistung I_nml, um so die Rauschleistung (Chip-Rauschleistung) σ_nml ² gemäß der folgenden Gleichung abzuschätzen:
wobei α ein vorbestimmtes Leistungsverhältnis zwischen dem Pilotsignal und dem Datensignal angibt (siehe 6), (1 + α)P_n'ml' in Klammern auf der rechten Seite eine Gesamtleistung (des Pilotsignals und des Datensignals) eines l'-ten Pfades in Signalen von einer n-ten Sendeantenne angibt, eine Aufsummierung für l' für alle Pfade ausschließlich des eigenen l-ten Pfades durchgeführt wird, ein Aufsummieren von n' für alle Sendeantennen durchgeführt wird, N_SF ein Spreizungsverhältnis einer Chipkarte des Pilotsignals angibt und N_SF zum Beispiel 256 ist. Im DS-CDMA-Schema ist, da die Interferenzkomponente in einem ausgebreiteten Signal auf 1/Spreizungsverhältnis reduziert ist, 1/N_SF im zweiten Term (der die Multipfadinterferenz angibt) in Klammern auf der rechten Seite eingeführt. Außerdem wird die rechte Seite mit N_SF multipliziert, um die Chip-Rauschleistung abzuschätzen.
Das Mittelungsteil 814 mittelt die Rauschleistungen σ_nml ² für mehrere Sendeantennen (n) und Pfade (1). Weiter mittelt das Mittelungsteil 804 die Rauschleistungen für die mehreren Empfangsantennen (m), um schließlich eine gewünschte Rauschleistung σ² abzuschätzen. Da die Wirkung der Multipfadinterferenz in der enthaltenen Rauschleistung entfernt ist, ist die Rauschleistung im Vergleich zur herkömmlichen Technik genauer abgeschätzt. Deshalb kann das Gewichtungserzeugungsteil 310 von 3 die Gewichtung richtig berechnen. Außerdem kann das Mittelungsteil 814 oder 804 unter dem Gesichtspunkt einer weiteren Verbesserung der Genauigkeit die Rauschleistung unter Verwendung eines Vergesslichkeitskoeffizienten a rekursiv aktualisieren. D. h. die Rauschleistung kann gemäß σ_k+1 ² = a·σ_k ² + (1 – a)·σ_k-1 ² aktualisiert werden. Das Aktualisierungsverfahren der Rauschleistung ist nicht auf das oben genannte Verfahren unter Verwendung des Vergesslichkeitskoeffizienten beschränkt. Die Aktualisierung kann unter Verwendung anderer Rekursionsformeln durchgeführt werden. Ferner kann der Gewichtungskoeffizient beim Mitteln der Rauschleistungen unter den Antennen in geeigneter Weise eingestellt werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
9 zeigt eine Konzeptdarstellung einer mehrstufigen Signalerfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Signalerfassungsvorrichtung enthält mehrere in Reihe verbundene Blöcke, die jeweils ein zweidimensionales MMSE-Entzerrungsteil 902, ein Multipfadinterferenz(MPI)-Kopieerzeugungsteil 904 und ein Subtraktionsteil 906 enthalten. Das zweidimensionale MMSE-Entzerrungsteil 902 enthält ein Kanalschätzteil 908, ein Chiprauschschätzteil 910, ein zweidimensionales MMSE-Gewichtungsberechnungsteil 912 und ein Gewichtungsmultiplikationsteil 914. Diese Komponenten im zweidimensionalen MMSE-Entzerrungsteil 902 entsprechen dem Kanalschätzteil 902, dem Rauschschätzteil 304, dem Gewichtungserzeugungsteil 310 bzw. dem MMSE-Entzerrungsteil 312. Jedes der Rauschschätzverfahren im ersten Ausführungsbeispiel und zweiten Ausführungsbeispiel kann als ein Rauschschätzverfahren, das im Chiprauschschätzteil 910 verwendet wird, eingesetzt werden.
Das MPI-Kopieerzeugungsteil 904 erzeugt Multipfadkomponenten basierend auf dem Kanalschätzergebnis und den Übertragungssignalen, die getrennt worden sind, neu. Zum Beispiel werden Signalkomponenten (entsprechend Pfad 2 im Beispiel von 5) aller Pfade außer einem Zielpfad neu erzeugt. Die neu erzeugten Signalkomponenten werden MPI-Kopien genannt. Das Subtraktionsteil 906 subtrahiert die MPI-Kopien von den empfangenen Signalen. In den Signalen, in denen die MPI-Kopien subtrahiert worden sind, ist der Anteil des Zielpfades erhöht. Deshalb können durch Durchführen einer Kanalschätzung und Signaltrennung basierend auf dem Signal, in dem die MPI-Kopien subtrahiert worden sind, die Schätzgenauigkeit und die Trenngenauigkeit verbessert werden. In der gleichen Weise werden basierend auf dem Signal nach Subtraktion der vorherigen Stufe eine Kanalschätzung und eine Signaltrennung durchgeführt, um so MPI-Kopien zu erzeugen, und die MPI-Kopien werden von den empfangenen Signalen subtrahiert und die Signale werden dem Kanalschätzteil einer nächsten Stufe zugeführt. Demgemäß können die Kanalschätzgenauigkeit und die Signaltrennungsgenauigkeit stark verbessert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die speziell offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt und Abwandlungen und Modifikationen können ohne Verlassen des Schutzumfangs der Erfindung vorgenommen werden.

Claims

Rauschleistungs-Schätzvorrichtung für ein MIMO-Schema, mit einer Einrichtung (404) zum Berechnen einer Korrelation zwischen einem empfangenen Signal und einer Codereihe, die ein Pilotsignal anzeigt, um so eine Empfangsleistung des Pilotsignals für jeden der Pfade, von denen das Pilotsignal empfangen wird, zu erhalten; einer Multipfadinterferenzerzeugungseinrichtung (406) zum Berechnen einer Multipfadinterferenzkomponente, die in dem Pilotsignal enthalten ist, für jeden Pfad unter Verwendung eines vorbestimmten Leistungsverhältnisses zwischen dem Pilotsignal und einem mit dem Pilotsignal übertragenen Datensignal; einer Einrichtung (408) zum Entfernen der Multipfadinterferenzkomponente aus der Empfangsleistung des Pilotsignals, um so eine korrigierte Empfangsleistung des Pilotsignals für jeden Pfad zu erhalten; einer Einrichtung (410) zum Schätzen einer geschätzten Gesamtleistung des Pilotsignals und des Datensignals, die in dem empfangenen Signal enthalten sind, für jeden Pfad basierend auf der korrigierten Empfangsleistung für jeden Pfad und dem vorbestimmten Leistungsverhältnis; und einer Einrichtung (412) zum Subtrahieren der geschätzten Gesamtleistung von einer Gesamtleistung des empfangenen Signals, das durch eine Empfangsantenne empfangen wird, um so eine Rauschleistung für jeden Pfad zu erhalten.
Rauschleistungs-Schätzvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die geschätzte Gesamtleistung basierend auf der korrigierten Empfangsleistung für jeden Pfad, dem vorbestimmten Leistungsverhältnis und einer Impulsantwort eines Roll-Off-Filters berechnet wird.
Rauschleistungs-Schätzvorrichtung für ein MIMO-Schema, mit einer Einrichtung (808) zum Erfassen von Gesamtrauschleistungen, die jeweils proportional zu einer Streuung eines ausgebreiteten Pilotsignals sind, für jeden der Pfade, von denen das Pilotsignal empfangen wird; einer Einrichtung (810) zum Subtrahieren einer Größe, die man durch Teilen der Gesamtrauschleistung jedes Pfades durch eine vorbestimmte Anzahl von Zeichen erhält, von einer mittleren Leistung des ausgebreiteten Pilotsignals, die für die vorbestimmte Anzahl von Zeichen gemittelt ist, um so eine Empfangsleistung des Pilotsignals für jeden der Pfade zu erhalten; einer Einrichtung (812) zum Erhalten einer Multipfadinterferenzkomponente basierend auf der Empfangsleistung des Pilotsignals für jeden der Pfade und einem vorbestimmten Leistungsverhältnis zwischen dem Pilotsignal und einem mit dem Pilotsignal übertragenen Datensignal; und einer Einrichtung (812) zum Subtrahieren der Multipfadinterferenzkomponente von der Gesamtrauschleistung, um so eine Rauschleistung für jeden der Pfade zu erhalten.
Rauschleistungs-Schätzvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Rauschleistung unter Verwendung einer Rekursionsformel mit einem Vergesslichkeitskoeffizienten rekursiv aktualisiert wird.
Rauschleistungs-Schätzvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher man die Multipfadinterferenzkomponente durch Aufaddieren eines Produkts der Empfangsleistung des Pilotsignals und einer Konstanten, die das vorbestimmte Leistungsverhältnis enthält, für mehrere Pfade erhält.
Rauschleistungs-Schätzvorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher man die Multipfadinterferenzkomponente durch Aufaddieren eines Produkts der Empfangsleistung des Pilotsignals und einer Konstanten, die das vorbestimmte Leistungsverhältnis enthält, für mehrere Pfade und für mehrere Sendeantennen erhält.
Signalerfassungsvorrichtung, die das MMSE-Schema verwendet, in welchem Empfangssignale, die von mehreren Sendeantennen gesendet werden und die von einer oder mehreren Empfangsantennen empfangen werden, mit Empfangsgewichtungsfaktoren multipliziert werden, um so die empfangenen Signale in Signale für jede Sendeantenne zu trennen, wobei die Signalerfassungsvorrichtung die Rauschleistungs-Schätzvorrichtung nach Anspruch 1 enthält und die Signalerfassungsvorrichtung die Empfangsgewichtungsfaktoren unter Verwendung einer durch die Rauschleistungs-Schätzvorrichtung geschätzten Rauschleistung berechnet.
Signalerfassungsvorrichtung, die das MMSE-Schema verwendet, bei welchem Empfangssignale, die von mehreren Sendeantennen gesendet werden und die von einer oder mehreren Empfangsantennen empfangen werden, mit Empfangsgewichtungsfaktoren multipliziert werden, um so die empfangenen Signale in Signale für jede Sendeantenne zu trennen, wobei die Signalerfassungsvorrichtung die Rauschleistungs-Schätzvorrichtung nach Anspruch 3 enthält und die Signalerfassungsvorrichtung die Empfangsgewichtungsfaktoren unter Verwendung einer durch die Rauschleistungs-Schätzvorrichtung geschätzten Rauschleistung berechnet.
Rauschleistungs-Schätzvorrichtung für ein MIMO-Schema, mit den Schritten: Berechnen einer Korrelation zwischen einem empfangenen Signal und einem Pilotsignal, um so eine Empfangsleistung des Pilotsignals für jeden der Pfade, von denen das Pilotsignal empfangen wird, zu erhalten; Berechnen einer in dem Pilotsignal enthaltenen Multipfadinterferenzkomponente für jeden Pfad durch Verwenden eines vorbestimmten Leistungsverhältnisses zwischen dem Pilotsignal und einem mit dem Pilotsignal übertragenen Datensignal; Entfernen der Multipfadinterferenzkomponente aus der Empfangsleistung des Pilotsignals, um so eine korrigierte Empfangsleistung des Pilotsignals für jeden Pfad zu erhalten; Schätzen einer geschätzten Gesamtleistung des Pilotsignals und des Datensignals, die im Empfangssignal enthalten sind, für jeden Pfad basierend auf der korrigierten Empfangsleistung für jeden Pfad und dem vorbestimmten Leistungsverhältnis; und Subtrahieren der geschätzten Gesamtleistung von einer Gesamtleistung des empfangenen Signals, die durch eine Empfangsantenne empfangen wird, um so eine Rauschleistung für jeden Pfad zu erhalten.
Rauschleistungs-Schätzvorrichtung für ein MIMO-Schema, mit den Schritten: Erhalten von Gesamtrauschleistungen, die jeweils proportional zu einer Streuung eines ausgebreiteten Pilotsignals sind, für jeden der Pfade, von denen das Pilotsignal empfangen wird; Subtrahieren einer Größe, die man durch Teilen der Gesamtrauschleistung jedes Pfades durch eine vorbestimmte Zahl von Zeichen erhält, von einer mittleren Leistung des ausgebreiteten Pilotsignals, die für die vorbestimmte Anzahl von Zeichen gemittelt ist, um so eine Empfangsleistung des Pilotsignals für jeden der Pfade zu erhalten; Erhalten einer Multipfadinterferenzkomponente basierend auf der Empfangsleistung des Pilotsignals für jeden der Pfade und einem vorbestimmten Leistungsverhältnis zwischen dem Pilotsignal und einem mit dem Pilotsignal übertragenen Datensignal; und Subtrahieren der Multipfadinterferenzkomponente von der Gesamtrauschleistung, um so eine Rauschleistung für jeden der Pfade zu erhalten.